Energieentwertung

Bedeutung der Energieentwertung

Energieentwertung bedeutet, dass sich bei allen realen Energieumwandlungen und Energieübertragungen der Anteil der nutzbaren Energie verringert. Zwar bleibt die gesamte Energiemenge in einem abgeschlossenen System erhalten, doch ein Teil der Energie ist danach nicht mehr unmittelbar für technische Arbeit nutzbar. Außerdem läuft ein solcher Vorgang nicht von selbst in die umgekehrte Richtung ab.

Exergie, Anergie und Beispiele

Die nutzbare Energie wird Exergie genannt. Der nicht direkt nutzbare Anteil heißt Anergie. Bei Energieentwertung nimmt die Anergie auf Kosten der Exergie zu.

Eine rollende Kugel verliert beispielsweise kinetische Energie durch Reibung: Die Umgebung wird erwärmt. Die dabei entstandene innere Energie der Umgebungswärme bleibt zwar als Energie erhalten, ist aber nicht direkt nutzbar. Auch beim Stoß reibungsbehafteter Körper tritt Energieentwertung auf. Karl-Eugen Kurrer gab hierfür Energieentwertungsdiagramme bei der Analyse der inneren Kinematik und Kinetik von Rohrschwingmühlen an; diese haben die Form elliptischer Paraboloide.

Irreversibilität und Entropie

In thermodynamischen Systemen tritt Energieentwertung auf, sobald ein Prozess irreversible Anteile besitzt. Irreversibel bedeutet hier, dass der Prozess nicht ohne weitere Veränderungen von selbst rückgängig wird. Wärmeleitung ist ein Beispiel dafür.

Vollständige Energieentwertung liegt vor, wenn sich der Temperaturunterschied zwischen zwei Wärmespeichern durch Wärmeleitung ohne Arbeitsleistung ausgleicht. Eine Carnot-Maschine würde ohne Energieentwertung arbeiten, ist real jedoch nicht möglich.

Die Aussage der Energieentwertung ist gleichbedeutend mit einer Formulierung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik. Quantifiziert, also messbar beschrieben, wird Energieentwertung durch die Entropie.