Keine Panik vor Thermodynamik!: Erfolg und Spass im klassischen "Dickbrettbohrerfach" des Ingenieurstudiums
Gespeichert in:
| Hauptverfasser: | , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Wiesbaden
Vieweg
2006
|
| Ausgabe: | 2., überarb. und erw. Aufl. |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | X, 331 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3834801801 9783834801807 |
Internformat
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PIRK LABUHN OLIVER ROMBERG KEINE PANIK VOR THERMODYNAMIK! ERFOLG UND
SPASS IM KLASSISCHEN *DICKBRETTBOHRERFACH" DES INGENIEURSTUDIUMS MIT
CARTOONS VON OLIVER ROMBERG 2., UEBERARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE 3
VIEWEG INHALTSVERZEICHNIS 1 GRUNDLAGEN 1 1.1 MATHE FUER THERMODYNAMIKER
UND-INNEN 1 1.2 DEUTSCH FUER THERMODYNAMIKER (M/W) 2 1 .2. 1 HIER GEHT
NIX VERLOREN - DIE SACHE MIT DER ENERGIE 4 1.2.2 ERSTMAL BILANZ ZIEHEN 6
1.2.3 ZUSTANDSGROESSEN UND PROZESSGROESSEN 9 1.2.4 MASSE UND STOFFMENGE 11
1.2.5 SPEZIFISCHE, INTENSIVE UND EXTENSIVE GROESSEN 13 1.2.6 DRUCK UND
TEMPERATUR 16 1.2.7 KURZE PROZESSE! 22 2 PHASENWECHSEL 23 2.1 MALEN NACH
ZAHLEN - ZUSTANDSDIAGRAMME 25 2.2 DAS P,V-DIAGRAMM 26 2.3 DAS
T,V-DIAGRAMM 29 2.4 DAS P,T-DIAGRAMM UND DIE ANTOINE-GLEICHUNG 30 2.5
DAS NASSDAMPFGEBIET AUS DER NAEHE BETRACHTET 34 3 IM NAMEN DES
STOFFGESETZES - THERMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNGEN 37 3.1 DAS IDEALE
GASGESETZ 38 3.2 GANZ EINFACH - DAS INKOMPRESSIBLE FLUID 42 3.3
THERMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNGEN REALER FLUIDE 42 3.4 DIE LINEARE
INTERPOLATION 46 4 HAUPTSACHE HAUPTSAETZE - 1. HAUPTSATZ 47 4.1 REIN ODER
RAUS? 54 4.2 WIE VEREINFACHE ICH MEINEN HAUPTSATZ? 58 4.3 UEBER WAERME UND
ARBEIT 61 4.4 DER 1. HAUPTSATZ FUER GESCHLOSSENE SYSTEME 66 4.5 DER 1.
HAUPTSATZ FUER OFFENE SYSTEME 67 4.6 DIE MASSENBILANZ 71 4.7 BEISPIELE
FUER ENERGIEBILANZEN 72 4.7.1 EIN QUASI-STATIONAERER FLIESSPROZESS 72 VII
4.7.2 EIN KLASSISCHER STATIONAERER FLIESSPROZESS 73 4.7.3 EIN
INSTATIONAERER FLIESSPROZESS 75 4.7.4 NOCH EIN STATIONAERER PROZESS 77
4.8 ENERGIE WIRKT IMMER! 79 5 WENN DAS NUDELWASSER UEBERKOCHT UND
AEHNLICHE DRAMEN 81 5.1 IM NAMEN DES STOFFGESETZES - KALORISCHE
ZUSTANDSGIEICHUNGEN 81 5.1.1 KALORISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG IDEALER GASE
85 5.1.2 ZUSTANDSAENDERUNGEN BEIM IDEALEN GAS 90 5.1.2.1 ISOTHERME
ZUSTANDSAENDERUNG 92 5.1.2.2 ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNG 95 5.1.2.3 ISOBARE
ZUSTANDSAENDERUNG 96 5.1.2.4 ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNG 98 5.1.3
KALORISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG INKOMPRESSIBLER FLUIDE 102 6 HAUPTSAETZE UND
NEBENSAETZE - DER 2. HAUPTSATZ 103 6.1 ENTROPIE - DIE SACHE MIT DER
