Lösung zu Fragen zur Entropie

  1. Um einen Liter Milch um 10°C zu erwärmen, muss man Energie (etwas 39 kJ) und Entropie (etwa 130 J/K) zuführen. Das Wort benötigen suggeriert aber etwas ganz anderes, nämlich einen Aufwand. Um die Milch von 5°C auf 15°C zu erwärmen, benötigt man gar nichts. Man nimmt sie einfach aus dem Kühlschrank und wartet. Um die Milch von 20°C auf 30°C aufzuwärmen, muss man sie dagegen aktiv heizen.
  2. Eine Wärmepumpe fördert Entropie von draussen ins Haus hinein. Die dazu notwendige Energie ist mindestens gleich Entropie mal Temperaturdifferenz (Menge mal Pumphöhe). Die Elektroheizung produziert die Entropie vor Ort. Die dazu notwendige Energie ist gleich Entropie mal absolute Temperatur. Die Elektroheizung entspricht einer Wärmepumpe, welche die Entropie von Null Kelvin herauf pumpt. Ob eine Wärmepumpe ökologischer ist als eine Gasheizung kann man erst wissen, wenn man die ganze Prozesskette druchgerechnet hat (vielleicht ist es ökologischer das Gas im eigenen Keller statt im Gaskraftwerk zu verbrennen).
  3. Je kälter der Kühlschrank eingestellt ist, desto mehr Wärme (Entropie und Energie) fliesst durch die Hülle in den Kühlschrank hinein und umso höher muss die Entropie nachher gepumpt werden. Die optimale Temperatur beträgt um die 5°C.
  4. Ein Bodenheizung gibt die Wärme (Energie und Entropie) über eine grosse Fläche ab. Entsprechend tief kann die Vorlauftemperatur der Heizung eingestellt werden. Die Wärmepumpe muss die Entropie so nicht sehr hoch hinauf pumpen und benötigt folglich entsprechend wenig Pumpenergie.
  5. Ein Kernkraftwerk ist ein thermisches Kraftwerk, bei dem die Entropie mit Hilfe einer Kern- statt einer chemischen Reaktion produziert wird. Die im Reaktor erzeugte Entropie tritt über einen ersten Wärmetauscher in den Sekundärkreis ein, gibt dort einen Teil der mitgeführten Energie an die Turbine ab und fliesst dann über einen zweiten Wärmetauscher an den Kühlkreislauf ab. Die maximal mögliche Prozessleistung ist gleich Differenz der Temperaturen in den beiden Wärmetauscher mal Stärke des durchfliessenden Entropiestromes Wasserfallbild. In Gösgen fliessen 3 GW Energie zusammen mit der Entropie aus dem Reaktor. Dieser Entropiestrom setzt im Sekundärkreis eine Leistung von etwa 1 GW frei. Wenn man nun den zugeordneten Energiestrom beim ersten Wärmetauscher mit der Prozessleistung im Sekundärkreis vergleicht, vermischt man Äpfel mit Birnen. Um die Effizienz eines Kernkraftwerkes zu vergrössern, müsste die Temperatur des Reaktors erhöht werden, was eine andere Technologie voraussetzt und nicht ganz harmlos ist.