Carnot-Wirkungsgrad Rechner
Gib die kalte und die heiße Reservoirtemperatur in Kelvin ein, um den maximal möglichen Wirkungsgrad einer Wärmekraftmaschine zu erhalten — die harte Grenze, die keine reale Maschine überschreiten kann.
Bruch und Prozentwert
Gib die beiden Temperaturen ein und der Carnot-Wirkungsgrad-Rechner liefert den Wirkungsgrad sowohl als Bruch (0–1) als auch als Prozentwert.
Kelvin verwenden
Temperaturen müssen absolut sein — addiere 273,15 zu einem Celsius-Wert, bevor du ihn eingibst, und halte die heiße Temperatur über der kalten.
Was ist der Carnot-Wirkungsgrad?
Die Obergrenze jeder Wärmekraftmaschine
Der Carnot-Wirkungsgrad-Rechner liefert den theoretisch maximalen Anteil der Wärme, den eine Wärmekraftmaschine zwischen einem heißen und einem kalten Reservoir in nutzbare Arbeit umwandeln kann. Benannt nach Sadi Carnot, hängt er allein von den beiden absoluten Temperaturen ab — nicht vom Arbeitsmedium, der Bauart oder dem Brennstoff. Er ist eine Obergrenze nach dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik: Eine perfekt reversible Maschine würde ihn erreichen, jede reale Maschine bleibt darunter. Er sagt dir das Beste, worauf du je hoffen kannst, bevor Reibung, Wärmeverluste und Verluste durch endliche Geschwindigkeit ihren Anteil nehmen.
Gib die kalte und die heiße Temperatur in Kelvin ein, um den maximalen Wirkungsgrad sofort als Bruch und als Prozentwert zu erhalten.
Der Carnot-Wirkungsgrad ist eins minus das Verhältnis der kalten Reservoirtemperatur zur heißen Reservoirtemperatur, beide auf der absoluten (Kelvin-)Skala gemessen.
η = 1 − T_kalt / T_heißEin Rechenbeispiel macht die Schritte klar. Angenommen, eine Maschine entnimmt Wärme aus einer 500-K-Quelle und gibt sie an eine Umgebung mit 300 K ab. Bilde zuerst das Verhältnis der Temperaturen: 300 / 500 = 0,6. Ziehe es dann von eins ab: 1 − 0,6 = 0,4. Der Carnot-Wirkungsgrad ist 0,4 oder 40 %, sobald du mit 100 multiplizierst. Je größer der Abstand zwischen heißer und kalter Temperatur, desto näher rückt das Verhältnis an null und desto höher steigt der Wirkungsgrad — deshalb fahren Kraftwerke ihre Kessel so heiß, wie es die Materialien erlauben, und geben die Abwärme so kalt wie möglich ab.
Die Formel ist exakt, doch sie beschreibt ein Ideal, das keine Hardware erreicht.
Ein theoretisches Maximum in absoluter Temperatur
Der Carnot-Wirkungsgrad ist das theoretische Maximum, keine Vorhersage dessen, was eine reale Maschine liefert — Reibung, Turbulenz, Wärmeverluste und endlich schneller Wärmeübergang drücken den tatsächlichen Wirkungsgrad weit darunter. Temperaturen müssen absolut sein: Gib sie in Kelvin ein (addiere 273,15 zu einem Celsius-Wert), halte die heiße Temperatur über der kalten und die kalte Temperatur bei null oder darüber, damit der Wirkungsgrad in seinem gültigen Bereich 0–1 bleibt.