UNORDNUNG 105 6.2 DIE ENTROPIEBILANZ 106 6.3 DIE BERECHNUNG VON
ENTROPIESTROEMEN 108 6.3.1 DIE FUNDAMENTALGLEICHUNG 109 6.3.2 DIE
ENTROPIE DER WAERME 111 6.3.3 DIE ENTROPIE DER MATERIE 113 6.3.3.1
ENTROPIEZUSTANDSGIEICHUNGEN FUER DIE MODELLFLUIDE 114 6.3.4
ENTROPIEERZEUGUNG DURCH DISSIPATION 116 6.4 DER 2. HAUPTSATZ, GANZ
ALLGEMEIN 117 6.5 DAS T,S-DIAGRAMM 117 6.6 ENERGIE UND ENTROPIE IM
NASSDAMPFGEBIET 121 6.7 DAS H,S-DIAGRAMM 125 6.8 TURBINEN, VERDICHTER,
ISENTROPE WIRKUNGSGRADE 126 7 EXERGIE UND ANARCHIE 130 7.1
EXERGIE-RECHNEREIEN 132 7.1.1 EXERGIE UND ANERGIE EINES GESCHLOSSENEN
SYSTEMS 132 7.1.2 EXERGIE UND ANERGIE DER WAERME 136 7.1.3 EXERGIE UND
ANERGIE EINES MASSENSTROMS 137 VIII , 7.1.4 EX UND HOPP -
EXERGIEVERLUSTE 139 7.1.5 DER EXERGETISCHE WIRKUNGSGRAD 139 I
WAERMEUEBERTRAGUNG 140 8.1 WAERMELEITUNG 140 8.2 KONVEKTION 141 8.3
WAERMESTRAHLUNG 143 9 KREISPROZESSE 144 9.1 LINKSHERUM UND RECHTSHERUM IM
KREIS 146 9.2 WIRKUNGSGRADE UND LEISTUNGSZAHLEN 150 9.3 KALTPROZESSE,
HEISSPROZESSE, KREISPROZESSE 152 9.3.1 DER STREBER - CARNOT 153 9.3.2
KREISPROZESSE DIE GAS GEBEN 157 9.3.2.1 ERICSSON-PROZESS 157 9.3.2.2
JOULE-PROZESSE, OFFEN ODER GESCHLOSSEN 161 9.3.2.3 STIRLING-PROZESS 166
9.3.3 ON THE ROAD - VERBRENNUNGSMOTOREN 173 9.3.3.1 OTTO-PROZESS 176
9.3.3.2 DIESEL-PROZESS 181 9.3.4 KREISPROZESSE IN XXL -
DAMPFKRAFTANLAGEN 185 9.3.4.1 EINFACHER DAMPFKRAFT- UND
CLAUSIUS-RANKINE-PROZESS 185 9.3.4.2 DAMPFKRAFT-PROZESS MIT
ZWISCHENUEBERHITZUNG 189 9.3.4.3 DAMPFKRAFT-PROZESS MIT
SPEISEWASSERVORWAERMUNG 191 9.3.4.4 DER GESAMTWIRKUNGSGRAD VON
DAMPFKRAFTANLAGEN 192 9.3.5 KAELTEMASCHINE UND WAERMEPUMPE 194 10
GEMISCHTE GEFUEHLE ODER GEFUEHLTE GEMISCHE 197 10.1 DIE BESCHREIBUNG VON
GEMISCHEN 197 10.1.1 DIE BAECKERMETHODE 197 10.1.2 DIE
ERBSENZAEHLERMETHODE 199 10.1.3 BACKERBSEN - WIEGEN ODER ZAEHLEN? 199 10.2
IDEALE GEMISCHE VON GASEN UND VON FLUESSIGKEITEN 201 10.2.1 DAS IDEALE
GASGEMISCH 201 10.2.2 DIE IDEALE LOESUNG 210 IX 10.2.3 DAS
PHASENGLEICHGEWICHT _ # 211 10.2.4 SIEDEDIAGRAMME FUER BINAERE GEMISCHE
216 10.2.4.1 DAS P,XY-DIAGRAMM 217 10.2.4.2 DAS T,XY-DIAGRAMM 221 11
NICHT NUR IN DEN TROPEN EIN PROBLEM - FEUCHTE LUFT 224 11.1 DIE
ZUSAMMENSETZUNG VON FEUCHTER LUFT 227 11.2 STOFFWERTE VON FEUCHTER LUFT
232 11.3 ZUSTANDSAENDERUNGEN FEUCHTER LUFT 235 11.3.1 ISOBARES ABKUEHLEN
FEUCHTER LUFT 237 11.3.2 ADIABATES MISCHEN FEUCHTER LUFT 240 12
VERBRENNUNGEN DRITTEN GRADES 242 12.1 DAS SAUERSTOFFANGEBOT 244 12.2 DER
SAUERSTOFFBEDARF 245 12.2.1 KOHLE, KOKS UND KONSORTEN 246 12.2.2 GAS,
GRAPPA UND GENOSSEN 249 12.3 ERSTMAL TIEF LUFT HOLEN 249 12.4 BILANZEN
BEI DER TECHNISCHEN VERBRENNUNG 250 13 .UND SONST? 258 14 AUFGABEN MIT
LOESUNGSWEG 260 262 267 280 287 295 298 305 311 317 326 329 X 14.1 14.2
