Thermodynamik

Dieses Buch ist aus meinen Vorlesungen an der Technischen Univer sität Berlin entstanden. Es ist ein Lehrbuch für Studenten zum Ge brauch neben und nach den Vorlesungen. Es dürfte auch allen Inge nieuren nützlich sein, die sich um ein Verständnis der Grundlagen der Thermodynamik bemühen. Grundlagen und technische Anwendungen der Thermodynamik werden etwa in dem Umfang behandelt, wie es an Technischen Hochschulen in einer Vorlesung über zwei Semester üblich ist. Auf einigen Gebieten wurde die Darstellung durch die Aufnahme von Themen abgerundet, deren Behandlung nicht Aufgabe einer einführen den Grundvorlesung ist; sie sollen dem Studenten weitere Anwendungen der Thermodynamik zeigen und ihm Anregungen zu vertiefenden Studien geben. Bekanntlich rechnet man die Thermodynamik wegen der Eigenart ihrer Begriffsbildung und wegen der ihr eigentümlichen Methodik zu den schwierigeren Gebieten der Physik, die sich besonders dem An fänger nicht ohne Mühe erschließen. Man hat häufig versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß man die Darstellung der all gemeinen Grundlagen eng mit den technischen Anwendungen verknüpft.

Klappentext

Dieses Buch ist aus meinen Vorlesungen an der Technischen Univer­ sität Berlin entstanden. Es ist ein Lehrbuch für Studenten zum Ge­ brauch neben und nach den Vorlesungen. Es dürfte auch allen Inge­ nieuren nützlich sein, die sich um ein Verständnis der Grundlagen der Thermodynamik bemühen. Grundlagen und technische Anwendungen der Thermodynamik werden etwa in dem Umfang behandelt, wie es an Technischen Hochschulen in einer Vorlesung über zwei Semester üblich ist. Auf einigen Gebieten wurde die Darstellung durch die Aufnahme von Themen abgerundet, deren Behandlung nicht Aufgabe einer einführen­ den Grundvorlesung ist; sie sollen dem Studenten weitere Anwendungen der Thermodynamik zeigen und ihm Anregungen zu vertiefenden Studien geben. Bekanntlich rechnet man die Thermodynamik wegen der Eigenart ihrer Begriffsbildung und wegen der ihr eigentümlichen Methodik zu den schwierigeren Gebieten der Physik, die sich besonders dem An­ fänger nicht ohne Mühe erschließen. Man hat häufig versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß man die Darstellung der all­ gemeinen Grundlagen eng mit den technischen Anwendungen verknüpft.

