elektrische Arbeit    |   mechanische Arbeit     |    Wärmeenergie
                      |                          |
    +----------+      |           ^      ---     |              °C
 U  |          |      |           |       ^      |        |         |
  -----       +-+     |           |       |      |        |~~~~~~~~~|
    -         | | R   |           |      s|      |        |    m    |      
    |         +-+     |        +-----+   ---     |        +---------+
    |     I    |      |        +-----+  m        |
    +----------+      |           |              |
                      |           | F            |      delta T = t2 - t1 [K]
                      |                          |  
                      |   F = m * g              |  c = spezifische    
W = U * I * t [ Ws ]  |                          |      Wärmekapazität
                      |   W = F * s  [ Nm ]      |      z.B. c = 4,1869 kJ/kg*K      
1 kWh = 3,6 * 10^6 Ws |                          |      für Wasser von 14,5 auf 15,5°C
                      |   M = F * r  [ Nm ]      | 
                      |                          |  Q = m * c * delta T  [kJ]
                      |   E = m * c^2            |      [kg * (kJ/kg*K) * K]
                      |                          |
                      
      1 Ws            =           1 Nm           =          1 J







elektrische Leistung  |   mechanische Leistung   |   Wärmeleistung
                      |                          |
P = W / t             |  P = W / t               |   Q = Q / t
P = U * I * t / t     |  P = F * s / t  [ Nm/s ] |
P = U * I    [ W ]    |                          |
                      |                          |
                      |                          |
U = R * I             |  P = F * s/t             |
I = U / R             |  P = F * v               |
                      |                          |
P = R I^2             |  P = F * s * 1/t = F s n |
                      |  P = M * n / 9550        |
P = U^2 / R           |                          |
                      |                          |

      1 W             =           1 Nm/s         =          1 J/s

( 735,5 W             =           1 PS )













Potentielle und kinetische Energie

potentielle Energie                |      kinetische Energie
                                   |
      +---------+                  |      
      |    m    |                  |      
  --- +---------+ -- W pot = max   |  -----h = max------- W kin = min
   ^      |                        |   ^       
   |     F|                        |   |                  
   |                               |   |                     
   |                               |   |                    
 s |                               | s |                    
   |                               |   |                    
   |                               |   |                    
   |                               |   |  +---------+                       
   |                               |   |  |    m    | 
  ---h = null------- W pot = min   |  ----+---------+---- W kin = max
                                   |
 W pot = F * s  [ Nm ]             |   W kin = F * s  = m * a * s   [ Nm ]
                                   |   
 mit Federkonstante D = F/s [N/m]  |   mit beschl. Bewegung
                                   |   a = v/t und s = 1/2 v t
 W pot = 1/2 * D * s^2             |   W kin = 1/2 * m * v^2  
          [N/m * m^2 = Nm]         |             [kg * m/s * m/s = Nm]









Wirkungsgrad

         P1    +----------------+    P2
     ----------|    Maschine    |---------
               +----------------+
                        |
                        +--------    Verlust, somit P1 > P2

       eta =       P2 / P1   < 1
       eta = 100 % P2 / P1   < 100 %

       eta = 100 %     Perpetuum mobile  1. Art
       eta > 100 %     Perpetuum mobile  2. Art 


Gesamtwirkungsgrad

             eta1                  eta2                   eta3 
        +-------------+        +-------------+        +-------------+
  ------| Dampfkessel |--------|   Turbine   |--------|  Generator  |----
        +-------------+        +-------------+        +-------------+
Wärmeenergie         Dampfenergie           mechanische E.         elektr.E.

    eta ges = eta1 * eta2 * eta3






Wärme - Kraft - Kopplung

                   +-------------------+     +-----------+
 chemische E.------| Verbrennungsmotor |-----| Generator |----- elektr.E. 33%
                   +-------------------+     +-----------+
                          |     |
                          |     +------ 33% Kühlwasser für Heizung
                          |
                          +------------ 33% Abgaswärme für Brauchwasser





Möglichkeiten der Umwandlung


elektrisch in mechanisch : Elektromotor
mechanisch in elektrisch : Generator

elektrisch in Wärme      : Tauchsieder
Wärme in elektrisch      : Thermoelement

mechanisch in Wärme      : Rührwerk
Wärme in mechanisch      : Stirling Motor