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2023 | Buch

Thermodynamische Grundbegriffe Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Grundlagen der Technischen Thermodynamik

Für eine praxisorientierte Lehre

verfasst von: Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Dieses praxisorientierte Lehrbuch vermittelt auf ausführliche und gut strukturierte Weise die wesentlichen Grundlagen der Thermodynamik. Dabei wird das theoretische Wissen mit Blick auf eine ingenieurtechnische Anwendung stets verständlich dargestellt und durch Beispiele und Übungsaufgaben zu jedem Kapitel unterstützt. Studierende erhalten so einen schnellen inhaltlichen Zugang u. a. zu den Kraft- und Arbeitsmaschinen. Die vorliegende 10. Auflage wurde um die Abschnitte Strömungstechnische Grundlagen sowie Dynamik idealer Gase erweitert. Ebenso wurde das Kapitel Wärmeübertragung um einige Beispiele ergänzt, unter anderem zum Exergieverlust.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Thermodynamische Grundbegriffe
Zusammenfassung
Die Thermodynamik befasst sich mit der Energieumwandlung und -übertragung, soweit jene Energieform beteiligt ist, die gemeinhin mit „Wärme“ bezeichnet wird; daneben werden damit zusammenhängende Stoffeigenschaften erfasst. Der Begriff der Wärme hat allerdings in den letzten Jahrzehnten einen Bedeutungswandel erlebt. Was in der geschichtlichen Entwicklung der klassischen Naturwissenschaften als Wärme bezeichnet wurde, wird heute weitgehend durch den Begriff der „inneren Energie“ beschrieben.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 2. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik
Zusammenfassung
In der Mechanik wird das Prinzip der Erhaltung der Energie auf zwei Energiearten angewandt, die bei der reibungsfreien Bewegung von Körpern im Schwerefeld der Erde auftreten: die potentielle und die kinetische Energie. Es besagt, dass in einem abgeschlossenen mechanischen System die Summe beider Energien konstant bleibt.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 3. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik
Zusammenfassung
Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist jede beliebige Energieumwandlung denkbar. Beispielsweise könnte jede Energieform in jede andere umgewandelt werden. Untersuchen wir aber die in Natur und Technik ablaufenden Prozesse genauer, so ergibt sich, dass bei vielen Prozessen eine vollständige Umwandlung in die gewünschte Energie niemals erreicht werden kann. So arbeitet beispielsweise eine Wasserturbine oder ein Elektromotor mit einem bestimmten Wirkungsgrad, der angibt, welcher Anteil der zugeführten Energie in die gewünschte Energieform umgewandelt wird.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 4. Ideale Gase
Zusammenfassung
In einem Gas bewegen sich die Moleküle auf Grund der thermischen Energie der Stoffmenge ungeordnet und mit großer Geschwindigkeit im gesamten zur Verfügung stehenden Raum. Vergleicht man den mittleren Molekülabstand mit dem ”Durchmesser” der Moleküle (es sei der Einfachheit halber erlaubt, diesen Begriff einzuführen), so zeigt sich, dass unter normalen Bedingungen das Verhältnis aus dem Eigenvolumen der Moleküle und dem Gesamtvolumen des Gases sehr klein ist.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 5. Reale Gase und Dämpfe
Zusammenfassung
Jeder reine Stoff kann in drei verschiedenen Phasen auftreten: fest, flüssig und gasförmig. Die Phasen unterscheiden sich durch ihre physikalischen Eigenschaften wie z. B. Dichte, spezifische Wärmekapazität, Brechungsindex. In der gasförmigen Phase bezeichnet man den Stoff als reales Gas oder als Dampf. Es besteht kein Unterschied zwischen einem realen Gas und einem Dampf. Es hat sich jedoch der Sprachgebrauch eingebürgert, reale Gase in der Nähe ihrer Verflüssigung als Dämpfe zu bezeichnen.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 6. Thermische Maschinen
Zusammenfassung
In der Thermodynamik hat die Untersuchung von Maschinen und Apparaten Bedeutung, in denen Prozesse mit Gasen (zu denen auch die Dämpfe gerechnet werden) und mit Flüssigkeiten stattfinden. In thermischen Maschinen erfahren Fluide im Verlauf des Prozesses Temperaturänderungen. In diesen Maschinen finden Energieumwandlungen zwischen mechanischer und thermischer Energie statt.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 7. Kreisprozesse
Zusammenfassung
Thermodynamische Zustandsänderungen können allgemein durch die folgenden — in der Regel gleichzeitig auftretenden und einander gleichwertigen — vier Prozessgrößen beschrieben werden (vgl. Abschnitt 3, Gln. (3.104) und (3.105)).
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 8. Exergie
Zusammenfassung
Energieumwandlungen sind nach dem zweiten Hauptsatz nicht unbeschränkt möglich: Z. B. lässt sich Kupplungsarbeit restlos in innere Energie umwandeln; eine vollständige Umwandlung von innerer Energie in Kupplungsarbeit ist dagegen unmöglich. In diesem Abschnitt werden die Bedingungen, unter denen Energieumwandlungen stattfinden, näher untersucht. Dieser Abschnitt ist somit eine Fortsetzung der Behandlung des zweiten Hauptsatzes. Dabei wird die Bezeichnung Energie als Oberbegriff, der die Arbeit einschließt, verwendet.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 9. Wärmeübertragung
Zusammenfassung
Wärme kann von einem wärmeren an einen kälteren Stoff durch Strahlung, Leitung und Konvektion übertragen werden. Die Wärmeübertragung durch Strahlung benötigt kein Übertragungsmedium. Konvektion bei Flüssigkeiten oder Gasen tritt bei der Überlagerung der Wärmeleitung durch eine Strömung auf.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 10. Feuchte Luft
Zusammenfassung
Feuchte Luft ist ein homogenes Gemisch aus trockener Luft und Wasser. Die trockene Luft bezeichnet man auch als Reinluft. Das Wasser kann in dem Gemisch dampfförmig, flüssig oder fest enthalten sein.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 11. Verbrennung
Zusammenfassung
Wärme wird überwiegend durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Steinkohle, Braunkohle, Mineralölprodukten und Erdgas erzeugt; daneben haben für wärmetechnische Prozesse auch die Kernspaltung sowie ergänzend die Nutzung von – aus erneuerbaren Energien gewonnenen – flüssigen und gasförmigen Energieträgern, von Biomasse und von Solarenergie Bedeutung. In diesem Abschnitt steht die Berechnung von Verbrennungsvorgängen von fossilen Energieträgern, von – aus erneuerbaren Energien gewonnenen – flüssigen und gasförmigen Energieträgern und von Biomasse im Mittelpunkt.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Kapitel 12. Chemische Thermodynamik
Zusammenfassung
Zur Beschreibung von Systemen, in denen chemische Reaktionen ablaufen, erweist es sich als sinnvoll, bei den beteiligten Stoffen i nicht die Massen mi (angegeben z. B. in g oder kg), sondern die entsprechenden Molmengen ni (angegeben z. B. in mol oder kmol) heranzuziehen. Nimmt beispielsweise infolge einer chemischen Reaktion die Molmenge ni des i-ten Stoffes zu, so nehmen zugleich die Molmengen anderer Stoffe ab.
Martin Dehli, Ernst Doering, Herbert Schedwill
Backmatter
Metadaten
Titel
Grundlagen der Technischen Thermodynamik
verfasst von
Martin Dehli
Ernst Doering
Herbert Schedwill
Copyright-Jahr
2023
Electronic ISBN
978-3-658-41251-7
Print ISBN
978-3-658-41250-0
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-41251-7

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