Physik-Testfrage

' schrieb:So sehe ich das - als gipser.

Weiß zwar nicht was Du als "gipser" machst, aber auf jeden Fall ist es realitätsnäher als "Geisteswissenschaftler" - denn Du hast recht.

Man braucht zur Begründung gar nicht weit auszuholen, es genügt eigentlich schon der erste Hauptsatz von der Erhaltung der Energie. Vom Verbrauch an elektrischer Energie her gesehen, geht in den Raum 1 nichts und in den Raum 3 mehr als in den Raum 2 hinein. Dies Enegie kann nicht verschwinden. Denkbar wäre natürlich auch eine Umwandliung in chemische Energie (Aufladung eine Akkus), Lageenergie (Anheben von Gewichten, Aufzug von Federn), Kinetische Energie (Beschleunigen eines Schwungrades).
Aber selbst wenn diese oder andere Umwandungen in den Räumen tatsächlich stattfinden: Wenn davon nichts Dauerhaftes zurückbleibt, also das Schwungrad wieder zu Ruhe kommt, der Akku sich wieder entlädt, ja wo ist die in die Räume hineinfließende Energie, die ja nicht verloren gehen kann, dann hin? Antwort: Sie wird vollständig in Wärme verwandelt.
Also ob ich mit 100 Watt einen Kühlschrank betreibe oder damit direkt ein Heizgerät anschließe, macht keinen Unterschied, was die Aufwärmung des Raumes betrifft. (damit meine ich den Dauerzustand über viele Tage, und vorausgesetzt der Wärmetauscher des Kühlschrankes befindet sich nicht in einem anderen Raum).

Man kann es natürlich auch differenzierter betrachten:
Zwischen einem Kühlschrank und einer Heizung mit Wärmepumpe gibt es keinen physikalischen Unterscheid, sondern nur eine praktischen: Beim Kühlschrank ist die Kälteschlange das nützliche Teil, bei der Wärmepumpe ist es der Wärmetauscher.

Die Frage: "Ist es möglich, mit 100W elekrischer Energie 500W an der Kühlschlange an Kälteleistung (Kälte = negative Energie) zu erzeugen?" läßt sich nicht mit dem 1. Hauptsatz beantworten. Klar ist nur, daß wegen das ersten Hauptsatzes dann vom Wämetauscher (zusammen mit dem Kompressor) 600W abgegeben würden. Wenn man aber wissen will, ob und unter welchen Bedingungen das überhaupt möglich ist, dann braucht man dazu den 2. Hauptsatz (Entropiesatz). Für den maximalen Wirkungsgrad einer Wärmepumpe, der ja weit über 100% betragen kann, gibt es eine ganz einfache Formel.

Für die Aufgabe hier braucht man das aber nicht, denn Wärme und Kältenergie werden beide an den gleichen Raum abgegeben, und es interessiert nur die Summenbilanz. Und unabhängig davon, wie groß der "Wirkungsgrad" der Wärme/Kälteerzeugung ist, die Summenbilanz ist immer gleich: Letztlich entsteht überschüssige Wärme, und zwar genau so viel, wie an elektrischer Energie hineingesteckt wird.
So - hoffentlich war das jetzt noch zu lang.