Neue Wege:
Nutzung der Umgebungswärme
in respektvoller Erinnerung an Wilfried Strauß (†)
29.04.1997

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Zu Beginn möchte ich einige Thesen vortragen, die auf den ersten Blick wenig mit dem Thema zu tun haben, am Ende aber bei positiver Formulierung eine unverzichtbare Stütze für eine sinnvolle Theorie darstellen.

These I: Es gibt keine natürliche laminare Strömung.

These II: Es gibt keine Geschwindigkeit.

These III: Es gibt keinen Impuls.

These IV: Es gibt keine Anziehungskraft.

These V: Es gibt keinen Vektor.

Ergänzend dazu muß ich betonen, daß ich nicht behaupte zu wissen, was Wirklichkeit ist, sondern nur ein Modell entwerfe, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Wirklichkeit besser zu erklären - eine Grundaufgabe der Physik.

Erleichternd kommt für mich hinzu, daß ich nicht gezwungen werden kann, eine Theorie zu beweisen. Man kann sie nur widerlegen. Dazu fordere ich gerne heraus.

Wärme - was ist das?

Wärme wird unterschiedlich begriffen. Der Mann am Hochofen versteht darunter etwas anderes als der Arbeiter im Kühlhaus, genau so wie ein Bergmann unter Tage anders empfindet als ein Ballonfahrer in 2.000 m Höhe über dem Meeresspiegel.

Ein einfacher Versuch lehrt, daß selbst ein und dieselbe Person zur selben Zeit ein und dieselbe Sache als unterschiedlich warm (oder kalt) empfindet:

Man halte seine Hände für einige Zeit gleichzeitig in zwei unterschiedlich warme Wasserbehälter. Sodann nimmt man sie heraus und befühlt z. B. ein erhitztes Stück Metall (es sollte nicht zu heiß sein...). Die Hände vermitteln einen unterschiedlichen Eindruck der Metalltemperatur. Zur Beschreibung von Wärme oder Kälte werden Begriffe wie warm, lau, heiß, kochendheiß, kalt, eiskalt, glühendheiß usw. gebraucht und bringen damit einen subjektiven Eindruck zum Ausdruck.

Immer ist der Eindruck von Wärme an Materie gekoppelt.

Zur Messung unterschiedlicher Temperaturen werden verschiedene Skalen benutzt. Am geläufigsten ist die Celsius-Skala, die sich an menschlichen Erfahrungen orientiert. Pendelnd um einen "Nullpunkt" können wir messen, ob es kalt oder warm ist, wobei sich dieser Nullpunkt am Gefrierpunkt von Wasser befindet, eine willkürliche Festlegung, die nicht sehr genau ist, denn das Gefrierverhalten von Wasser hängt stark von seinem Salzgehalt und vom Druck ab, ob es sich bewegt oder nicht, kurz, von verschiedenen Variablen, die eigentlich bei der Angabe von "Null Grad Celsius Wassertemperatur" mit angegeben werden müßten. Eine komplizierte Sache also.

Im Fernsehen wurden Unterwasser-Aufnahmen aus der Arktis und Antarktis gezeigt. Bei einer Wassertemperatur unter 0� C waren Fische zu beobachten, die sich munter bewegten. Ebenso hatten sich Pflanzen dieser "lebensfeindlichen" Umgebung gut angepaßt. Im Gegensatz zu diesen für uns sehr niedrigen Temperaturen konnten bereits vor Jahren in über 100� Celsius heißen Dampf-Quellen (Geysire), also in für Menschen lebensfeindlichen Temperaturbereichen, Lebensformen, etwa in Form von Bakterien, nachgewiesen werden.

Lebensformen sind immer von Wärme auf irgendeinem Temperaturniveau abhängig.

Diesen Beobachtungen ist eines gemeinsam: Sie finden in einer Umgebung statt, deren einzelne Eigenschaften ich an dieser Stelle zunächst gar nicht bewerten will. Ich stelle nur fest, daß Leben sowohl in sehr niedrigen als auch in sehr hohen Temperaturbereichen vorkommt, immer aber eine Umgebung verlangt, die Wärme vermittelt. Was den Menschen an sich angeht, ist er der am wenigsten angepaßte Organismus in dieser Beziehung. Extreme Kälte oder extreme Wärme erfordern stets geeignete Maßnahmen, um darin überleben zu können, oft genug sogar sehr ähnliche, wenn man die Schutzkleidungen einmal miteinander vergleicht. Schon der Volksmund sagt ja, daß das, was gut gegen Kälte, auch gegen Hitze gut ist.