Inhalt

1. Allgemeine Grundlagen.- 1.1 Inhalt und Bedeutung der Thermodynamik.- 1.2 System und Zustand.- 1.21 Das thermodynamische System.- 1.22 Gleichgewichtszustände und Zustandsgrößen.- 1.23 Intensive, extensive, spezifische und molare Zustandsgrößen.- 1.24 Phasen.- 1.25 Adiabate und diatherme Wände.- 1.26 Temperatur und thermisches Gleichgewicht.- 1.27 Thermometer und empirische Temperaturskalen.- 1.28 Die Temperaturskala des idealen Gasthermometers. CelsiusSkala.- 1.29 Die thermische Zustandsgleichung.- 1.3 Der thermodynamische Prozeß.- 1.31 Prozeß und Zustandsänderung.- 1.32 Nichtstatische und quasistatische Zustandsänderungen.- 1.33 Natürliche Prozesse.- 1.34 Reversible und irreversible Prozesse.- 1.35 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik als Prinzip der Irreversibilität.- 1.36 Quasistatische Zustandsänderungen und irreversible Prozesse.- 1.4 Offene Systeme.- 1.41 Stationäre Prozesse.- 1.42 Strömungsformen. Kontinuitätsgleichung.- 1.43 Der Impulssatz.- 1.44 Die Bewegungsgleichung der eindimensionalen Strömung.- 2. Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik.- 2.1 Energieformen.- 2.11 Arbeit.- 2.12 Volumenänderungsarbeit.- 2.13 Reibungsarbeit.- 2.14 Arbeit bei reversiblen und irreversiblen Prozessen.- 2.15 Arbeit bei adiabaten Systemen und innere Energie.- 2.16 Wärme.- 2.2 Der 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme.- 2.21 Formulierungen des 1. Hauptsatzes.- 2.22 Innere Energie, Wärme und Arbeit.- 2.23 Einige historische Bemerkungen zum Begriff der Wärme.- 2.24 Die kalorische Zustandsgleichung.- 2.25 Die kalorische Zustandsgleichung idealer Gase.- 2.3 Der 1. Hauptsatz für offene Systeme.- 2.31 Technische Arbeit und Leistung.- 2.32 Die Berechnung der technischen Arbeit.- 2.33 Der 1. Hauptsatz für offene Systeme. Enthalpie.- 2.34 Die Enthalpie idealer Gase.- 2.35 Prozesse in offenen adiabaten Systemen. Drosselung.- 2.36 Mischungsprozesse.- 2.4 Der 1. Hauptsatz für Kreisprozesse.- 2.41 Kreisprozesse mit geschlossenen und offenen Systemen.- 2.42 Der 1. Hauptsatz für Kreisprozesse mit geschlossenen Systemen.- 2.43 Der 1. Hauptsatz für Kreisprozesse mit offenen Systemen.- 2.44 Die Wärmekraftmaschine.- 3. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik.- 3.1 Reversible und irreversible Prozesse.- 3.11 Verschiedene Formulierungen des Prinzips der Irreversibilität.- 3.12 Bedingungen für reversible Prozesse. Innere und äußere Reversibilität.- 3.13 Reversible und irreversible Prozesse adiabater Systeme.- 3.2 Entropie und thermodynamische Temperatur.- 3.21 Die quantitative Formulierung des 2. Hauptsatzes.- 3.22 Die Definition der Entropie.- 3.23 Eigenschaften der Entropie für adiabate Systeme.- 3.24 Die thermodynamische Temperatur.- 3.25 Entropie und 2. Hauptsatz.- 3.26 Die Anwendung der Entropie auf offene Systeme.- 3.3 Entropie und Wärme.- 3.31 Entropie und 1. Hauptsatz f iir Prozesse mit quasistatischen Zustandsänderungen.- 3.32 Entropieströmung und Entropieerzeugung.- 3.33 Das T, s-Diagramm.- 3.4 Energieumwandlungen.- 3.41 Die Bedeutung der beiden Hauptsätze für die Beurteilung von Energieumwandlungen.- 3.42 Die Umwandlung von Wärme in Arbeit durch einen Kreisprozeß.- 3.43 Der Carnot-Faktor.- 3.44 Die irreversible Wärmekraftmaschine.- 3.45 Die technische Arbeitsfähigkeit. Exergie.- 3.46 Die Bewertung thermodynamischer Prozesse mit Hilfe der technischen Arbeitsfähigkeit.- 3.47 Der Exergieverlust irreversibler Prozesse mit quasistatischer Zustandsänderung.- 3.48 Das Exergie-Flugbild.- 4. Thermodynamische Eigenschaften reiner Stoffe.- 4.1 Die thermischen Zustandsgrößen reiner Stoffe.- 4.11 Die p, v, T-Fläche.- 4.12 Das p, T-Diagramm.- 4.13 Die thermische Zustandsgleichung der Gasphase.- 4.14 Die thermische Zustandsgleichung für Flüssigkeiten.- 4.15 Die heterogenen Zustandsgebiete.- 4.2 Das Naßdampfgebiet.- 4.21 Nasser Dampf.- 4.22 Die Dampfdruckkurve.- 4.23 Dampfgehalt und spez. Volumen.- 4.24 Spez. Entropie und spez. Enthalpie.- 4.25 Die Gleichung von CLAUSIUS-CLAPEYRON.- 4.26 Dampftafeln.- 4.3 Zustandsdiagramme realer Gase.- 4.31 Das T, s-Diagramm.- 4.32 Das i, -Diagramm. Exergiediagramme.- 4.33 Das p, i-Diagramm.- 4.4 Die Berechnung der kalorischen Zustandsgrößen realer Gase.- 4.41 Die Enthalpie als Funktion von p und T.- 4.42 Die Druckabhängigkeit der spez. Wärmekapazität cp.- 4.43 Die Entropie als Funktion von p und T.- 4.5 Der Joule-Thomson-Effekt.- 4.51 Die Drosselung realer Gase.- 4.52 Differentieller Joule-Thomson-Koeffizient. Inversionskurve.- 4.53 Der integrale Joule-Thomson-Koeffizient.- 4.54 Isotherme Drosselung.- 4.6 Ideale Gase.- 4.61 Thermische und kalorische Zustandsleichun.- 4.62 Die allgemeine Gaskonstante.- 4.63 Normzustand und Normkubikmeter.- 4.64 Die Molwärmen idealer Gase.- 4.65 Mittlere spez. Wärmekapazitäten.- 4.66 Isentrope und polytrope Zustandsänderungen idealer Gase.- 4.7 Der feste Zustand.- 4.71 Schmelzen und Erstarren.- 4.72 Sublimieren.- 4.73 Die spez. Wärmekapazität fester Körper.- 5. Prozesse in offenen Systemen.- 5.1 Strömungsprozesse.- 5.11 Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr.- 5.12 Vernachlässigung der kinetischen Energie.- 5.13 Der Exergieverlust bei der Wärmeübertragung.- 5.2 Adiabate Strömungsprozesse.- 5.21 Allgemeine Gleichungen.- 5.22 Beschleunigte Strömung. Strömungswirkungsgrade.- 5.23 Verzögerte Strömung.- 5.24 Adiabate Rohrströmung.- 5.25 Der gerade Verdichtungsstoß.- 5.3 Strömungsprozesse mit isentroper Zustandsänderung.- 5.31 Die Schallgeschwindigkeit.- 5.32 Querschnittsflächen bei reibungsfreier Düsen- und Diffusorströmung.- 5.33 Der Sonderfall des idealen Gases.- 5.34 Strömungszustand in einer nicht erweiterten Düse bei verändertem Gegendruck.- 5.35 Strömungszustand in einer erweiterten (Laval-)Düse bei verändertem Gegendruck.- 5.4 Adiabate Arbeitsprozesse.- 5.41 V…