Auftriebskraftwerk zur autarken Stromversorgung

[Ernst]

Man braucht nur den Energieaufwand um die Entropie zu veringern, mehr nicht, und man erhält deutlich mehr zurück als man investiert hat!

Veränderte Entropie ändert nicht die Energiemenge, sondern die Wertigkeit (Nutzbarkeit) der Energie.
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[Kurt]

...dann strömt die Luft ohne weiteren Energieaufwand in den Wasserbehälter.

Das ist eben nicht richtig. Ich versuchs mal ohne Rechnung in zwei Erklärungen:

1. Geh mal vom Ende aus; also von einer vorhandenen Luftblase in einer Wassertiefe. Um aus Atmosphärendruck dort hingebracht worden zu sein, ist doch unzweifelhaft eine bestimmte Energie aufgewendet worden. Die muß doch idealerweise ganz unabhängig davon sein, wie die Luftblase dort hingekommen ist. Also bring ich sie einmal mit dem Marmeladenglas von oben her dort hin; da hockt sie nun und hat logischerweise die Energie aufgenommen, die ich beim Eintauchen aufwenden mußte. Andermal bring ich die Blase nach vorheriger Kompression der Luft an den gleichen Ort im Wasser. Sie ist gleichgroß wie die erstere Blase und für sie muß daher idealerweise die gleiche Energie aufgewendet worden sein, wie im ersten Fall.
Aus der Marmeladenglasmethode folgt aber direkt; daß beim Auftauchen der Blase idealerweise genau die Energie abgegeben wird, die beim Eintauchen verwendet wird.

2. Mit einem aufgenblasenen Luftballon kannst du hinsichtlich Energiegewinn wenig anfangen. Steckst du ihn aber seitlich in einen Wasserbehälter, hast du eine erheblich Energie gewonnen; nämlich die leistbare Auftriebsarbeit. Könntest du den Ballon also ohne aufzuwendende Energie ins Wasser bringen, käme Energie aus nix zustande.
Ist aber nicht, weil beim Einbringen des Ballons vom Luftdruck der komprimierten Luft Wasser verdrängt werden muß; also Arbeit geleistet werden muß. Es ist die integrierbare Arbeit p*df*ds; Druck*Flächenelement*Ausdehnungsweg.
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Du kannst dir dein Marmeladenglas an den Hut stecken!

Ernst, vergiss es, er will nicht!!

Kurt

[rmw]

Hier geht es um ein asymmetrisches Beispiel! Es geht konkret um den Energieaufwand der benötigt wird um die komprimierte Luft überströmen zu lassen.

Dir fehlt es an prinzipiellen Verständnis.
Das komprimieren der Luft allein braucht so viel Energie wie das hinunter drücken des Marmeladeglasses und da sind noch keine Verluste eingerechnet. Und mehr Energie bekommst du nicht heraus.
Die Überströmenergie ist nur noch zusätzliche Energie die die Verluste weiter erhöht.
Du vergleichst die gewonnene Energie mit einem kleinen Teil der Verluste, das ist echt ein sehr gescheiter Ansatz.

[rmw]

Willst du neue Gasgesetze erfinden oder was?

Die Gasgesetze hast du neu erfunden.
Die innere Energie ändert sich beim Überstömen tatsächlich nur geringfügig. Aber das ist ja auch ein marginaler Nebenschauplatz. Das ist einfach nur zusätzlicher geringer Verlust.
Der Marmeladeglasvergleich stimmt schon. Was du beim hinunter drücken an Energie hinein steckst bekommst du beim Auftauchen zurück. Und dabei ändert sich der Energieinhalt schon, einmal in die eine Richtug und dann zurück in die andere Richtung. Wenn du die Luft komprimierst ändert das überhaupt nichts.
Das Überströmen ist ein geringfügiger Nebenschauplatz.

Du kannst auch ein Marmeadeglas mit Wasser befüllt zu Boden sinken lassen.
Dann komprimierst du Luft indem du ein zweites Marmeladeglasglas mit Luft befüllt hinunterdrückst. Und dann verbindest du die beiden Wassergläser mit einem Schlauch. Damit die Luft überströmt mußt du allerdings das zweite Wasserglas etwas tiefer hinunter drücken, zum Überstömen brauchst du noch etwas zusätzliche Energie. Du kannst ja hier versuchen was du dabei an Energie gewinnst.

Es ist wie überall sonst auch, wenn du das Prinzip nicht verstanden hast dann helfen deine ganzen Berechnungen überhaupt nichts, sie sind dann einfach sinnlos.

[Ernst]

Du kannst dir dein Marmeladenglas an den Hut stecken! Ich habe dir schon einmal erklärt, dass es sonnenklar ist, wenn man symmetrische Verhältnisse herstellt, dann auch zugeführte Energie gleich der abgeführten sein muss. Dein Marmeladenglas Dingens, oder auch die Wasserballnummern sind Vertreter solcher Beispiele. Da ist die Bilanz garantiert Null! Systembedingt!

Hier geht es um ein asymmetrisches Beispiel! Es geht konkret um den Energieaufwand der benötigt wird um die komprimierte Luft überströmen zu lassen. Das entspricht, abgesehen davon, dass nicht in ein Vakuum expandiert wird, dem Überströmversuch von Gay-Lussac!

Du hast aber gleichen Druck.
Du meinst also, es wäre irgendwie möglich, den Energieaufwand zu verringern, indem du Art und Weise der Erzeugung der Luftblase in der Wassertiefe veränderst? Das ist ja gegen jede Physik und Logik. Ich hab*s dir an Beispielen erläutert.

