Prozessleistung

Aus SystemPhysik
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Rheinfall mit zugeordnetem Energiestrom und Prozessleistung

Die Prozessleistung ist ein zentrales Element der Physik der dynamischen Systeme. Das Urbild eines Prozesses ist der Wasserfall. Die strömende Masse des Wassers verkörpert den Strom einer Primärgrösse und die Fallhöhe, oder etwas präziser die Differenz des Gravitationspotenzials, steht für die entsprechende Potenzialdifferenz oder verallgemeinerte Spannung.

Für die im Gravitationsprozess umgesetzte Leistung gilt

[math]P = \Delta \varphi_G I_m[/math]

Die Prozessleistung ist gleich der Differenz der beiden zugeordneten Energieströme.

Denkt man sich die Masse des Wassers durch eine der sechs andern Primärgrössen ersetzt, liefert die zugehörige Prozessleistung die längs des Transportweges pro Zeit umgesetzte Energie.

die sieben Prozessleistungen

Schema einer Prozesskopplung
Primärgrösse Potenzial Leistung irreversibel reversibel
Masse Gravitationspotenzial ΔφG Im Wasserfall Wasserkraftwerk
Volumen Druckdifferenz Δp IV Stömungswiderstand Hydraulikmotor
elektrische Ladung Spannung U I Widerstand Elektromotor
Impuls Differenz der Geschwindigkeit Δvx Ipx Reibschicht Velokette
Drehimpuls Differenz der Winkelgeschwindigkeit Δωx ILx Rutschkupplung Getriebe
Entropie Temperaturdifferenz ΔT IS Wärmeleitung Wärmekraftmaschine
Stoffmenge Differenz des chemisches Potenzial Δμ In Diffusion Brennstoffzelle

Die Beispiele sind zufällig ausgewählt. Zudem gibt es kein Gerät, in dem nur ein einziger Prozess stattfindet. Die Prozessleistung muss über eine Prozesskopplung die Energie auf mindestens einen zweiten Prozess übertragen. Bei einem total irreversiblen Prozess ist der getriebene Prozess immer ein thermischer, d.h. es wird Entropie produziert.