Kälte erzeugen

uatu schrieb:Doch, das geht, allerdings nur in sehr speziellen Szenarien, wie sie z.B. im Wikipedia-Artikel Negative Temperature beschrieben werden. Leider fehlt mir die Zeit, um das leicht verständlich zu erklären.

Gaßner hat es in einem seiner Videos einmal so beschrieben: Jenseits der maximalen Unordnung gibt es noch die Möglichkeit, dass sich alle Teilchen (oder die Mehrheit der Teilchen) in einem angeregten Zustand befinden. Wendet man den Temperaturbegriff der Dampfmaschinen-Ära auf einen Laser an, so ergibt sich rein formal eine negative Temperatur, heißer als unendlich.

Thermodynamik • Entropie • Ergodenhypothese • Mikrozustände • vAzS (61) | Josef M. Gaßner

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@daelta
Hier noch ein Video zur Thermodynamik, sogar das Wort "Kühlung" tritt auf. Ich hoffe, Du bist nicht allergisch gegen ein bisschen Kreide-Physik; Beispiele und Erklärungen gibt es auch. Irgendwo in den folgenden beiden Videos (62, 63) muss die Dampfmaschinentemperatur des Lasers vorkommen ; sie wird in Video 64 noch einmal aufgegriffen und erklärt, weil die "negative Temperatur, heißer als unendlich" doch für einige Verwirrung gesorgt hat. Letztendlich liegt das aber nur am etwas verunglückten historischen Temperaturbegriff.

Mr.Stielz schrieb:Oder mit Deiner überschüssigen Energie über Luftverflüssigung und Elektrolyse aus CO2 wieder Kohle produzieren und in Lützerath endlagern.

Das is zwar möglich, allerdings auch Verschwendung von Geld und Energie, solange gleichzeitig Kohle verbrannt wird, um daraus mit recht hohen Verlusten wieder Strom zu produzieren.
Die einzig vernünftige Maßnahme, wenn mehr Strom produziert wird, als gebraucht, is demnach das Abschalten aller "fossilen Stromerzeuger". Erst wenn dies erreicht is, kann man den dann noch übrigen Strom sinnvoll alternativ verwenden.

daelta schrieb:Ernsthaft?

Ich zumindest gehe nich davon aus, das die Ausführungen von Peter0167 ernst gemeint waren.

mfg
kuno

@daelta
Mit Hilfe von Absorptionskältemaschinen (AKMs) lässt sich zumindest aus Wärme Kälte erzeugen. Entscheident ist aber, dass die Wärme ein deutlich höheres Temperaturniveau als die Umgebung hat (höhere Exergie --> "arbeitsfähige Wärme"). Die Leistungszahl der üblichen Aggregate liegt dabei bei ungefähr 0,7 (kann prozess- und temperaturabhängig aber auch anders aussehen).

In der Praxis könnte das so aussehen:
Bei einer Umgebungstemperatur von 25 °C wandelt die AKM 100 kWh Wärme (Temperaturniveau 85 °C) in 70 kWh Kälte (Temperaturniveau 6 °C) um.
In Summe "entsteht" natürlich trotzdem keine Kälte. Die 70 kWh Wärme die zur Kälteherstellung aus dem Kühlmedium "gezogen" wurden und die 100 kWh Wärme die in der Quelle "eingesetzt" wurden (also insgesamt 170 kWh) werden über einen Kühler als niedrigexergetische Wärme (35 °C) an die Umgebung abgegeben.

Bettman schrieb:Mit Hilfe von Absorptionskältemaschinen (AKMs) lässt sich zumindest aus Wärme Kälte erzeugen.

Sind das diese umgangssprachlich Wärmepumpen bzw. Klimaanlage genannten Maschinen?
Dass man damit nicht weiterkommt, hatte ich ja schon am Anfang gedacht.
Aber danke für die Erläuterungen.

daelta schrieb:Sind das diese umgangssprachlich Wärmepumpen bzw. Klimaanlage genannten Maschinen?

Nein, das is ein technisch anderes Prinzip, aber deren Problem is natürlich das Gleiche, denn man kann eine Masse nur abkühlen, indem man ihr Wärme entzieht und diese Wärme muss dann aber irgendwo bleiben, denn Energie kann weder geschaffen noch vernichtet, sondern nur umgewandelt oder transportiert werden.
Abkühlen, ohne woanders zu erwärmen geht schlicht nich.

mfg
kuno

@kuno7
Ah, danke. Wieder was gelernt.

