Wärmekraftmaschine

Eine Wärmekraftmaschine (WKM) lagert die vom Entropiestrom freigesetzte Prozessleistung auf einen Impulsstrom oder einen Drehimpulsstrom um. Man unterscheidet zwischen getakteten WKM (Dampfmaschine, Ottomotor, Dieselmotor, Stirlingmotor) und kontinuierlich arbeitenden WKM (Gasturbine, Dampfturbine, Gas-Dampf-Turbine). Die Wirkweise einer WKM ist erstmals von Sadi Carnot erklärt worden. Carnots Idee, dass in einer WKM Wärmestoff temperaturmässig hinunterfällt und dabei treibende Kraft freisetzt, beschreibt die Wirkweise einer idealen WKM, wenn man das Wort Wärmestoff durch Entropie und treibende Kraft durch Energie ersetzt.

Wirkweise

Die Wirkweise einer WKM kann lässt sich bei geschlossenen Systemen (Stirlingmotor, Sekundärkreis eines Druckwasserreaktors) gut erklären. Der bei hoher Temperatur eintretende Entropiestrom setzt einen Teil der mitgeführten Energie als Prozessleistung in der WKM frei. Bei einer idealen WKM wird keine Entropie erzeugt. Das Verhältnis zwischen der in der WKM freigesetzten und der zugeführten Energie, der Wirkungsgrad der WKM, hängt dann nur noch von der Eingangs- und der Ausgangstemperatur ab

[math]\eta = \frac {P}{I_{W1}} = \frac {(T_1 - T_2)I_S}{T_1 T_S} = \frac {T_1 - T_2}{T_1}[/math]

Bei offenen Systemen mit interner chemischen Reaktion (Ottomotor, Dieselmotor, Gasturbine) oder ohne interne Verbrennung (Dampfmaschinen, Dampfturbinen) setzt das Arbeitsmedium Energie frei, indem es sich ausdehnt und abkühlt. Dieser Vorgang, bei dem aktuelle Entropie in latente übergeht, ist auch Teil des in einem geschlossenem Sytem ablaufenden Zyklus.