14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 AUFGABEN ZUM IDEALEN GASGESETZ
AUFGABEN ZUM ERSTEN HAUPTSATZ AUFGABEN ZUM NASSDAMPFGEBIET AUFGABEN ZUM
ZWEITEN HAUPTSATZ AUFGABEN ZUR EXERGIE AUFGABEN ZU KREISPROZESSEN
AUFGABEN ZU GEMISCHEN AUFGABEN ZU FEUCHTER LUFT AUFGABEN ZUR VERBRENNUNG
LITERATURVERZEICHNIS SACHREGISTER
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen 1
1.1 Mathe für Thermodynamiker und-innen 1
1.2 Deutsch für Thermodynamiker (m/w) 2
1.2.1 Hier geht nix verloren - die Sache mit der Energie 4
1.2.2 Erstmal Bilanz ziehen 6
1.2.3 Zustandsgrößen und Prozessgrößen 9
1.2.4 Masse und Stoffmenge 11
1.2.5 Spezifische, intensive und extensive Größen 13
1.2.6 Druck und Temperatur 16
1.2.7 Kurze Prozesse! 22
2 Phasenwechsel 23
2.1 Malen nach Zahlen - Zustandsdiagramme 25
2.2 Das p,v-Diagramm 26
2.3 Das
2.4 Das
2.5 Das Nassdampfgebiet aus der Nähe betrachtet 34
3 Im Namen des Stoffgesetzes - Thermische Zustandsgieichungen 37
3.1 Das ideale Gasgesetz 38
3.2 Ganz einfach - das inkompressible
3.3 Thermische Zustandsgieichungen realer
3.4 Die lineare Interpolation 46
4 Hauptsache Hauptsätze - 1. Hauptsatz 47
4.1 Rein oder raus? 54
4.2 Wie vereinfache ich meinen Hauptsatz? 58
4.3 Über Wärme und Arbeit 61
4.4 Der 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme 66
4.5 Der 1. Hauptsatz für offene Systeme 67
4.6 Die Massenbilanz 71
4.7 Beispiele für Energiebilanzen 72
4.7.1 Ein quasi-stationärer Fließprozess 72
VII
4.7.2 Ein klassischer stationärer Fließprozess 73
4.7.3 Ein instationärer Fließprozess 75
4.7.4 Noch ein stationärer Prozess 77
4.8 Energie wirkt immer! 79
5 Wenn das Nudelwasser überkocht und ähnliche Dramen 81
5.1 Im Namen des Stoffgesetzes - Kalorische Zustandsgieichungen 81
5.1.1 Kalorische Zustandsgieichung idealer Gase 85
5.1.2 Zustandsänderungen beim idealen Gas 90
5.1.2.1 Isotherme Zustandsänderung 92
5.1.2.2 Isochore Zustandsänderung 95
5.1.2.3 Isobare Zustandsänderung 96
5.1.2.4 Isentrope Zustandsänderung 98
5.1.3 Kalorische Zustandsgieichung inkompressibler
6 Hauptsätze und Nebensätze - der 2. Hauptsatz 103
6.1 Entropie - die Sache mit der Unordnung 105
6.2 Die Entropiebilanz 106
6.3 Die Berechnung von Entropieströmen 108
6.3.1 Die Fundamentalgleichung 109
6.3.2 Die Entropie der Wärme 111
6.3.3 Die Entropie der Materie 113
6.3.3.1 Entropiezustandsgieichungen
6.3.4 Entropieerzeugung durch
6.4 Der 2. Hauptsatz, ganz allgemein 117
6.5 Das T,s-Diagramm 117
6.6 Energie und Entropie im Nassdampfgebiet 121
6.7 Das h,s-Diagramm 125
6.8 Turbinen, Verdichter, isentrope Wirkungsgrade 126
7 Exergie und Anarchie 130
7.1 Exergie-Rechnereien 132
7.1.1 Exergie und Anergie eines geschlossenen Systems 132
7.1.2 Exergie und Anergie der Wärme 136
7.1.3 Exergie und Anergie eines Massenstroms 137
VIII
7.
