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1 Bemerkung zu den Texten und Bildern, die in der Vorlesung gezeigt wurden: Aus urheberrechtlichen Gründen könne die aus Büchern kopierten Abbildungen hier nicht eingeschlossen werden. Sie sind jeweils zitiert und sind aus folgenden Büchern entnommen: D.C. Giancoli, Physics, Principles with applications Prentice Hall, Englewood cliffs, 1980 H. Horvath Biologische Physik, HPT&BV, 2003 H. Vogel, Gehrtsen Physik Springer Berlin, 1995 P.A. Tipler, Physik. Spektrum Verlag, Heidelberg 1991 J. Schreiner Physik I, HPT&BV, Wien, 1982 G.S. Campbell An introduction to environmental Biophysics Springer New York, 1977 Scientific American, monatlich erscheinende Zeitschrift

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Bemerkung zu den Texten und Bildern, die in der Vorlesung gezeigt wurden:

Aus urheberrechtlichen Gründen könne die aus Büchern kopierten Abbildungen hiernicht eingeschlossen werden. Sie sind jeweils zitiert und sind aus folgenden Büchernentnommen:

D.C. Giancoli, Physics, Principles with applications Prentice Hall, Englewood cliffs, 1980H. Horvath Biologische Physik, HPT&BV, 2003H. Vogel, Gehrtsen Physik Springer Berlin, 1995P.A. Tipler, Physik. Spektrum Verlag, Heidelberg 1991J. Schreiner Physik I, HPT&BV, Wien, 1982G.S. Campbell An introduction to environmental Biophysics Springer New York, 1977Scientific American, monatlich erscheinende Zeitschrift

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System

Umgebung

Systemgrenze

∆Q

∆W

∆m

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ThSystem 1 Th System 3

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Für unsere Überlegungen:

Tipler fig 16.11

∆W = F.∆s = p.A.∆s = p. ∆V

F = p.A ∆x

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Tipler fig 16.18

Bei der adiabatischenExpansionkühlt sich das Gas von derTemperatur T1 auf dieTemperatur T2 ab, da dieMoleküle am bewegten Kolbenlangsamer reflektiert werden.

Die geleistete Arbeit ist die Fläche unter derKurve, durch Integration ermittelbar

Adiabatenkurve daher steiler alsisotherme Kurve

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Tipler Fig. 15.10

Bei Expansion von V1 auf V2 istdie Arbeit die Fläche unterhalbder Kurve

V1 V2

Die Arbeit bei Expansion vonV1 auf V2 ist größer als beiadiabatischer Expansion

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Tipler fig 16.11

F = p.A ∆x

Kolben leistet Arbeit, δW ist negativ,

Volumenwird größer∆V positiv

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Änderung der kinetischen Energie

Änderung der potentiellen Energie

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∆V• p Volumsarbeit

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Wärmeisolation

Keine Arbeit wirdverrichtet

Höhe gleich

Kinetische Energiedes Gasesvernachlässigbar

Wir können zwar den Vorgang derturbulenten Strömung nicht beschreiben,aber vor und nach der adiabatischenDrosselung ist die Enthalpie gleich.

Eindeutigkeit.

Betrachte ideales Gas welches expandiert und dabei Arbeitverrichtet:

p 1

2V

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p 1

2

Analog für δQ.

p 1

2

p 1

2

Bei derExpansionAufgenommeneWärme

p 1

2

p 1

2

Bei derExpansionabgegebeneArbeit

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Falls aber dU gegeben:

Beispiel: Adiabatischer Drosselungsprozeß:

Egal wie die Strömung verläuft,die Enthalpie nachher istdieselbe wie vorher.

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Änderung der Enthalpie pro Temperatur

bei konstantem Druck

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(später)

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Wärmereservoir bei Temperatur T+

∆Q+ ….. aus Reservoir bei T+ entnommene Wärme

∆W….von Maschine abgegebene Arbeit

∆Q–……. an Reservoir bei T– abgegebene Wärme

Wärmereservoir bei Temperatur T–(Umgebung)

M

p 1

2

V

Expansion von 1 nach 2liefert

Volumsarbeit

Beim Befüllen der Flaschemuß (mindestens) dieseArbeit aufgewendet werden

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p 1

2

V

p 1

2

V

Carnot: gedachter Prozeß, durch Kombination von isothermenund adiabatischen Kompressionen/Expansionen

Wand hat konstante Temperatur T+, überträgt ∆Q+

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Wand ist wärmeisolierend

Wand hat konstante Temperatur T–, nimmt ∆Q– auf

Wand ist wärmeisolierend

Dadurch wird wieder der Ausgangszustand erreicht

p,V-Diagramm des Prozesses

p

V

Die von derMaschinegelieferte Arbeitist die von denKurveneingeschlosseneFläche

1

2

3

4

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Geleistete Arbeit / aufgenommene Wärme

Technische Realisierung des Carnot Prozesses von Rudolf Dieselversucht, jedoch nicht geglückt.

