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2021 | Buch

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Kompendium Technische Thermodynamik

Für Studium und Praxis

verfasst von: Prof. Dr. Martin Dehli

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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

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Über dieses Buch

Das Lehrbuch fasst prägnant und praxisbezogen die für die technisch-wissenschaftlichen Aufgabenstellungen bedeutsamen Gleichungen in der Technischen Thermodynamik zusammen. Es gibt einen vollständigen Überblick über die Formeln, mit denen die technischen Berechnungen in den verschiedenen Spezialgebieten der Thermodynamik gelingen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel 1. Thermodynamische Grundbegriffe

Zusammenfassung

Die Thermodynamik befasst sich mit der Energieumwandlung und -übertragung, soweit die Energieform Wärme beteiligt ist; weiter werden damit zusammenhängende Stoffeigenschaften erfasst. Die Beziehungen von Energieformen zueinander und die dabei auftretenden Gesetzmäßigkeiten werden durch drei Hauptsätze beschrieben. Der erste Hauptsatz formuliert die Anwendung des Gesetzes von der Erhaltung der Energie auf Probleme der Thermodynamik.

Martin Dehli

Kapitel 2. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik

Zusammenfassung

der Thermodynamik wird das Prinzip von der Erhaltung der Energie, das als erster Hauptsatz bezeichnet wird, auf folgende Energiearten angewandt.

Martin Dehli

Kapitel 3. Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Zusammenfassung

Nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik ist jede beliebige Energieumwandlung denkbar. Untersucht man jedoch die in Natur und Technik ablaufenden Prozesse genauer, so zeigt sich, dass eine vollständige Umwandlung in eine gewünschte hochwertige Energieform niemals möglich ist, sondern Energie entwertet wird; letztlich wird die innere Energie der Umgebung erhöht. Die Entwertung der Energie ist unumkehrbar (irreversibel): Es gibt keinen Prozess, mit dem man durch Entnahme der inneren Energie der Umgebung die ursprünglich vorhandene Menge an hochwertiger Energie wiedergewinnen kann, sofern man die zusätzliche Bedingung stellt, dass keine bleibenden Veränderungen am System oder in der Umgebung gegenüber dem ursprünglichen Zustand auftreten dürfen.

Martin Dehli

Kapitel 4. Ideale Gase

Zusammenfassung

Vernachlässigt man das Eigenvolumen von Gasmolekülen und verzichtet man auf die Berücksichtigung der Wechselwirkungskräfte – nicht der Stoßkräfte – zwischen den Molekülen, so wird ein derartig idealisiertes Gas als ein ideales oder vollkommenes Gas bezeichnet. Sind diese Vereinfachungen nichtmöglich, sprichtman von einemrealenGas.

Martin Dehli

Kapitel 5. Reale Gase und Dämpfe

Zusammenfassung

Jeder reine Stoff kann in drei verschiedenen Phasen auftreten: fest, flüssig und gasförmig. In der gasförmigen Phase bezeichnet man den Stoff als Dampf oder als reales Gas. Mit abnehmendem Druck p und wachsendem spezifischem Volumen \(v\) nähert sich das reale Gas dem Grenzzustand des idealen Gases.

Martin Dehli

Kapitel 6. Thermische Maschinen

Zusammenfassung

In thermischen Maschinen erfahren Fluide (d. h. Gase und Flüssigkeiten) im Rahmen von Prozessen Temperaturänderungen. Dabei finden Energieumwandlungen zwischen mechanischer und thermischer Energie statt. In idealen Maschinen würden reversible Prozesse mit optimalen Energieumwandlungen ablaufen; diese sind in realen Maschinen nicht zu erreichen, dienen jedoch als Vergleichsmaßstab.

Martin Dehli

Kapitel 7. Kreisprozesse

Zusammenfassung

Thermodynamische Zustandsänderungen können mit Hilfe der folgenden vier Prozessgrößen beschrieben werden, die in der Regel gleichzeitig auftreten und einander gleichwertig sind (vgl. Abschnitt 3.5.3).

Martin Dehli

Kapitel 8. Exergie

Zusammenfassung

Energieumwandlungen sind nach dem zweiten Hauptsatz nicht unbeschränkt möglich: Z. B. lässt sich Kupplungsarbeit vollständig in innere Energie umwandeln; eine gänzliche Umwandlung von innerer Energie in Kupplungsarbeit ist dagegen unmöglich. Für den Ingenieur ist von Bedeutung, in welchem Maße die Energie arbeitsfähig ist und in Arbeit umgesetzt werden kann. Deshalb wird derjenige Teil der Energie, der sich unter Mitwirkung der Umgebung im günstigsten Fall vollständig in jede andere Energieart überführen lässt, als Exergie (technische Arbeitsfähigkeit, Nutzarbeit) gekennzeichnet.

Martin Dehli

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

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

Kapitel 11. Verbrennung

Zusammenfassung

Wärme wird überwiegend durch die Verbrennung von fossilen Energieträgern wie Steinkohle, Braunkohle, Mineralölprodukte und Erdgas erzeugt; daneben haben für wärmetechnische Prozesse auch die Kernspaltung sowie die Nutzung von Biomassen und von Solarenergie Bedeutung. In diesem Abschnitt steht die Berechnung von Verbrennungsvorgängen von fossilen Energieträgern und von Biomassen im Mittelpunkt.

Martin Dehli

Kapitel 12. Chemische Thermodynamik

Zusammenfassung

Systeme, in denen chemische Reaktionen mit den Stoffen i ablaufen, werden sinnvollerweise nicht nur mithilfe der Massen m_i (angegeben z. B. in g oder kg) beschrieben, sondern auch mithilfe der entsprechenden Molmengen n_i (angegeben z. B. in mol oder kmol). Nimmt beispielsweise infolge einer chemischen Reaktion die Molmenge n_i des i-ten Stoffes zu, so nehmen zugleich die Molmengen anderer Stoffe ab.

Martin Dehli

Backmatter

Titel: Kompendium Technische Thermodynamik
verfasst von: Prof. Dr. Martin Dehli
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Electronic ISBN: 978-3-658-34540-2
Print ISBN: 978-3-658-34539-6
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-34540-2

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