7.1.5 Der exergetische Wirkungsgrad 139
g
8.1 Wärmeleitung 140
8.2
8.3 Wärmestrahlung 143
9 Kreisprozesse 144
9.1 Linksherum und rechtsherum im Kreis 146
9.2 Wirkungsgrade und Leistungszahlen 150
9.3 Kaltprozesse, Heißprozesse, Kreisprozesse 152
9.3.1 Der Streber - Carnot 153
9.3.2 Kreisprozesse die Gas geben 157
9.3.2.1 Ericsson-Prozess 157
9.3.2.2 Joule-Prozesse, offen oder geschlossen 161
9.3.2.3 Stirling-Prozess 166
9.3.3
9.3.3.1 Otto-Prozess 176
9.3.3.2 Diesel-Prozess 181
9.3.4 Kreisprozesse in XXL - Dampfkraftanlagen 185
9.3.4.1 Einfacher Dampfkraft-und Clausius-Rankine-Prozess 185
9.3.4.2 Dampfkraft-Prozess mit Zwischenüberhitzung 189
9.3.4.3 Dampfkraft-Prozess mit Speisewasservorwärmung 191
9.3.4.4 Der Gesamtwirkungsgrad von Dampfkraftanlagen 192
9.3.5 Kältemaschine und Wärmepumpe 194
10 Gemischte Gefühle oder gefühlte Gemische 197
10.1 Die Beschreibung von Gemischen 197
10.1.1 Die Bäckermethode 197
10.1.2 Die Erbsenzählermethode 199
10.1.3 Backerbsen - wiegen oder zählen? 199
10.2 Ideale Gemische von Gasen und von Flüssigkeiten 201
10.2.1 Das ideale Gasgemisch 201
10.2.2 Die ideale Lösung 210
IX
10.2.3 Das Phasengleichgewicht 211
10.2.4 Siedediagramme für binäre Gemische 216
10.2.4.1 Das
10.2.4.2 Das T^xy-Diagramm 221
11 Nicht nur in den Tropen ein Problem - feuchte Luft 224
11.1 Die Zusammensetzung von feuchter Luft 227
11.2 Stoffwerte von feuchter Luft 232
11.3 Zustandsänderungen feuchter Luft 235
11.3.1 Isobares Abkühlen feuchter Luft 237
11.3.2 Adiabates Mischen feuchter Luft 240
12 Verbrennungen dritten Grades 242
12.1 Das Sauerstoffangebot 244
12.2 Der Sauerstoffbedarf 245
12.2.1 Kohle, Koks und Konsorten 246
12.2.2 Gas,
12.3 Erstmal tief Luft holen 249
12.4 Bilanzen bei der technischen Verbrennung 250
13 .und sonst? 258
14 Aufgaben mit Lösungsweg 260
14.1 Aufgaben zum idealen Gasgesetz 262
14.2 Aufgaben zum ersten Hauptsatz 267
14.3 Aufgaben zum Nassdampfgebiet 280
14.4 Aufgaben zum zweiten Hauptsatz 287
14.5 Aufgaben zur Exergie 295
14.6 Aufgaben zu Kreisprozessen 298
14.7 Aufgaben zu Gemischen 305
14.8 Aufgaben zu feuchter Luft 311
14.9 Aufgaben zur Verbrennung 317
Literaturverzeichnis 326
Sachregister 329
X |
| adam_txt |
PIRK LABUHN OLIVER ROMBERG KEINE PANIK VOR THERMODYNAMIK! ERFOLG UND
SPASS IM KLASSISCHEN *DICKBRETTBOHRERFACH" DES INGENIEURSTUDIUMS MIT
CARTOONS VON OLIVER ROMBERG 2., UEBERARBEITETE UND ERWEITERTE AUFLAGE 3
VIEWEG INHALTSVERZEICHNIS 1 GRUNDLAGEN 1 1.1 MATHE FUER THERMODYNAMIKER