Aber es entstand ein Motor hohen Wirkungsgrades

Ähnlichkeiten mit Carnot Prozess:

Einspritzen und Verbrennen des Treibstoffs ………………... Isotherme Expansion

Expansion ………………….. Adiabatische Expansion

Ausstossen des verbrannten Gemischs und Ansaugen frischer Luft ………….. Isotherme Kompression mit Wärmeabgabe an die Umgebung

Kompression der frischen Luft ………….Adiabatische Kompression

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Wärmereservoir bei Temperatur T+

∆Q+ ….. an Reservoir bei T+ abgegebene Wärme

∆W….von Wärmepumpe aufgenommene Arbeit

∆Q–……. aus Reservoir bei T– aufgenommene Wärme

Wärmereservoir bei Temperatur T–(Umgebung)

WP

Arbeit.

Wir “konstruieren” eine Maschine bestehend aus zwei reversibelarbeitenden Wärmekraftmaschinen, die bei denselbenTemperaturen verschiedene Wirkungsgrade haben. Eine derbeiden Maschinen wird als Wärmepumpe betrieben.

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M WP

Die Arbeit derMaschine wirdverwendet, um dieWärmepumpe zubetreiben, d.h. nettokeine Arbeit.

Wärmepumpe ist dieMaschine mit demschlechterenWirkungsgrad.

Daher mehr Wärme von der Wärmepumpe nach oben alsMaschine M braucht. Daher netto Wärme von T– nach T+

Widerspruch zum 2. Hauptsatz, daher müssen alle reversibelquasistatischen Maschinen denselben Wirkungsgrad haben.

Für den Carnot Prozeß ist

oder

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p

V

1

2

3

4

A

B

CD

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Derselbe Wert für Weg A - B - C oder A -D- C

p Adiabate

Isotherme

V

1

2

Aus dem Reservoir bei T+ entnommen

An die Umgebung beiT– abgegeben

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δQ

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Gibt immer Wärme an die Umgebung ab:

Benzin-, Dieselmotor: Heißer Auspuff, Abwärme vom MotorDampflokomotive: Ausgestoßener Dampf (latente Wärme)

Technik im Leben von heute.BI Verlag, Abb 7,

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Für umgekehrten Carnot Prozeß:

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Praktische Ausführung mit Verdampfen und kondensieren, wiebei Kraftwerk.

Technik im Leben von heute. BI Verlag Verdampfenbei geringenDruck, dahertieferTemperatur,

Kondensierenbei hohemDruck daherhoherTemperatur

Kraftwerk hat Wirkungsgrad 40% 1 J Wärme in 0.4 J ElektrizitätWärmepumpe hat Leistungsziffer 2.5, mit 1 J Elektrizität produziert sie 2.5J Wärme bzw., mit 0.4 J werden 1 J Wärme produziert

Zusammenfassend: Kraftwerk verwendet 1 J Wärme um 0.4 J Elektrizität zu liefern Wärmepumpe verwendet 0.4 J Elektrizität um 1 J Wärme zu liefern.

Emissionen von Schadstoffen eines Kraftwerks etwas leichter zubeherrschen als Emissionen von vielen kleinen Verbrauchern.

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Ausnahme: Abwärme des Kraftwerkes wird genützt.Kraft-Wärme Kupplung.

Dampf der Turbine wird bei höherer Temperatur entnommen, Turbine wird mit etwas geringerem Wirkungsgrad betrieben,aber Wärme muß nicht “weggeworfen werden”

Technik im Leben von heute. BI Verlag

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“Energieersparnis” durch Wärmepumpe

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In Gebäuden: Daher gute Wärmeisolationdichte Fenster.

Kollektoren absorbieren mehr Wärme als Erdoberfläche, daher analog zum Treibhauseffekt!!

Ausserdem wird das Land beschattet: weniger Landwirtschaft.

“Das leidige Problem der Erwärmung der Flüsse kann man ganzleicht durch Kühlen des Flußwassers ungehen, aber die bösen …machen es nicht” . (Steht in einem populärwissenschaftlichenBuch über Umweltprobleme)

Wir wissen: eine Wärmepumpe braucht für den “Transport” vonWärme genau die Energie auf die das Kraftwerk produziert.

usw. usw. …...