Wenn ich aus dem Dilemma unterschiedlicher Auffassungen über warm und kalt entkommen will, muß ich die Dinge wertfrei und vorurteilslos betrachten.

Ich habe bereits festgestellt, daß Wärme an Materie gekoppelt ist. Wo nichts ist, kann auch keine Wärme sein, und man kennt das extrem kalte, "leere" All. In der Physik wird die niedrigste Temperatur als der "absolute Nullpunkt" bezeichnet, also der Punkt, an dem keine Wärme mehr vorhanden ist. Auf der uns geläufigen Celsiusskala liegt dieser Punkt bei -273,15� C. Er ist auch bekannt unter dem Begriff der Kelvin-Temperatur.

Kelvins Skala beginnt folgerichtig mit 0� K und ist nach oben hin offen. 273,15� K entsprechen dem Gefrierpunkt der Celsius-Skala. Alles über 0� K ist Wärme, und diese ist an Materie gekoppelt. Ich möchte an dieser Stelle keine Spekulationen darüber anstellen, warum es am niedrigsten Temperaturpunkt immer noch Energie gibt, die sog. Nullpunktenergie, aber auf der Suche nach einem einheitlichen Erklärungsmodell dürfte es Anlaß genug sein, über die gebräuchlichen Skalen noch einmal gründlich nachzudenken.

Wenn wir uns ein einzelnes Teilchen vorstellen, z.B. ein Wasserstoffmolekül (H2), so können wir sofort drei Freiheitsgrade feststellen:
Bild: Freiheitsgrade eines Moleküls

In diese drei Freiheitsgrade kann ich "Wärme" investieren, weil jede Bewegung (Vibration, Rotation, Translation) Energie in Form von Wärme erfordert.

Wir erinnern uns an die Diskussion über das "Ozonloch". Ozon ist 3-wertiger Sauerstoff, statt O2 ist es O3. Seitdem in der oberen Atmosphäre 3-wertiger Sauerstoff (O3) abgebaut wird (vielleicht auch beim Gesamtmischungsverhältnis innerhalb der Atmosphäre anteilmäßig nur weniger vorhanden ist, weil andere produzierte Stoffe sich ausgebreitet haben), gelangt mehr UV-Strahlung bis an die Erdoberfläche.

Es findet sich eine natürliche Erklärung dafür, wenn festgestellt werden kann, daß ein 3-wertiges Atom mit mehr Freiheitsgraden natürlich mehr Wärme speichern kann als ein 2-wertiges mit weniger Freiheitsgraden. Sind die wenigen noch vorhandenen 3-wertigen Sauerstoffmoleküle mit Wärme besetzt (also Strahlung absorbiert; eine weitere Translation ist nicht möglich - wohin auch?), geht die Strahlung unausgenutzt weiter. Sie bräunt dann schneller als uns lieb ist, weil sie noch mehr von ihrer ursprünglichen Energie besitzt.

Soviel zunächst einmal zur Erwärmung.

Beim entgegengesetzten Vorgang - der Abkühlung - entnehme ich die Wärme aus den Freiheitsgraden, um damit Arbeit zu verrichten (z.B. Antrieb). Bei den bekannten Prozessen findet dies auf einem hohen Temperaturniveau statt (z.B. Verbrennungsmotor, Heizkraftwerk, Ofen). Auch der Elektromotor darf uns nicht vergessen lassen, daß der dafür benötigte Strom ja aus einem Kraftwerk stammt, wo er unter hohen Temperaturen hergestellt wurde.

Um diese hohen Temperaturen zu erreichen, sucht man gezielt nach brennbaren Stoffen wie Kohle, Öl, Gas, Holz, Stroh u.a., um aus der hohen Verbrennungstemperatur auf Umgebungstemperatur abzukühlen. Die Differenz daraus (Verbrennungstemperatur - Umgebungstemperatur) liefert uns Arbeit. Dem Autofahrer ist der Begriff des Kühlers geläufig, in Kraftwerken kennen wir Kühltürme. Ohne Abkühlung können wir keine Arbeit entnehmen. Im Maschinenbau unterscheidet man deswegen zwischen "Prozeßwärme", der "Exergie", und der Abwärme, die nach dem Verbrennungs- oder Spaltungsprozeß übrig bleibt und angeblich nicht weiter genutzt werden kann.

Diese bezeichnet man als "Anergie". Mit ihr möchte ich mich näher beschäftigen.

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http://fluidmotor.com/motor/neuewege1.shtml , zuletzt geändert 01. 08. 2010

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