UND-INNEN 1 1.2 DEUTSCH FUER THERMODYNAMIKER (M/W) 2 1 .2. 1 HIER GEHT
NIX VERLOREN - DIE SACHE MIT DER ENERGIE 4 1.2.2 ERSTMAL BILANZ ZIEHEN 6
1.2.3 ZUSTANDSGROESSEN UND PROZESSGROESSEN 9 1.2.4 MASSE UND STOFFMENGE 11
1.2.5 SPEZIFISCHE, INTENSIVE UND EXTENSIVE GROESSEN 13 1.2.6 DRUCK UND
TEMPERATUR 16 1.2.7 KURZE PROZESSE! 22 2 PHASENWECHSEL 23 2.1 MALEN NACH
ZAHLEN - ZUSTANDSDIAGRAMME 25 2.2 DAS P,V-DIAGRAMM 26 2.3 DAS
T,V-DIAGRAMM 29 2.4 DAS P,T-DIAGRAMM UND DIE ANTOINE-GLEICHUNG 30 2.5
DAS NASSDAMPFGEBIET AUS DER NAEHE BETRACHTET 34 3 IM NAMEN DES
STOFFGESETZES - THERMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNGEN 37 3.1 DAS IDEALE
GASGESETZ 38 3.2 GANZ EINFACH - DAS INKOMPRESSIBLE FLUID 42 3.3
THERMISCHE ZUSTANDSGIEICHUNGEN REALER FLUIDE 42 3.4 DIE LINEARE
INTERPOLATION 46 4 HAUPTSACHE HAUPTSAETZE - 1. HAUPTSATZ 47 4.1 REIN ODER
RAUS? 54 4.2 WIE VEREINFACHE ICH MEINEN HAUPTSATZ? 58 4.3 UEBER WAERME UND
ARBEIT 61 4.4 DER 1. HAUPTSATZ FUER GESCHLOSSENE SYSTEME 66 4.5 DER 1.
HAUPTSATZ FUER OFFENE SYSTEME 67 4.6 DIE MASSENBILANZ 71 4.7 BEISPIELE
FUER ENERGIEBILANZEN 72 4.7.1 EIN QUASI-STATIONAERER FLIESSPROZESS 72 VII
4.7.2 EIN KLASSISCHER STATIONAERER FLIESSPROZESS 73 4.7.3 EIN
INSTATIONAERER FLIESSPROZESS 75 4.7.4 NOCH EIN STATIONAERER PROZESS 77
4.8 ENERGIE WIRKT IMMER! 79 5 WENN DAS NUDELWASSER UEBERKOCHT UND
AEHNLICHE DRAMEN 81 5.1 IM NAMEN DES STOFFGESETZES - KALORISCHE
ZUSTANDSGIEICHUNGEN 81 5.1.1 KALORISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG IDEALER GASE
85 5.1.2 ZUSTANDSAENDERUNGEN BEIM IDEALEN GAS 90 5.1.2.1 ISOTHERME
ZUSTANDSAENDERUNG 92 5.1.2.2 ISOCHORE ZUSTANDSAENDERUNG 95 5.1.2.3 ISOBARE
ZUSTANDSAENDERUNG 96 5.1.2.4 ISENTROPE ZUSTANDSAENDERUNG 98 5.1.3
KALORISCHE ZUSTANDSGIEICHUNG INKOMPRESSIBLER FLUIDE 102 6 HAUPTSAETZE UND
NEBENSAETZE - DER 2. HAUPTSATZ 103 6.1 ENTROPIE - DIE SACHE MIT DER
UNORDNUNG 105 6.2 DIE ENTROPIEBILANZ 106 6.3 DIE BERECHNUNG VON
ENTROPIESTROEMEN 108 6.3.1 DIE FUNDAMENTALGLEICHUNG 109 6.3.2 DIE
ENTROPIE DER WAERME 111 6.3.3 DIE ENTROPIE DER MATERIE 113 6.3.3.1
ENTROPIEZUSTANDSGIEICHUNGEN FUER DIE MODELLFLUIDE 114 6.3.4
ENTROPIEERZEUGUNG DURCH DISSIPATION 116 6.4 DER 2. HAUPTSATZ, GANZ
ALLGEMEIN 117 6.5 DAS T,S-DIAGRAMM 117 6.6 ENERGIE UND ENTROPIE IM
NASSDAMPFGEBIET 121 6.7 DAS H,S-DIAGRAMM 125 6.8 TURBINEN, VERDICHTER,
ISENTROPE WIRKUNGSGRADE 126 7 EXERGIE UND ANARCHIE 130 7.1
EXERGIE-RECHNEREIEN 132 7.1.1 EXERGIE UND ANERGIE EINES GESCHLOSSENEN