@daelta
Es ist easy. Gase kühlt man am besten durch Kompression / Dekompression. In Anlehnung an der anderen Diskussion: man bremst die Atome und Moleküle ab.

Perpetuum Mobile 2. Art • Maxwellscher Dämon • Aristoteles zur Stringtheorie (66) | Josef M. Gaßner

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Mr.Stielz schrieb am 19.01.2023:Laplacescher Dämon,

Kleine Korrektur: gemeint war selbstverständlich der Maxwellsche Dämon, das feinfühlige Wesen, das Warm und Kalt gekonnt auseinandersortiert. Theoretisch ist die Widerlegung der Thermodynamik mithilfe der Thermodynamik widerlegt. Praktisch durch die Unfähigkeit der Experimentalphysiker, solch einen Dämon zu zeugen. Auch hierzu ein Video von meinem Lieblingskanal. So nebenbei lernt man noch, wie der Selfmademan mit der Axt im Haus den Blasenkrebs kuriert.

@daelta

Ich weiß, was du meinst und was Du vorhast, schon sehr viele Menschen vor dir haben sich an diese Aufgabe herangemacht (also pure, reine „Kälte“ zu erzeugen), aber sind, aufgrund der thermodynamischen Gesetze, daran gescheitert, denn ohne Wärme keine Kälte, denn nach der Definition der Thermodynamik existiert soetwas wie Kälte nicht, sondern nur Wärme.

Wenn du das aber dennoch schaffen solltest, sind dir der Nobelpreis, die Albert A. Michelson Medaille, der Albert Einstein Award, die Albert-Einstein-Medaille, der Arzimowitsch-Preis, viele Milliarden Euros (jeder Chip und Elektronik-Hersteller usw. würde dir die Bude einreißen, denn das wäre das Ende des „Kühlproblems“) und ein Denkmal sicher.

Was ist also eigentlich „Kälte“ oder das, was wir als Kalt empfinden? Im Prinzip ist Kälte nichts anderes außer der Entzug von Wärme in einem „Vakuum“ (worauf auch alle Kühlschränke und Klimaanlagen basieren). Darauf basiert auch das Prinzip der Verdunstungskälte, den sich unser Körper zu eigen gemacht hat, um uns vor Überhitzung zu schützen.

Ich weiß nicht, ob dir das alles weiterhilft, aber ich denke, dass ein oder andere Stichwort könnte dir bei deinem Vorhaben behilflich sein.

Ich will hier auch auf die Problematik näher eingehen.

Schon viele kluge Menschen versuchten sich an dieser Materie und stellten schon sehr früh fest, dass man eigentlich keine Kälte erzeugen kann, sondern nur die „Wärme“ (in z. B. einem Raum) wegtransportieren kann. Dann hat man zwar einen „Raum“ in der es nun kühler ist, aber die Wärme ist dennoch noch in der Welt (also nicht aus der Welt geschafft), sondern nur in einen anderen Ort verlagert.

Ich kann also z. B. mittels Vakuumpumpen und diversen anderen Hilfsmitteln die „Wärme“ eines Computer-Towers effektiv nach Außen befördern, was dann aber wiederum dazu führt, dass der Raum selbst, in dem sich der Computer-Tower befindet, wärmer wird. Ziel sollte ja aber sein (oder das, was sich Physiker sehnlichst erhofft haben), dass die Wärme sprichwörtlich neutralisiert wird, also die Teilchen mittels einer (noch heute nicht existierenden) Technologie sprichwörtlich, schlagartig in eine Art „Starre“ versetzt werden.

Daran haben sich sehr viele Menschen versucht und leider immer wieder dieselbe ernüchternde Erkenntnis machen müssen, dass das leider so nicht funktioniert. Zum jetzigen Standpunkt kann nur gesagt werden, das man Wärme nicht neutralisieren kann. Vielleicht ist das aber möglich (und derzeit nur deshalb nicht möglich, weil uns lediglich diverse Variablen, Parameter und ein tieferes Verständnis der Beschaffenheit der Raumzeit fehlen), die dazu nötig wären.

