Allgemeine Gleichung für kontinuierliche Umgebungsenergie-Wandlung

P(t)

Schubart Master-Formel

Ein allgemeines mathematisches Rahmenwerk für die kontinuierliche Wandlung von Umgebungsenergie in offenen Systemen.

Die kanonische Gleichung

P(t)  =  η⋅∫VΦeff(r,t)⋅σeff(E) dVP(t) \;=\; \eta \cdot \int_V \Phi_{\text{eff}}(\mathbf{r},t) \cdot \sigma_{\text{eff}}(E) \, dV

Die kanonische Schubart Master-Formel: Die nutzbare Leistung ist gleich dem Wandlungswirkungsgrad mal dem Integral, über das Wechselwirkungsvolumen des Wandlers, aus der effektiven Umgebungsflussdichte und dem effektiven Kopplungs-Wirkungsquerschnitt. Die Gleichungsseite schlüsselt dies in ihre erweiterte physikalische Darstellung auf.

Wo anfangen

Die fünf Faktoren der Erweiterung

Die erweiterte physikalische Darstellung löst die kanonische Form in fünf Faktoren auf — jeder ein Glied der Wandlungskette und jeder mit eigenem Kapitel, gelesen in drei Tiefen: Intuition, Physik und Mathematik.

  1. Strahlungsflussdichte Wie viel Umgebungsstrahlung ankommt — pro Energie und Richtung.
  2. Streuquerschnitt Wie stark das einfallende Feld an das Wandlermaterial koppelt.
  3. Impulsübertrag Der gerichtete Impuls, den jede Wechselwirkung an das Gitter abgibt.
  4. Phononengeschwindigkeit Wie schnell das Gitter den übertragenen Impuls weiterträgt.
  5. Wandlungswirkungsgrad Der Anteil des transportierten Impulses, der nutzbare Leistung wird.

P(t) wird als allgemeine Bilanzidentität dargestellt, nicht als Beschreibung eines einzelnen Geräts. Etablierte Spezialfälle — photovoltaische, thermoelektrische und verwandte Harvesting-Grenzen — ergeben sich aus bestimmten Wahlen ihrer Parameter. Neutrinovoltaik ist eine mögliche Anwendung, niemals die Definition.

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