Bitte glauben Sie nicht jedermann!!

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Vergleich: Kokosnuß fällt aus 20 m Höhe auf den Kopf:

Natürlich: völlig ungefährlich ?????

Künstlich: Sehr gefährlich, kann mit dem Tod enden!!!

Z.B.

Bitte glauben Sie nicht jedermann!!

Z.B. Tachyonen: Spielerei der theoretischen Physiker,die steng mathematisch gefragt haben: Was wäre, wennein Teilchen schneller fliegt als das Licht: Dann hätte esu.a. eine komplexe Masse, ...

Www.Quantenwelt.de, bemerkt dazu: Tachyonen sindhypothetische Teilchen, die ich hier nur erwähne, weil es vieleSeiten im WWW gibt, die sich mit ihnen beschäftigen und ihnendie merkwürdigsten Eigenschaften zuschreiben. Fakt ist jedoch,dass Tachyonen bisher noch nie beobachtet wurden und dass eskeine Theorie gibt, die Tachyonen so unbestreitbar voraussagt,wie die Dirac-Theorie die Antiteilchen.

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Man schreibt den Tachyonen zu, dass sie sich schneller als Lichtbewegen und nach Einsteins Realtivitättheorie nicht auf kleinereGeschwindigkeiten abgebremst werden können. Damit sind sienatürlich ein beliebtes Objekt für Science-Fiction Autoren, dienach Möglichkeiten von überlichtschneller Kommunikationsuchen. Auch die Eigenschaft, in die Vergangenheit zu fliegenund damit Zeitreisen zu ermöglichen wird ihnen nachgesagt.

Esoteriker schreiben Tachyonen mancherlei Heilwirkungen zu undes gibt sogar Produkte zu kaufen, die Tachyonen-Energie sammelnkönnen sollen. Bei diesen Tachyonen handelt es sich offensichtlichnicht um Elementarteilchen, sondern um eine mystische Kraft die -ich weiß nicht warum - den gleichen Namen bekommen hat. Diephysikalischen Tachyonen zu medizinischen Zwecken einsetzen zuwollen wäre sinnlos, da es nicht möglich ist, die Wirkungen einesTeilchens zu erforschen das man nichteinmal nachweisen kann.

Es gibt 16000 hompages über Tachyonen, meist um mit TachyonenEnergie angereicherte Produkte zu kaufen.

Beispiel Tachyonen Fahrrad: In einem Buch welches zeigt daß esüberall Energie im Überfluß gibt wird das Photo eines Radfahrersgezeigt, der die Füße weit weg vom den Pedalen streckt und sichmit “Tachyonen Energie” fortbewegt.

Bemerkung: Beim genauen Hinsehen fährt der Radfahrer bergab

Anderes Beispiel: Raumquantenmotor:

Zitat Aus Salzburger Nachrichten (z.T. wortident mitWissenschaftsseite im Standard), Artikel mit dem Titel:

Strom aus dem „magnetischen Strömungsmantel“ der ErdeSchweizer „Raum-Quanten-Motor“ vor Marktreife –Geräuscharm und schadstofffrei

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Wien, Rapperswil (SN, APA). Der Strom kommt zwar auch in Zunkunft ausder Steckdose, doch von woher gelangt er dort hinein? In der Schweiz dürfte inintensiven Forschungen eine neue Alternativ-Energiequelle entdeckt wordensein: der „magnetische Strömungsmantel“ der Erde. Dessen „Kraft“ soll mittelseines „Raum-Quanten-Motors“ (RQM) in elektrische Energie umgewandeltwerden. Diese Maschine wurde von der Raum-Quanten-Motoren AG inRapperswil (Kanton St. Gallen) entwickelt und steht nach Angaben desUnternehmens vor der Marktreife. RQM-Geschäftsführer Jean-Marie Lehnerrechnet mit der Auslieferung der ersten Raum-Quanten-Motoren ab Mitte 1995.

Wie funktioniert nun ein RQM? Zum Verständnis ist zunächst eine gehörigePortion Physik nötig. Lehner definiert drei Grundlagen für seinen Motor: Da isteinmal die erwähnte RQSm, die vom Schweizer Atomphysiker Oliver Crane(1932-1992) durch die Erweiterung der Feldtheorie von Albert Einstein„gefunden“ wurde. Sein Ansatz: Entgegen der gängigen Lehrmeinung ist derRaum zwischen den Elementarteilchen nicht leer, sondern besteht ebenso wiedie Materie aus „Raum-Quanten“ (ist also eine Art „Äther“). Nach LehnersDarstellung wurde RQSm 1991 vom Physiker Christian Monstein mittels 300Computermessungen nachgewiesen.

