Zwei Wärmespeicher

Ein wärmeisolierter Tank mit 4 m³ Wasser von 60°C wird mit einem zweiten (8 m³, 0°C) wärmeleitend verbunden. Falls die Wärmekapazität der Tankwände vernachlässigt werden kann, stellt sich eine Temperatur von 20°C ein.

1. Wie viel Entropie wird während des Temperaturausgleichs erzeugt?
2. Welche Temperatur würde sich einstellen, wenn man den Temperaturausgleich mittels einer reversibel arbeitenden Wärmekraftmaschine machen würde?
3. Wie viel „nutzbare“ Energie (Prozessenergie) kann man mit dieser Wärmekraftmaschine gewinnen?
4. Wie viel Energie muss man im ersten Fall (irreversibler Ausgleich durch Wärmeleitung) mindestens aufwenden, um dem alten Zustand (0° und 60°C) wieder herzustellen, wenn die Umgebung 20°C warm ist?

Quelle: Datenanalyse und Prozessdesign 2004 ZHW

Lösungsvideo