Thermodynamik kompakt:
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Titel: Thermodynamik kompakt
Autor: Weigand, Bernhard
Jahr: 2013
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung.
2 Grundlagen. 3
2.1 Das thermodynamische System. 3
2.2 Zustandsgrößen und Zustandsänderungen. 5
2.3 Temperatur und Gleichgewichtspostulate. 6
2.3.1 Erstes Gleichgewichtspostulat. 7
2.3.2 Zweites Gleichgewichtspostulat. 7
2.3.3 Temperaturmessung. 8
2.4 Energiearten. 9
2.5 Arbeit und Wärme. 9
2.6 Größen und Einheiten. 10
3 Die Hauptsätze der Thermodynamik. 13
3.1 Die allgemeine Form von Bilanzen. 13
3.2 Der nullte Hauptsatz der Thermodynamik. 15
3.2.1 Die Temperatur. 15
3.2.2 Die allgemeine Aussage des nullten Hauptsatzes. 16
3.3 Der erste Hauptsatz der Thermodynamik. 17
3.3.1 Die Energie. 17
3.3.2 Die allgemeine Aussage des ersten Hauptsatzes. 17
3.3.3 Die Bilanz der Gesamtenergie für ein offenes System. 20
3.3.4 Die Bilanz der Energie für ein geschlossenes System. 23
3.3.5 Die technische Arbeit. 24
3.4 Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. 27
3.4.1 Die Entropie. 27
3.4.2 Die allgemeine Aussage des zweiten Hauptsatzes. 28
3.4.3 Die Bilanz der Entropie für ein offenes System. 32
3.5 Der dritte Hauptsatz der Thermodynamik. 33
3.6 Das chemische Potenzial. 35
3.7 Folgerungen aus den Hauptsätzen und Bilanzen. 36
3.7.1 Die Gibbssche Fundamentalgleichung. 36
XIII
XIV Inhaltsverzeichnis
3.7.2 Thermodynamische Potenziale und Relationen. 39
3.7.3 Maxwellsche Beziehungen. 44
4 Stoffe und deren thermodynamische Beschreibung (Materialgesetze). 47
4.1 Reale Stoffe (Mehrphasensysteme). 47
4.2 Zustandsgieichungen. 52
4.3 Das ideale Gas. 55
4.4 Das reale Gas. 57
4.5 Der reale Stoff im Nassdampfgebiet. 61
5 Anwendungen der Hauptsätze. 65
5.1 Ideale Gase. 68
5.1.1 Einfache Zustandsänderungen idealer Gase. 68
5.1.2 Gemische idealer Gase. 74
5.1.3 Die adiabate Drosselung. 78
5.2 Reale Gase. 79
5.2.1 Einfache Zustandsänderungen realer Gase. 79
5.2.2 Die adiabate Drosselung. 83
5.3 Der reale Stoff im Nassdampfgebiet. 85
5.3.1 Einfache Zustandsänderungen im Nassdampfgebiet. 85
6 Maximale Arbeit und Exergie. 89
6.1 Exergie eines offenen Systems. 90
6.2 Exergie eines geschlossenen Systems. 92
6.3 Exergie der Wärme. 94
6.3.1 Der Wärmekraftprozess. 95
6.3.2 Der Wärmepumpenprozess. 95
6.3.3 Der Kältemaschinenprozess. 96
6.4 Arbeitsverlust durch Irreversibilitäten. 97
7 Technische Anwendungen. 99
7.1 Verdichter. 100
7.1.1 Kolbenverdichter. 100
7.1.2 Turboverdichter. 102
7.2 Kreisprozesse. 104
7.2.1 Wärmekraftprozesse. 107
7.2.2 Kälteprozesse. 120
7.3 Eindimensionale Strömungsvorgänge. 130
7.3.1 Stationäre Fadenströmung. 131
7.3.2 Adiabate Strömungsvorgänge. 135
7.3.3 Zustandsänderungen über einen Verdichtungsstoß. 140
7.4 Gas-Dampf Gemische: Feuchte Luft. 145
7.4.1 Die relevanten Konzentrationsmaße. 146
7.4.2 Die Dichte der feuchten Luft. 148
Inhaltsverzeichnis XV
7.4.3 Die Enthalpie der feuchten Luft. 149
7.4.4 Das /i.x-Diagramm nach Mollier. 149
7.4.5 Die wichtigsten Zustandsänderungen feuchter Luft. 151
7.5 Chemische Reaktionen. 156
7.5.1 Chemisches Gleichgewicht und Massenwirkungsgesetz. 158
7.5.2 Das Prinzip des kleinsten Zwanges. 162
7.5.3 Das Gesetz der konstanten Wärmesummen. 164
Anhang A: Einfache mathematische Hilfsmittel. 167
Anhang B: Thermodynamische Zustandsfunktionen in Abhängigkeit
von Druck, Temperatur und Molmengen. 177
Anhang C: Ermittlung der Hugoniot-Gleichung für ein van der Waals-Gas_ 183
Anhang D: Stoffwerte und Tabellen. 187
Anhang E: Diagramme. 199
Literatur. 205
Sachverzeichnis. 207 |
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