Eine äußerst seltsame Frage. Kälte ist kein Stoff, den man erzeugen kann. Sie ist lediglich die Abwesenheit von Wärme. Mit anderen Worten, man könnte sagen, dass Kälte als solche physikalisch gesehen nicht existiert. Die einfachste Antwort auf Ihre Frage lautet also:

Nein, Kälte kann nicht erzeugt werden. Genau wie alles andere, was nicht existiert oder nicht existieren kann.

Naja, bei meiner "äußerst seltsamen Frage" war mir bereits bewusst, dass Kälte kein eigener "Stoff" ist, den man als solchen erzeugen könnte.
Klar ist Kälte lediglich der Mangel an Wärme(energie). Und dies kann man industriell durchaus herstellen: ganze Wirtschaftszweige beschäftigen sich damit.
Dann ist es eine Frage der Perspektive: Aus Sicht des Anwenders/Verbrauchers wird durchaus Kälte erzeugt: am Auslass der Klimaanlage, im Inneren des Kühlschranks, am verstauchten Knöchel, der mit Kältespray behandelt wird.
Was bei dieser Perspektive meist nicht mitbedacht wird: die verbrauchte Kälte erzeugt auf der anderen Seite Wärme als Abfall. Das ist physikalisch soweit klar.
Deshalb zielte meine Frage darauf ab, ob ein Verfahren denkbar (und dann auch als Maschine umsetzbar) ist, das IN SUMME Kälte erzeugt, also Wärmeenergie mindert.
Und sowas scheint's wohl nicht zu geben.
Ich war halt neugierig und wollte meinen Horizont erweitern.

Das hat dir @Peter0167 und @Abahatschi schon erklärt.

Da man Wärme nie vollständig in andere Energieformen umwandeln kann, gibt es keinen Prozess auf Erden, der ohne "Wärmezunahme im Gesamten auskommt". Jeder Umwaldungsprozess erzeugt "Abwärme" auch die "Kälteumwandlung"

Das ist die Folge der Thermodynamischen Hauptsätze 2 und 1, welche "nur um es zu erwähnen" keine Gottesgesetze sind, aber bis jetzt noch nie widerlegt wurden.

@ Delta, sehe ich das richtig? Auf der einen Seite versteht du das eine Maschine immer mit Verlusten arbeitet und auf der anderen Seite fragst du ob es nicht vielleicht auch ohne geht?

daelta schrieb:Deshalb zielte meine Frage darauf ab, ob ein Verfahren denkbar (und dann auch als Maschine umsetzbar) ist, das IN SUMME Kälte erzeugt, also Wärmeenergie mindert.

Wenn es nur um Wärme geht, dann geht das schon. Man könne zB. ein geeignetes Gas komprimieren und die dabei entstehende Wärme zum Teil für den Antrieb einer Wärmekraftmaschine nutzen und mit dieser Wasser auf einen Berg pumpen, dann wäre ein Teil der zuvor angefallenen Wärme beim abkühlen als potentielle Energie gespeichert und wen man das Gas dann wieder entspannt, würde dieses Mehr Wärme aufnehmen, als beim komprimieren in der Umwelt angekommen is.
Wenn es aber um Energie insgesamt geht, nein, da wirst du immer mehr Energie aufwenden müssen, als später benötigt wird, um das entspannte Gas wieder zu erwärmen.

mfg
kuno

An der Ruhruniversität Bochum forscht man derzeit intensiv an der Möglichkeit, mittels elektrischer Felder Kälte in Festkörpern zu erzeugen. Ein solches Verfahren könnte die herkömmliche Kühltechnik in Bezug auf die Effizienz sogar noch überflügeln, da Festkörper aufgrund ihrer höheren Dichte viel kompakter sind als Flüssigkeiten oder Gase.

https://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2023-11-08-physik-kaelte-erzeugen-mit-festkoerpern

Einige Materialien können in sehr kurzer Zeit ihre Temperatur um mehrere Grad senken. Die Wärme wird dann in speziellen Kammersystemen "päckchenweise" abgeführt.

Vielleicht sind ja die Tage von alten und lauten Kompressoren in unseren Kühlschränken bereits gezählt :D

>gelöscht< Hatte übersehen das es den Link schon gab.