Thermodynamischer Kreisprozess

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Als Kreisprozess bezeichnet man in der Thermodynamik eine Folge von Zustandsänderungen eines als Arbeitsmedium bezeichneten Fluids entlang einer geschlossenen Kurve innerhalb des Zustandsraumes des Fluids. Thermodynamische Kreisprozesse dienen der Modellierung der Arbeitsweise von Wärmekraftmaschinen. Dazu gehören Verbrennungsmotoren, die Wärme in mechanische Arbeit umwandeln, sowie Wärmepumpen und Kältemaschinen, wie etwa in Kühlschränken.

Bei dem Arbeitsmedium kann es sich um eine Flüssigkeit oder auch um ein Gas oder Dampf handeln. Es durchläuft während des Kreisprozesses per Definition jeweils im thermodynamischen Gleichgewicht liegende Zustände. Diese Zustandsänderungen korrespondieren mit Änderungen von Zustandsgrößen wie Druck, Temperatur oder Volumen. Beim Durchlaufen eines thermodynamischen Kreisprozesses werden typischerweise mechanische und thermische Energie ineinander umgewandelt.^[1] Da die Transportformen der Energie, mechanische Arbeit und Wärme, Prozessgrößen sind, hängt die Menge der vom oder am Arbeitsmedium verrichteten mechanischen Arbeit und der von ihm aufgenommenen oder abgegebenen Wärme von dem Weg des Kreisprozesses ab.

Ideale Carnot-Kreisprozesse, in deren Verlauf ein Arbeitsmedium wechselweise mit zwei gegebenen Wärmereservoiren in Kontakt gebracht wird, definieren den unter diesen Voraussetzungen theoretisch möglichen maximalen Wirkungsgrad, während Vergleichsprozesse die ideale Funktionsweise spezifischer Maschinen oder Systeme repräsentieren.^[2]
Thermodynamische Kreisprozesse werden von chemischen Kreisprozessen wie dem Born-Haber-Kreisprozess unterschieden, die auf den Satz von Hess zurückgehen.

1. ↑ Martin Dehli: Kompendium Technische Thermodynamik: Für Studium und Praxis. 1. Auflage. Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden 2021, ISBN 978-3-658-34539-6, S. 95 ff., doi:10.1007/978-3-658-34540-2 (springer.com [abgerufen am 20. Juli 2022]). 
2. ↑ Erich Hahne: Technische Thermodynamik - Einführung und Anwendung. 5. Auflage. Oldenbourg Wissenschaftsverlag, München 2011, ISBN 978-3-486-59231-3 (degruyter.com [abgerufen am 20. Juli 2022]).