SYSTEMS 132 7.1.2 EXERGIE UND ANERGIE DER WAERME 136 7.1.3 EXERGIE UND
ANERGIE EINES MASSENSTROMS 137 VIII , 7.1.4 EX UND HOPP -
EXERGIEVERLUSTE 139 7.1.5 DER EXERGETISCHE WIRKUNGSGRAD 139 I
WAERMEUEBERTRAGUNG 140 8.1 WAERMELEITUNG 140 8.2 KONVEKTION 141 8.3
WAERMESTRAHLUNG 143 9 KREISPROZESSE 144 9.1 LINKSHERUM UND RECHTSHERUM IM
KREIS 146 9.2 WIRKUNGSGRADE UND LEISTUNGSZAHLEN 150 9.3 KALTPROZESSE,
HEISSPROZESSE, KREISPROZESSE 152 9.3.1 DER STREBER - CARNOT 153 9.3.2
KREISPROZESSE DIE GAS GEBEN 157 9.3.2.1 ERICSSON-PROZESS 157 9.3.2.2
JOULE-PROZESSE, OFFEN ODER GESCHLOSSEN 161 9.3.2.3 STIRLING-PROZESS 166
9.3.3 ON THE ROAD - VERBRENNUNGSMOTOREN 173 9.3.3.1 OTTO-PROZESS 176
9.3.3.2 DIESEL-PROZESS 181 9.3.4 KREISPROZESSE IN XXL -
DAMPFKRAFTANLAGEN 185 9.3.4.1 EINFACHER DAMPFKRAFT- UND
CLAUSIUS-RANKINE-PROZESS 185 9.3.4.2 DAMPFKRAFT-PROZESS MIT
ZWISCHENUEBERHITZUNG 189 9.3.4.3 DAMPFKRAFT-PROZESS MIT
SPEISEWASSERVORWAERMUNG 191 9.3.4.4 DER GESAMTWIRKUNGSGRAD VON
DAMPFKRAFTANLAGEN 192 9.3.5 KAELTEMASCHINE UND WAERMEPUMPE 194 10
GEMISCHTE GEFUEHLE ODER GEFUEHLTE GEMISCHE 197 10.1 DIE BESCHREIBUNG VON
GEMISCHEN 197 10.1.1 DIE BAECKERMETHODE 197 10.1.2 DIE
ERBSENZAEHLERMETHODE 199 10.1.3 BACKERBSEN - WIEGEN ODER ZAEHLEN? 199 10.2
IDEALE GEMISCHE VON GASEN UND VON FLUESSIGKEITEN 201 10.2.1 DAS IDEALE
GASGEMISCH 201 10.2.2 DIE IDEALE LOESUNG 210 IX 10.2.3 DAS
PHASENGLEICHGEWICHT _ # 211 10.2.4 SIEDEDIAGRAMME FUER BINAERE GEMISCHE
216 10.2.4.1 DAS P,XY-DIAGRAMM 217 10.2.4.2 DAS T,XY-DIAGRAMM 221 11
NICHT NUR IN DEN TROPEN EIN PROBLEM - FEUCHTE LUFT 224 11.1 DIE
ZUSAMMENSETZUNG VON FEUCHTER LUFT 227 11.2 STOFFWERTE VON FEUCHTER LUFT
232 11.3 ZUSTANDSAENDERUNGEN FEUCHTER LUFT 235 11.3.1 ISOBARES ABKUEHLEN
FEUCHTER LUFT 237 11.3.2 ADIABATES MISCHEN FEUCHTER LUFT 240 12
VERBRENNUNGEN DRITTEN GRADES 242 12.1 DAS SAUERSTOFFANGEBOT 244 12.2 DER
SAUERSTOFFBEDARF 245 12.2.1 KOHLE, KOKS UND KONSORTEN 246 12.2.2 GAS,
GRAPPA UND GENOSSEN 249 12.3 ERSTMAL TIEF LUFT HOLEN 249 12.4 BILANZEN
BEI DER TECHNISCHEN VERBRENNUNG 250 13 .UND SONST? 258 14 AUFGABEN MIT
LOESUNGSWEG 260 262 267 280 287 295 298 305 311 317 326 329 X 14.1 14.2
14.3 14.4 14.5 14.6 14.7 14.8 14.9 AUFGABEN ZUM IDEALEN GASGESETZ
AUFGABEN ZUM ERSTEN HAUPTSATZ AUFGABEN ZUM NASSDAMPFGEBIET AUFGABEN ZUM
ZWEITEN HAUPTSATZ AUFGABEN ZUR EXERGIE AUFGABEN ZU KREISPROZESSEN
AUFGABEN ZU GEMISCHEN AUFGABEN ZU FEUCHTER LUFT AUFGABEN ZUR VERBRENNUNG
