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2019 | Book

Wärme und Entropie

Doch, sie gehören zusammen!

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Heinz Herwig stellt den fundamentalen Zusammenhang zwischen den beiden Größen Wärme und Entropie heraus und eröffnet damit eine neue Sichtweise. Die Betrachtung der Entropie bei der Energieübertragung in Form von Wärme erlaubt es, Verluste bei der Wärmeübertragung zu benennen und zu bestimmen. Mit dem Konzept des entropischen Potentials einer Energie gelingt es, eine Energieentwertungszahl zu definieren, die einzelne Teilprozesse einer Prozesskette bewerten kann. Für dieses essential werden Kenntnisse über die verschiedenen Arten von Wärmeübertragungen in technischen Systemen vorausgesetzt. Grundlagen hierzu finden sich in dem Band Wärmeübertragung – ein nahezu allgegenwärtiges Phänomen desselben Autors.

Table of Contents

Frontmatter
Kapitel 1. Einleitung: Wärme mit oder ohne Entropie?
Zusammenfassung
In nahezu jedem thermodynamischen Fachbuch lautet eine der ersten Formeln, die man dort im Zusammenhang mit dem Stichwort „Wärme“ findet.
Heinz Herwig
Kapitel 2. Wärmeübertragung aus thermodynamischer Sicht
Zusammenfassung
Im Zusammenhang mit ingenieurmäßigen Anwendungen wird oftmals davon gesprochen, dass „Wärme in ein System übertragen“ und diese dort „anschließend gespeichert“ wird. Solche Formulierungen sind aber aus thermodynamischer Sicht äußerst fragwürdig.
Heinz Herwig
Kapitel 3. Wärmeübertragung aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht
Zusammenfassung
Wie eingangs erwähnt, ignoriert die ingenieurwissenschaftliche Analyse von Wärmeübertragungsprozessen die Entropie vollständig. Sie erklärt stattdessen die Abnahme des Temperaturniveaus bei realen Wärmeübertragungen zur physikalischen Ursache im Sinne einer „treibenden Temperaturdifferenz \(\Delta T\)“. Damit wird für konkrete Anwendungen ein sog. Wärmeübergangskoeffizient hinzugefügt.
Heinz Herwig
Kapitel 4. Dimensionsanalyse von Wärmeübertragungsprozessen
Zusammenfassung
Ein wesentliches Ziel der Dimensionsanalyse physikalischer Prozesse ist die Ermittlung dimensionsloser Kennzahlen, mit deren Hilfe ein allgemeingültiger mathematischer Zusammenhang für eine modellmäßige Beschreibung dieser Prozesse gefunden werden kann. Als Einführung in die Dimensionsanalyse von Strömungs- und Wärmeübertragungsprozessen sei das essential Dimensionsanalyse von Strömungen/Der elegante Weg zu allgemeineren Lösungen (Herwig 2017b) empfohlen.
Heinz Herwig
Kapitel 5. Bestimmung der Energieentwertungszahl
Zusammenfassung
Das wesentliche Element der Energieentwertungszahl \(N_{\mathrm {W}}\) bei einer Wärmeübertragung ist die Entropieproduktion im Temperaturfeld. Diese Entropieproduktion tritt überall dort auf, wo Temperaturgradienten herrschen und ist damit ein lokaler Vorgang. Wenn die Entropieproduktion in einem endlichen Volumen interessiert, ist deshalb eine Integration über die lokal vorhandenen Werte erforderlich.
Heinz Herwig
Kapitel 6. Vollständige Bewertung konvektiver Wärmeübertragungen
Zusammenfassung
Eine konvektive Wärmeübertragung unterliegt Verlusten, die sich im Temperaturfeld in Form der bisher ausschließlich behandelten Entropieproduktion \(\dot{S}_{\mathrm {irr, W}}\) gemäß Gl. (5.2) äußern. Es entstehen aber auch Verluste im zugehörigen Strömungsfeld.
Heinz Herwig
Kapitel 7. Entropiebasierte Prozessbewertung: Überblick
Zusammenfassung
In den vorherigen Ausführungen sind mehrere Konzepte und Kennzahlen eingeführt worden, die auf unterschiedliche Weise die mit der Entropie verbundene Information bei der Wärmeübertragung beinhalten. Im Sinne eines Überblicks werden die wichtigsten Größen noch einmal aufgeführt und kurz eingeordnet.
Heinz Herwig
Backmatter
Metadata
Title
Wärme und Entropie
Author
Prof. Dr. Heinz Herwig
Copyright Year
2019
Electronic ISBN
978-3-658-26970-8
Print ISBN
978-3-658-26969-2
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-26970-8

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