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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Leistungsaufnahme und Wärmeumsetzung


Autor: jens (Gast)
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Hi,

ich frage mich folgendes:

wenn ich einen Handelsüblichen PC betrachte mit drehenden Festplatten 
und Lüftern usw... der sagen wir mal mit einem 300Watt Netzteil 
ausgestattet ist und im Normalbetrieb 180-200Watt aufnimmt, wieviel 
dieser Energie wird wohl in Wärme umgesetzt?

Wenn ein Prozessor 10A und 5V aufnimmt wenn er voll ausgelastet ist, 
wird dann die gesamte Energie auch in Wärme umgewandelt, wenn nicht, 
worin denn dann?

Gruß,
Jens

Autor: MaWin (Gast)
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> wieviel dieser Energie wird wohl in Wärme umgesetzt?

Alle.

> wenn nicht, worin denn dann?

Eben.

Autor: jens (Gast)
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Naja, wenn ich einen Ventilator mit 60Watt Energieaufnahme habe, wird 
wohl nicht alles in Wärme umgesetzt, denn das Teil muss sich ja auch 
noch drehen...

Wenn ich Elektrolyse betreibe wird wohl auch nicht alles in Wärme 
umgesetzt...

Wenn ich eine LED betreibe gibts doch mehr Licht als Wärme, oder?

Wenn ich nun einen Prozessor betreibe... Kann ich mir das so vorstellen 
das die Wärmeabgabe 1:1 der Leistungsaufnahme entspricht?

Könnte man das "Rechnen" als Abfallprodukt das es "um sonst" dazu gibt 
bezeichnen?

Dann könnte also jeder Herd gleichzeitig noch rechnen und einen Topf 
Wasser heiß machen, ohne das das Rechnen "extra" kostet?

Jens

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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jens schrieb:
> Dann könnte also jeder Herd gleichzeitig noch rechnen und einen Topf
> Wasser heiß machen, ohne das das Rechnen "extra" kostet?

Wenn du da anstatt der Herdplatte einen Prozessor einbaust und den 
sinnlos vor sich her rechnen laesst ja. Wobei sin/cos funktionen das was 
Wasser eher kochen lassen als simple Additionen.

>Wenn ich eine LED betreibe gibts doch mehr Licht als Wärme, oder?

Schoen waers.

Autor: U.R. Schmitt (Gast)
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jens schrieb:
> Naja, wenn ich einen Ventilator mit 60Watt Energieaufnahme habe, wird
> wohl nicht alles in Wärme umgesetzt, denn das Teil muss sich ja auch
> noch drehen...

Und in was denkst Du wird die kinetische Energie des sich bewegenden 
Gases endgültig umgesetzt?

jens schrieb:
> Wenn ich Elektrolyse betreibe wird wohl auch nicht alles in Wärme
> umgesetzt...

Natürlich, denn Du speicherst einen Teil der eingesetzten Energie in 
chemischer Energie, das wäre vergleichbar mit einem Gewicht, daß du 
mechanisch hochhebst/ziehst, das hat dann Lageenergie.

Wenn Du nachweisen kannst, daß ein Ergebnis einer Rechnung einen 
Energiespeicher darstellt, dann denke ich hast Du Chanchen auf den 
Nobelpreis :-)

Autor: MaWin (Gast)
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> Naja, wenn ich einen Ventilator mit 60Watt Energieaufnahme habe, wird
> wohl nicht alles in Wärme umgesetzt, denn das Teil muss sich ja auch
> noch drehen...

Alles, denn auch die bewegte Luft prallt an die Wand und verwandelt sich 
dort in Wärme.

> Wenn ich Elektrolyse betreibe wird wohl auch nicht alles in Wärme
> umgesetzt...

Richtig, da gibt es ein chemisch anderes Endprodukt, welches du 
raustragen kannst.

> Wenn ich eine LED betreibe gibts doch mehr Licht als Wärme, oder?

Nein.
Erstens weniger Licht als Wärme, zweiten wird auch das LIcht welches auf 
deinen Schreibtisch fällt und letztlich auf deine Netzhaut zu Wärme.

> Wenn ich nun einen Prozessor betreibe... Kann ich mir das so vorstellen
> das die Wärmeabgabe 1:1 der Leistungsaufnahme entspricht?

Sicher.

> Dann könnte also jeder Herd gleichzeitig noch rechnen und einen Topf
> Wasser heiß machen, ohne das das Rechnen "extra" kostet?

Bewegter Propeller, bewegte Luft, Licht, oder Bitschubserei ist nur ein 
Umweg auf dem Weg zur Wärme. Deine Herdplatte macht keine Umwege (aber 
deren Wärme geht durch deinen Magen).

Autor: Grrrr (Gast)
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@ jens:

Ich mag mich irren, aber ich meine zwischen den Zeilen Deiner Frage und 
aus Deiner Replik auf die erste Anwort zu lesen, dass Du danach fragst, 
ob das Rechnen selbst als ein Energie umwandelnder Vorgang zu betrachten 
ist.

Die Antworten so weit stimmen. Sämtliche Energie, die über das Netzteil 
in den Rechner kommt wird entweder in Wärme (oder durch den Lüfter in 
kinetische Energie, was aber letzlich auch Wärme bedeutet) umgesetzt.