LITERATURVERZEICHNIS SACHREGISTER
Inhaltsverzeichnis
1 Grundlagen 1
1.1 Mathe für Thermodynamiker und-innen 1
1.2 Deutsch für Thermodynamiker (m/w) 2
1.2.1 Hier geht nix verloren - die Sache mit der Energie 4
1.2.2 Erstmal Bilanz ziehen 6
1.2.3 Zustandsgrößen und Prozessgrößen 9
1.2.4 Masse und Stoffmenge 11
1.2.5 Spezifische, intensive und extensive Größen 13
1.2.6 Druck und Temperatur 16
1.2.7 Kurze Prozesse! 22
2 Phasenwechsel 23
2.1 Malen nach Zahlen - Zustandsdiagramme 25
2.2 Das p,v-Diagramm 26
2.3 Das
2.4 Das
2.5 Das Nassdampfgebiet aus der Nähe betrachtet 34
3 Im Namen des Stoffgesetzes - Thermische Zustandsgieichungen 37
3.1 Das ideale Gasgesetz 38
3.2 Ganz einfach - das inkompressible
3.3 Thermische Zustandsgieichungen realer
3.4 Die lineare Interpolation 46
4 Hauptsache Hauptsätze - 1. Hauptsatz 47
4.1 Rein oder raus? 54
4.2 Wie vereinfache ich meinen Hauptsatz? 58
4.3 Über Wärme und Arbeit 61
4.4 Der 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme 66
4.5 Der 1. Hauptsatz für offene Systeme 67
4.6 Die Massenbilanz 71
4.7 Beispiele für Energiebilanzen 72
4.7.1 Ein quasi-stationärer Fließprozess 72
VII
4.7.2 Ein klassischer stationärer Fließprozess 73
4.7.3 Ein instationärer Fließprozess 75
4.7.4 Noch ein stationärer Prozess 77
4.8 Energie wirkt immer! 79
5 Wenn das Nudelwasser überkocht und ähnliche Dramen 81
5.1 Im Namen des Stoffgesetzes - Kalorische Zustandsgieichungen 81
5.1.1 Kalorische Zustandsgieichung idealer Gase 85
5.1.2 Zustandsänderungen beim idealen Gas 90
5.1.2.1 Isotherme Zustandsänderung 92
5.1.2.2 Isochore Zustandsänderung 95
5.1.2.3 Isobare Zustandsänderung 96
5.1.2.4 Isentrope Zustandsänderung 98
5.1.3 Kalorische Zustandsgieichung inkompressibler
6 Hauptsätze und Nebensätze - der 2. Hauptsatz 103
6.1 Entropie - die Sache mit der Unordnung 105
6.2 Die Entropiebilanz 106
6.3 Die Berechnung von Entropieströmen 108
6.3.1 Die Fundamentalgleichung 109
6.3.2 Die Entropie der Wärme 111
6.3.3 Die Entropie der Materie 113
6.3.3.1 Entropiezustandsgieichungen
6.3.4 Entropieerzeugung durch
6.4 Der 2. Hauptsatz, ganz allgemein 117
6.5 Das T,s-Diagramm 117
6.6 Energie und Entropie im Nassdampfgebiet 121
6.7 Das h,s-Diagramm 125
6.8 Turbinen, Verdichter, isentrope Wirkungsgrade 126
7 Exergie und Anarchie 130
7.1 Exergie-Rechnereien 132
7.1.1 Exergie und Anergie eines geschlossenen Systems 132
7.1.2 Exergie und Anergie der Wärme 136
7.1.3 Exergie und Anergie eines Massenstroms 137
VIII
7.