Die Expansion ins Wasser bedeutet Erhöhung der Entropie und läuft somit spontan ohne weiteren Energieaufwand ab. Der Energieinhalt ist vor und nach der Expansion ins Wasser nahezu gleiche. Das bedeutet umgekehrt, dass keine Volumenarbeit geleistet wird. Allen Marmeladengläsern zum Trotz!

Es ist ja keine Expansion ins Wasser, sondern eine Verschiebung ins Wasser. Verschiebung bedeutet Arbeit.

Ich glaub, du willst entweder hier den Affen machen oder der Produzent ist dein Brötchengeber.
Physikalisch so einfältig kann kein Mensch sein; auch du nicht.
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[fallili]

Volumenarbeit wird dann geleistet, zB. bei der Luftpumpe. Da arbeitet man gegen den Differenzdruck. Deshalb muss man auch Arbeit aufwenden und das ist anstrengend Wenn aber die Luft im Auftriebskraftwerk komprimiert worden ist, dafür 235 J aufgewendet worden sind, dann ist der Differenzdruck Null"! Jede Verschiebung bedeutet dann (p1-p0)*df*ds! Da p1 = p0 folgt daraus, dass keine Volumenarbeit geleistet werden muss. Ganz einfach wenn man nicht ganz plemplem ist.

Du hast aber keine im Auftriebskraftwerk komprimierte Luft. Du hast komprimierte Luft in einem Behälter und die "schiebt" sich nicht von allein, sondern man muss auch einen Kolben bewegen. Und am Kolben hast Du zur Kraftwerksseite hin einen Druck von p1 120 000 Pa und nach außen einen Druck p0 von 100 000 Pa und damit ist p1 - p0 eben nicht mehr Null!

Wenn Du es unbedingt so haben willst, dann soll von mir aus das Verschieben der Luft keine Energie benötigen - aber das Verschieben des Kolben benötigt dann halt die in Deinem Beispiel angegebenen 2500 J.

Du kannst aber auch die Pumpe mit der auf 120 000 Pa komprimierten Luft einfach leicht schräg unter dem Auftriebsbehälter anbringen und dann das Ventil aufmachen. Dann wird die Luft in das Kraftwerk und Wasser in die Pumpe fließen und das tatsächlich ohne dass Du irgendeine Energie aufgewendet hast.
Rat mal wie viel Energie Du dann brauchst um das Wasser, das sich nun in der Pumpe befindet wieder oben in das Auftriebskraftwerk reinzuleeren?

Ganz einfach wenn man nicht plemplem ist.

[Ernst]

Eben Ernst, dass ist ja genau der Punkt weshalb deine Rechnung p*df*ds falsch ist und es (p2-p1)*df*ds lauten muss.

Nein, da hakt es bei dir im Grundsatz.
Der Blasendruck pb muß zum Eindringen etwas größer als pw Wasser sein, also pb=pw+dp. Dieser gesamte Blasendruck pb erzeugt an der Blasenrandfläche eine differentielle Kraft dP = pb*dF, also
dP=(pw+dp)*dF
Wenn sich die Blase aufweitet, leistet diese Kraft eine Verschiebungsarbeit dP*ds.
dE=(pw+dp)*dF*ds
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[fb557ec2107eb1d6]

Ein Gedankenexperiment:

Statt mit Luft füllen wir einen "Auftriebsbehälter" mit einer passenden Form aus Stahl (Volumen: V).

Dieser Stahlkörper muss für eine AuKW Säule mit 10m Höhe unter Druck gesetzt werde: nämlich 2 bar. Also plus 1 bar. Die Arbeit dafür ist nahezu 0, da sich der Stahlkörper nicht komprimieren lässt. Im nächsten Schritt muss der Stahlkörper in die AuKW Säule hineingeschoben werden. Dabei verdrängt er Wasser mit dem Volumen V. Dafür muss Arbeit geleistet werden, da sich in der AuKW Säule der Wasserstand erhöht. Arbeit im Ausmaß von E2=rho V g h. Diese Arbeit muss immer geleistet werden, egal, ob nun Stahl oder Luft mit dem Volumen V in die AuKW Säule hineingeschoben wird. Wird Stahl hineingeschobe, ist E1 0, aber E2 = rho V g h und der Auftrieb 0. Bei Luft ist E1 ungleich 0 und E2 = rho V g h und der Auftrieb ungleich 0. Die Energiebilanz ist immer negativ. Es gibt kein Perpetuum mobile.

[Ernst]

Dafür muss Arbeit geleistet werden, da sich in der AuKW Säule der Wasserstand erhöht.

Der Effekt beruht nicht auf Erhöhung der Wassersäule. Dann wäre das ganze abhängig von der Querschnittsfläche des Behälters.
E2 = rho V g h gilt auch für konstantes h; also einer ideal unendlichen Behälterquerschnittsfläche. Bei einem endlichen Querschnitt wird die Arbeit nur etwas größer.
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[Kurt]

Nein, im Grenzwert brauchst du exakt soviel Druck wie der hydrostatische Druck ausmacht. Liegt der Luftdruck minimal darüber, dann strömt die Luft von ganz alleine ohne weiteres Zutun in das Wasser.

Und wenn ein ganz kleines Luftmengerl rübergeströmt ist was passiert dann mit dem Druck der im Luftbehälter herrscht?
Bleibt der gleich, oder steigt der auch so wie der im Wasserbehälter, oder sinkt der?

Kurt