Man könnte demnach tatsächlich auf einem Rechner kochen und dabei 
sämtliche Energie nutzen, die man hineinsteckt. Das gilt unabhängig 
davon, ob man etwas "sinnvolles" rechnet oder auch nur von 0 bis 2^16 
zählt und dann wieder von vorne beginnt.

Aber ich will mich, wie ich hoffe in Deinem Sinn, trotzdem einmal der 
Frage nähern, ob das Rechnen selbst ein Energieumwandlungsprozess ist. 
Es scheint, naiv betrachtet (und dagegen ist grundsätzlich nichts 
einzuwenden) etwas paradox, das der Rechner etwas tut, ohne das die 
dafür nötige Energie in der Energiebilanz fehlt. Das er etwas erzeugt, 
nämlich Information, ohne das an anderer Stelle etwas fehlt. Wir 
behaupten ja das alle Energie in Wärme umgesetzt wird.

Dazu muss man in Betracht ziehen, das "Information" immer und 
grundsätzlich in physikalischen Zuständen "repräsentiert" wird. Sie ist 
auf Papier niedergeschrieben, in der neuralen Aktivität unseres Gehirns 
enthalten und eben, im Fall des Computers als Ladezustand eines 
Kondensators oder Schaltzustand einer mehr oder minder komplexen 
Transistorschaltung (Gatter, Flip-Flop) dargestellt.

Im Umkehrschluss kann man sagen, das es keine Information ohne physische 
Repräsentation gibt. (Sehen wir mal von metaphysischeren 
Betrachtungsweisen ab).

Wir manipulieren also beim Rechnen nicht die abstrakte Information 
sondern deren Repräsentation. Wir radieren einen Bleistiftstrich aus, 
laden oder entladen einen Kondensator oder änderen den Zustand eines 
Transistors von durchgesteuert in gesperrt und umgekehrt.

Aber ist "Information" tatsächlich immer verkörpert und ist sie es 
vollständig? Gibt es keinen keinen Zipfel der, für sich betrachtet eine 
Existenz unabhängig vom materiellen und energetischen hat? Wenn ich 
Informationen miteinander verrechne und so in einen neue umwandle (man 
beachte die Energie-Information-Äquivalenz: Man kann Information nicht 
erzeugen nur umwandeln), braucht das nicht immer Energie?

Nimmt man das geschriebene Wort, so könnte man die Frage so formulieren. 
Wenn ich schreibe, so verbrauche ich Tinte dafür. Wenn ich sehr klein 
und immer kleiner schreibe, gibt es dann eine Grenze ab der ich keine 
Tinte mehr brauche, aber dennoch eine Information vorhanden ist? Die 
Antwort ist: Nein. Um die Information abzulesen muss sie irgendwie 
materialisiert sein. Ergo brauche ich immer ein Mindestmaß an Tinte 
dafür. Mache ich durch einen zusätzlichen Strich aus einem Minus ein 
Plus, so brauche ich wieder Tinte dafür.

OK. Das war natürlich nur eine Analogie zum Computer. Da ist das alles 
scheinbar inmateriell, der Strom, die Ladung wie die Information. Gilt 
die Analogie hier noch? Ja, sie gilt. Obwohl nicht sichtbar ist Ladung 
und Strom eine materielle Eigenschaft. Elektronen haben, wie die Tinte 
eine Masse. Ein Vorrat davon (in einem Kondensator z.B.) ist 
erschöpfbar.
"Information" ist nicht Tinte. Sie ist auch nicht Energie oder besteht 
aus Energie.

Die erste der obigen Fragen habe ich aber noch nicht beantwortet: Ist 
"Information" immer und grundsätzlich materiell repräsentiert? Nun, das 
ist nie abschliessend zu beantworten. Man kann nur sagen, das wir bisher 
keinen Weg gefunden haben Information unabhängig von einem materiellen 
oder energetischen Träger aufzubewahren geschweige denn inmaterielle, 
nicht-energetische Information mit der ersten Art in Wechselwirkung 
treten zu lassen. Aus dem selben Grunde haben wir noch keine Weg 
gefunden Information auf einem nichtmateriellen, nichtenergetischen Weg 
miteinander zu verknüpfen und damit in neue Information umzuwandeln.

Das ganze beruht, letztendlich auf folgender Aussage: Information für 
sich genommen ist kein physikalischer Zustand oder Vorgang. Sie benötigt 
immer einen materiellen oder energetischen "Träger". Daher muss auch 
eine Speicherung oder Umwandlung in dem Paradigma von Materie und 
Energie stattfinden.

Die oben, nebenbei erwähnte Energie-Information-Äquivalenz könnte man 
hilfsweise als Grundlage einer Denkfigur benutzen. Wenn Information 
etwas ist, das unabhängig von Materie und Energie ist, dann ist sie 
vorher vorhanden und bei der Manipulation der materiellen 
(energetischen) Konfigurationen im Rechner wird die Information 
sozusagen parallel manipuliert und damit umgewandelt und ausgegeben. 
Damit stimmen beide Bilanzen.

Etwas abstrakt das Ganze, aber darauf läuft Deine Frage hinaus (wenn ich 
sie recht verstanden habe). Kannst Du mit der Erklärung etwas anfangen?

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