Komponenten ohne Wärmeentwicklung?

Bonanca

Captain
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Aug. 2015
Beiträge
4.048
Hiho @all,

ich stelle die Frage mal in dieses Forum, weil es ja auch um Forschung geht. Wenns falsch ist bitte verschieben oder bescheid sagen, dann wirds gelöscht :)

Die Frage mag jetzt einigen vllt dumm vorkommen, aber ich finde keine (für mich) komplett logische Begründung.
Und zwar: Kann es möglich sein, eine CPU / Grafikkarte / sonstwas zu betreiben, OHNE dass dabei Wärme (von den jeweiligen Komponenten) erzeugt wird?
Dass über den Widerstand Wärme erzeugt wird, ist klar, aber warum erzeugen die Komponenten selbst Wärme?

Bisher habe ich dazu hier folgendes gefunden:
"Ist nicht möglich, denn das wäre ein Perpetuum Mobile, welche bekanntermaßen nicht existieren."
Da es (wegen des Widerstandes) ohnehin kein Perpetuum Mobile wäre bin ich damit nicht wirklich zufrieden. Mal abgesehen davon hat es etwas von "Es geht nicht, weil es nicht geht.".

Bei Wikipedia findet man eine etwas ausführlichere Antwort: "[...] da sie die aufgenommene Energie nur in Form von Wärme abzugeben vermag."
Dazu habe ich jetzt aber noch 3 Fragen:

1. Warum ist es dann nicht möglich (oder ist es möglich?) etwas zu bauen, s.d. die Komponente die Energie NICHT in form von Wärme abgibt (sondern z.B. einen mini-lüfter antreibt)?
2. Grundsätzlich klar - Energieerhaltungssatz. ABER wenn die Komponente die Energie aufnimmt, finden doch "aktionen" darin statt, z.B. umwandlung (und insb. Weiterleitung?) von Informationen. Warum wird aber ausgerechnet die Komponente warm, und nicht die Komponente, mit der "kommuniziert" wird?
3. Die Entwicklung der Computer die letzten Jahre zeigt, dass die Leistungsaufnahme (und damit auch die Wärmeentwicklung) kontinuierlich sinkt. Gibt es eine "untere Grenze", also einen wert, ab dem die Energieeffizienz nicht mehr verbessert werden kann? Wenn ja, weiß man wo der liegt?

ich hoffe ich bin hier wie gesagt im richtigen Forum (sonst bescheid geben) und vllt kann mir ja der ein oder andere helfen.

MfG
Bonanca
 
Bonanca schrieb:
Dass über den Widerstand Wärme erzeugt wird, ist klar, aber warum erzeugen die Komponenten selbst Wärme?

Genau deswegen?
Egal ob Transistor, Kondensator, tatsächlicher Widerstand oder sonstige elektronischen Bauteile - alle sind irgendwo ein Widerstand, durch welchen Strom fließt und somit über die Verlustleistung als Wärme abgegeben wird.
 
Dann verstehe ich aber immernoch nicht wie Sachen energieeffizienter gemacht werden können bzw warum sie noch nicht energieeffizient sind :D

Wenn ich das jetzt richtig verstehe, ist es tatsächlich aus o.g. gründen unmöglich, eine Wärmeentwicklung zu verhindern. Dies hängt dann aber mit den Leitungen und zugehörigen Widerständen zsm (heißt das in einer CPU / GPU / ... gibt es keine direkten "verbraucher"?)

Ich kriege grade das gefühl dass ich für ein exakteres Verständnis dafür mich mehr mit dem genauen Aufbau und der Funktion einer CPU auseinandersetzen muss :lol:

Ich versuche grade laienhaft iwelche Vergleiche zu ziehen wie bei Licht. Bei Licht kann man ja (je nach Farbe) eine genaue mindestenergie angeben, die da reingepumpt werden muss. Alles darüber hinaus ist dann ja Abwärme.
Gibt es sowas bei PC-Komponenten auch? Quasi eine Art Mindestenergie, unter die man nicht drunter kommt? Also so eine Art 1Hz = X Watt oder so?