7.1.5 Der exergetische Wirkungsgrad 139
g
8.1 Wärmeleitung 140
8.2
8.3 Wärmestrahlung 143
9 Kreisprozesse 144
9.1 Linksherum und rechtsherum im Kreis 146
9.2 Wirkungsgrade und Leistungszahlen 150
9.3 Kaltprozesse, Heißprozesse, Kreisprozesse 152
9.3.1 Der Streber - Carnot 153
9.3.2 Kreisprozesse die Gas geben 157
9.3.2.1 Ericsson-Prozess 157
9.3.2.2 Joule-Prozesse, offen oder geschlossen 161
9.3.2.3 Stirling-Prozess 166
9.3.3
9.3.3.1 Otto-Prozess 176
9.3.3.2 Diesel-Prozess 181
9.3.4 Kreisprozesse in XXL - Dampfkraftanlagen 185
9.3.4.1 Einfacher Dampfkraft-und Clausius-Rankine-Prozess 185
9.3.4.2 Dampfkraft-Prozess mit Zwischenüberhitzung 189
9.3.4.3 Dampfkraft-Prozess mit Speisewasservorwärmung 191
9.3.4.4 Der Gesamtwirkungsgrad von Dampfkraftanlagen 192
9.3.5 Kältemaschine und Wärmepumpe 194
10 Gemischte Gefühle oder gefühlte Gemische 197
10.1 Die Beschreibung von Gemischen 197
10.1.1 Die Bäckermethode 197
10.1.2 Die Erbsenzählermethode 199
10.1.3 Backerbsen - wiegen oder zählen? 199
10.2 Ideale Gemische von Gasen und von Flüssigkeiten 201
10.2.1 Das ideale Gasgemisch 201
10.2.2 Die ideale Lösung 210
IX
10.2.3 Das Phasengleichgewicht 211
10.2.4 Siedediagramme für binäre Gemische 216
10.2.4.1 Das
10.2.4.2 Das T^xy-Diagramm 221
11 Nicht nur in den Tropen ein Problem - feuchte Luft 224
11.1 Die Zusammensetzung von feuchter Luft 227
11.2 Stoffwerte von feuchter Luft 232
11.3 Zustandsänderungen feuchter Luft 235
11.3.1 Isobares Abkühlen feuchter Luft 237
11.3.2 Adiabates Mischen feuchter Luft 240
12 Verbrennungen dritten Grades 242
12.1 Das Sauerstoffangebot 244
12.2 Der Sauerstoffbedarf 245
12.2.1 Kohle, Koks und Konsorten 246
12.2.2 Gas,
12.3 Erstmal tief Luft holen 249
12.4 Bilanzen bei der technischen Verbrennung 250
13 .und sonst? 258
14 Aufgaben mit Lösungsweg 260
14.1 Aufgaben zum idealen Gasgesetz 262
14.2 Aufgaben zum ersten Hauptsatz 267
14.3 Aufgaben zum Nassdampfgebiet 280
14.4 Aufgaben zum zweiten Hauptsatz 287
14.5 Aufgaben zur Exergie 295
14.6 Aufgaben zu Kreisprozessen 298
14.7 Aufgaben zu Gemischen 305
14.8 Aufgaben zu feuchter Luft 311
14.9 Aufgaben zur Verbrennung 317
Literaturverzeichnis 326
Sachregister 329
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