….. Zweitens gelangt die Strömungslehre nach Daniel Bernoulli(1700-1782) im Rahmen von RQM zu neuen Ehren. Dritter Faktorsind hochfrequente mechanische Druck-, Gravitations- oderSchwerkraftwellen, die uns auf die Erde „drücken“. Zur Erklärung:Bei RQM ist der physikalische Begriff der „Anziehung“ ersetztworden durch „äußerer Anpressdruck“, weil zwischen zweiKörpern, die sich „gegenseitig anziehen“, nach der Strömungslehrevon Bernoulli eine Unterdruckzone entsteht, und zwar durchgleichgerichtete Strömungen, denn entgegengesetzte Strömungenstoßen einander gegenseitig ab.

Der eigentliche Punkt für RQM war aber die Entdeckung des„gyromagnetischen Effektes“ durch den amerikanischen PhysikerSamuel Jackson Barnett im Jahr 1942. Demnach erzeugennichtmagnetisierte, ferromagnetische Stoffe während ihrer Rotationein Magnetfeld. Und genau diesen Effekt nützt der Raum-Quanten-Motor zur Energieproduktion.

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Nach aller theoretischer Basis mutet es einigermaßen skurril an,wenn RQM-AG-Geschäftsführer Jean-Marie Lehner meint: „DasVerfahren ist einfach.“ Nun denn: Grundsätzlich könne ein RQM-Generator als „Elektronen-Pumpe“ betrachtet werden, die eineLadungsverschiebung bewirke. Der daraus resultierende Potential-Unterschied steht als elektrische Spannung zur Verfügung.

Der eigentliche Energielieferant für den Raum-Quanten-Motor sindhochfrequente mechanische Schallwellen im Bereich von 10 hoch23 Hertz („Phononen“), die „überall vorhanden sind“, so derProspekt der RQM AG. Dieses Energiepotential ist demnachvergleichbar mit der 100- bis 1000fachen Sonnenenergie und kannrund um die Uhr umgewandelt werden.

Der Strom aus dem Raum-Quanten-Motor – er arbeitet laut Lehnergeräuscharm und bewirkt weder Kohlenwasserstoff- noch radioaktiveEmissionen – könne für Kraftwerke, Privathaushalte, Gewerbe, Industrie,Autos, Lokomotiven und zur Unterstützung der Solartechnik eingesetztwerden. Produziert wird vom RQM ein „pulsierender“ Gleichstrom, dermit einem nachgeschalteten Wandler auch in Wechselstrom umgesetztwerden kann. Somit ist eine Netzkoppelung wie bei Photovoltaik-Anlagenmöglich.

Mit Kenntnissen dieser Vorlesung werden Sie sicherlichWidersprüche in der Argumentationskette finden undhoffentlich nicht auf eine Anzeige reagieren, die ich in eineresotherischen Zeitschrift fand.

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Raumquanten-Motor RQM-25

Für ernstliche Interessenten können wir noch Motoren aus der erstenSerie durch Zeichnung von Optionen vermitteln. Lieferbar: Ab Mitte1994. Nachfolgende Serien voraussichtlich erst ab 95/96.Optionspreis DM 6.000,- Rest ca. DM 14.000,- bei Lieferung.

Leistung: Startleistung 30-45 kW, Dauerleistung aus stehendenWellen 38 kW. Elektrische Leistung 20-30 kW, Gesamtwirkungsgrad0,8 bis 0,9. Abmessungen: (H x B x T) 70 x 49 x 50 cm. Gewicht:200 kg. Der Motor hat keine beweglichen Teile und somit keinenVerschleiß. Individueller Verbraucheranschluß (ob alsHauskraftwerk, in Fahrzeugen etc) durch nachschaltbare Wandler istjederzeit möglich.

Da mich die Firma für Optionszeichnungen aus der erstenSerie autorisiert hat, wenden Sie sich an mich. Es folgt derName des Repräsentanten in Österreich.

Schluß-Schlußbemerkung:

Sollten Sie einmal physikalisch “überfordert” sein z.B. weil Siebei der Diplomarbeit ein physikalisches Problem lösen müssen, sokontaktieren Sie mich bitte!! Z.B. [email protected]