Denn der Energieverbrauch wird ja immer weiter reduziert, trotz steigender Leistung. Aber da muss doch eine Grenze existieren?
 
Bonanca schrieb:
Wenn ich das jetzt richtig verstehe, ist es tatsächlich aus o.g. gründen unmöglich, eine Wärmeentwicklung zu verhindern. Dies hängt dann aber mit den Leitungen und zugehörigen Widerständen zsm (heißt das in einer CPU / GPU / ... gibt es keine direkten "verbraucher"?)

Natürlichgibt es so gesehen "Verbraucher". In der CPU werden Ladungen so verschoben, dass sie irgendwo eine Information darstellen oder speichern. Diese Bewegung von Ladungen passiert durch Anlegen einer Spannung. Und die Bewegung der Ladung im Leiter erzeugt Wärme (wenns kein Supraleiter ist). Und diese Bewegungen kann man optimieren, indem z.B. weniger Ladung gewegt werden muss, um irgendwo einen Informationszustand darzustellen. Das steigert dann die Effizienz.

Das mit dem Licht erklär bitte nochmal..

Kauf dir am Besten ein Buch "Grundlagen der Physik/Elektrotechnik/Elektronik" oder so und arbeite das von vorne bis hinten durch.
 
Bonanca, bist du dir überhaupt im Klaren darüber, was thermische Energie genau ist und wie sie in elektronischen Komponenten oder auch bei mechanischen Vorgängen entsteht? Mich dünkt nämlich Gegenteiliges. Ein guter Start wäre, alle Schlagworte hier anzuklicken und zu lesen: https://de.wikipedia.org/wiki/Thermische_Energie Keine Angst, es tut nur beim ersten Mal weh.
 
es gibt nicht viele Energieformen.
Wärmeenergie, Bewegungsenergie, Strahlungsenergie, Elektrische Energie, Chemische Energie
oder so ähnlich...

eine "Weiterleitung von Informationen." Energie gibt es nicht.
Die CPU Strahlt nicht, sie Bewegt sich nicht, sie Führt keine Chemischen Prozesse aus... was bleibt ist die Wärme!


Optimieren kann man noch viel. Wärme wird immer erzeugt, aber das kann man natürlich auf nahe 0 Watt Drücken.
 
Nix für Ungut, aber da scheint Halbwissen im Spiel zu sein. Davon abgesehen kommt es auf die Definition von "Information" an, denn die Weiterleitung von Information jeglicher Art benötigt Energie - siehe Wellenausbreitung oder Ähnliches. Desweiteren strahlt die CPU auch, ansonsten würde man mit einer Infrarotkamera zur berührungslosen Wärmemessung nix sehen.
 
Bonanca schrieb:
Denn der Energieverbrauch wird ja immer weiter reduziert, trotz steigender Leistung. Aber da muss doch eine Grenze existieren?

Diese Grenze gibt es bei jeder Technologie, allerdings werden auch immer neue Technologien entwickelt. Im Endeffekt ist das Problem, dass Elektronen von A nach B kommen müssen und dabei eben Energie verlieren, wie genau kann man in diversen Physik Büchern nachlesen, da gibt es ja verschiedene Theorien und Möglichkeiten und diese Energie dann oftmals als Wärme auftritt.

Jetzt gibt es aber Möglichkeiten Elektronen quasi verlustfrei von A nach B zu transportieren, mit sogenannten Supraleitern. Das Schöne daran ist, dass die Grundsätze der Thermodynamik mit dieser Technologie konform gehen, da bisher bekannte Supraleiter nur bei niedrigen Temperaturen Supraleiter sind und man somit die Energie die man sonst als Wärme verliert über die Kühlung zuführen muss und wieder ausgeglichen ist. (grob)

Zu deiner Frage ob man den Energieverbrauch weiter reduzieren kann: Sobald man Materialien entdeckt, welche besser Eigenschaften als die derzeitigen haben, geht das. Ich bin guter Dinge, dass wir solche Materialien entdecken werden :)
 
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