Fluid- und Thermodynamik

Auf der Grundlage eines beiden Gebieten gemeinsamen Konzepts wird für Studenten der Physik und der Ingenieurwissenschaften eine Einführung in die Fluid- und Thermodynamik gegeben. Die Hydrodynamik umfaßt Hydrostatik, Hydrodynamik der idealen und viskosen Fluide sowie laminare und turbulente Rohrströmungen, in der Thermodynamik werden der erste und zweite Hauptsatz behandelt. In der Gasdynamik werden Akustik, stationäre isentrope Stromfadentheorie und Stoßtheorie behandelt und so Fluid- und Thermodynamik miteinander verwoben. Angeschlossen ist - als Besonderheit - ein Kapitel über Dimensionsanalyse und Modelltheorie, das die Erarbeitung technischer Fragestellungen und den Blick für umweltrelevante Probleme eröffnet.

Inhalt

1. Einleitung.- 1.1 Historische Notizen und Abgrenzung des Fachgebietes.- 1.2 Eigenschaften von Flüssigkeiten.- 2. Hydrostatik.- 2.1 Der Flüssigkeitsdruck.- 2.2 Grundgleichung der Hydrostatik.- 2.3 Druckverteilung in einem dichtebeständigen, schweren Fluid.- 2.4 Hydrostatischer Auftrieb schwimmender Körper.- 2.5 Hydrostatik im beschleunigten Bezugssystem.- 2.6 Druckverteilung in der Atmosphäre.- 3. Hydrodynamik idealer Fluide.- 3.1 Kinematische Grundbegriffe.- 3.2 Massenbilanz, Kontinuität.- 3.3 Impulsbilanz.- 3.4 Die Bernoullische Gleichung.- 3.5 Einfache Anwendungen der Bernoullischen Gleichung.- 3.6 Globale Formulierung des Impulssatzes.- 3.7 Anwendungen des Impulssatzes.- 3.8 Strömungen um unendlich lange Tragflügel.- 3.9 Drallbilanz.- 3.10 Anwendungen des Drallsatzes.- 4. Viskose Flüssigkeiten.- 4.1 Dynamische Grundgleichungen viskoser Flüssigkeiten.- 4.2 Ebene Schichtenströmungen.- 4.3 Anwendungen.- 4.4 Dreidimensionale Kriechströmung eines pseudo-plastischen Fluids mit freier Oberfläche.- 5. Rohrströmimgen.- 5.1 Laminare Rohrströmungen.- 5.2 Turbulente Strömungen in Rohren.- 6. Thermodynamik.- 6.1 Grundsätzliches sowie geschichtliche Bemerkungen.- 6.2 Allgemeine Begriffe und Definitionen.- 6.3 Thermische Zustandsgieichungen.- 6.4 Reversible und irreversible thermodynamische Prozesse.- 6.5 Der erste Hauptsatz.- 6.6 Der zweite HauptsatzPrinzip der Irreversibilität.- 6.7 Verallgemeinerung des 2. HS für nicht-adiabate Systeme.- 6.8 Anwendungen des zweiten Hauptsatzes.- 6.9 Zustandsgieichungen.- 7. Gasdynamik.- 7.1 Einleitende Bemerkungen.- 7.2 Ausbreitung kleiner Störungen in einem Gas.- 7.3 Stationäre, isentrope Stromfadentheorie.- 7.4 Stoßtheorie.- 8. Dimensionsanalyse.- 8.1 Maß-Systeme und Dimensionen.- 8.2 Theorie derdimensionsbehafteten Gleichungen.- 8.3 Algebraische Theorie der Dimensionsanalyse.- 8.4 Theorem von Buckingham.- 8.5 Ähnlichkeit und Modellversuche.- A. Anhang.- A Vektoranalysis und Integralsätze.- A.1 Der Gradient.- A.2 Der Gaußsche Satz und die Divergenz.- A.3 Der Stokessche Satz und die Rotation.