Thermodynamischer Kreisprozess

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Als Kreisprozess bezeichnet man in der Thermodynamik eine Folge von Zustandsänderungen eines als Arbeitsmedium bezeichneten Fluids entlang einer geschlossenen Trajektorie innerhalb des Zustandsraumes des Fluids. Bei dem fluiden Arbeitsmedium kann es sich um eine Flüssigkeit, um Dampf oder ein Gas handeln. Das Arbeitsmedium durchläuft während eines Kreisprozesses ausschließlich jeweils im thermodynamischen Gleichgewicht liegende Zustände. Die Zustandsänderungen im Arbeitsmedium werden durch Änderungen von Zustandsgrößen wie dem Druck, der Temperatur oder dem Volumen ausgelöst. Beim Durchlaufen eines thermodynamischen Kreisprozesses werden typischerweise mechanische und thermische Energie ineinander umgewandelt.^[1] Da die entsprechenden Transportformen der Energie, mechanische Arbeit und Wärme, Prozessgrößen sind, hängt die Menge der vom oder am Arbeitsmedium verrichteten mechanischen Arbeit und der vom Arbeitsmedium aufgenommenen oder abgegebenen Wärme vom Weg des Kreisprozesses ab. Thermodynamische Kreisprozesse dienen der Modellierung der Arbeitsweise von Wärmekraftmaschinen wie etwa Verbrennungsmotoren, die Wärme in mechanische Arbeit umwandeln, oder von Wärmepumpen und Kältemaschinen, wie etwa Kühlschränken. Ideale Carnot-Kreisprozesse, in deren Verlauf ein Arbeitsmedium wechselweise mit zwei gegebenen Wärmereservoiren in Kontakt gebracht wird, definieren den unter diesen Voraussetzungen theoretisch möglichen maximalen Wirkungsgrad, während Vergleichsprozesse die ideale Funktionsweise spezifischer Maschinen oder Systeme repräsentieren.^[2] Thermodynamische Kreisprozesse werden in der Regel von chemischen Kreisprozessen wie dem Born-Haber-Kreisprozess unterschieden, die auf den Satz von Hess zurückgehen.

1. ↑ Martin Dehli: Kompendium Technische Thermodynamik: Für Studium und Praxis. 1. Auflage. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2021, ISBN 978-3-658-34539-6, S. 95 ff., doi:10.1007/978-3-658-34540-2 (springer.com [abgerufen am 20. Juli 2022]). 
2. ↑ Erich Hahne: Technische Thermodynamik - Einführung und Anwendung. 5. Auflage. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München 2011, ISBN 978-3-486-59231-3 (degruyter.com [abgerufen am 20. Juli 2022]).