Inhaltsverzeichnis. Formelzeichen. 1 Einleitung 1. 2 Einheiten physikalischer Größen 3

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1 Formelzeichen XIII 1 Einleitung 1 2 Einheiten physikalischer Größen 3 3 Systeme Definition von Systemen Systemarten Geschlossenes System Offenes System Adiabates System Abgeschlossenes System Einphasensystem Mehrphasensystem 12 4 Zustandsgrößen Materiemenge als Zustandsgröße Thermische Zustandsgrößen Volumen Druck Temperatur Klassifizierung Extensive Zustandsgrößen Intensive Zustandsgrößen Spezifische Zustandsgrößen Molare Zustandsgrößen 27 5 Gleichgewichtszustände Mechanisches Gleichgewicht Thermisches Gleichgewicht Chemisches Gleichgewicht Thermodynamisches Gleichgewicht Lokales thermodynamisches Gleichgewicht Zustandsänderung und Prozeß Definitionen 31

2 VIII Inhaltsverzeichnis Isochore Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung Isotherme Zustandsänderung Nichtstatische Zustandsänderung Quasistatische Zustandsänderung Ausgleichsprozesse Reversible und irreversible Prozesse 34 7 Zustandsgieichungen Festkörper Flüssigkeiten Ideale Gase Gesetz von Gay-Lussac Gesetz von Boyle-Mariotte Thermische Zustandsgieichung idealer Gase Gesetz von Avogadro Die universelle Gaskonstante Normzustand Mischungen idealer Gase Reale Gase Dämpfe Dampfarten Dampfdruckkurven Grenzkurven Thermische Zustandsgieichung des Dampfes 69 8 Kinetische Gastheorie Druck als Summe von Stoßvorgängen Die absolute Temperatur und die kinetische Energie 77 9 Arbeit Definition der Arbeit Arbeit und Energieübertragung Arbeit an fluiden Systemen Volumenänderungsarbeit Wellenarbeit Arbeit und Dissipationsenergie Innere Energie und Enthalpie Innere Energie Enthalpie Kalorische Zustandsgieichungen der inneren Energie und der Enthalpie Innere Energie und Enthalpie fester und flüssiger Phasen Innere Energie und Enthalpie idealer Gase 101

3 IX Innere Energie und Enthalpie der Dämpfe Spezifische Wärmekapazitäten Wahre spezifische Wärmekapazitäten Mittlere spezifische Wärmekapazitäten Äquivalenz von Wärme und Arbeit Der erste Hauptsatz der Thermodynamik für geschlossene Systeme Der erste Hauptsatz für geschlossene ruhende Systeme Der erste Hauptsatz für geschlossene bewegte Systeme Wärme Einheit der Wärme Wärmemengenberechnung Wärmemenge bei isochorer Zustandsänderung Wärmemenge bei isothermer Zustandsänderung Wärmemenge bei isobarer Zustandsänderung Wärmebilanzen Mischungstemperatur Messung der spezifischen Wärmekapazität Wärmeübertragung Wärme und Arbeit bei reversiblen Zustandsänderungen idealer Gase Isochore Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung Isotherme Zustandsänderung Adiabate Zustandsänderung Wärme und Arbeit bei polytroper Zustandsänderung Die Entropie Entropie als Zustandsgröße Entropie festerund flüssiger Phasen Entropie idealer Gase Entropie der Dämpfe Die absolute Temperatur als integrierender Faktor Entropiebilanz geschlossener Systeme Der erste Hauptsatz für offene Systeme Strömungsmechanische Grundlagen Volumenstrom Massenstrom Energiestrom Zeitverhalten von Strömungen Massenstrombilanz 161

4 17.2 Energie und Arbeit bei Fließprozessen offener Systeme Energiebilanz instationärer Fließprozesse Energiebilanz stationärer Fließprozesse Technische Arbeit und Dissipation bei stationären Fließprozessen Entropiebilanz offener Systeme Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik Der zweite Hauptsatz und die Entropie Dissipation inadiabaten Systemen Wärmeübertragung bei endlicher Temperaturdifferenz Darstellung von Wärme und Arbeit in Entropiediagrammen >Diagramme ^-Diagramme für spezielle Zustandsänderungen idealer Gase Adiabate Systeme >Diagramme //^-Diagramme Kalorische Zustandsgieichungen idealer Gase Innere Energie Enthalpie Entropie Reversible Kreisprozesse Kreisprozesse geschlossener Systeme Kreisprozesse in offenen Systemen Bewertungskennzahlen für Kreisprozesse Thermischer Wirkungsgrad Leistungsziffer Reversible Kreisprozesse thermischer Maschinen Vergleichsprozesse für Kolbenkraftmaschinen Otto-Prozeß Diesel-Prozeß Seiliger-Prozeß Vergleichsprozesse für Turbomaschinen Joule-Prozeß der einfachen Gasturbinenanlage Ericson-Prozeß Dampfturbinen-Prozeß Carnot-Prozeß Irreversible Fließprozesse 245

5 XI 24.1 Das Polytropenverhältnis Wirkungsgrade Innerer Wirkungsgrad Statischer Wirkungsgrad Polytroper Wirkungsgrad Polytrope und isentrope Wirkungsgrade adiabater Maschinen Mechanischer Wirkungsgrad Irreversible Prozesse in thermischen Maschinen Die einfache Gasturbine Die Fahrzeuggasturbine Prozeß der Zweiwellengasturbine mit Wärmetauscher Strömungsprozesse in Düsen und Diffusoren Funktion von Düsen und Diffusoren Schallgeschwindigkeit und Machzahl Ausströmgeschwindigkeit und Stromdichte Druckverlauf und Querschnittsverlauf Die Lavaldüse Wirkungsgrade von Düse und Diffusor Exergie und Anergie Exergie und Anergie der Wärme Exergie und Anergie der Enthalpie Exergie und Anergie der inneren Energie Exergieverlust Exergetischer Wirkungsgrad Wärmeerzeugung durch Verbrennung Brennstoffe Feste Brennstoffe Flüssige Brennstoffe Gasförmige Brennstoffe Verbrennungsprozeß Reaktionsgleichungen Sauerstoffbedarf Luftbedarf Verbrennungsgas Heizwert und Brennwert Enthalpie-Temperatur-Diagramm der Verbrennungsgase 328 Anhang A Einheiten 332 Tabelle AI Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems 332 Tabelle A2 Einheitenvorsätze (Präfixe) 333 Tabelle A3 Angelsächsische Einheiten und Einheitengleichungen 334

6 XII Inhaltsverzeichnis Anhang B Stoffdaten 335 Tabelle Bl Stoffdaten idealer Gase bei 0 C 335 Tabelle B2 Sättigungsdampftafel für Wasser (Drucktafel) 336 Tabelle B3 Sättigungsdampftafel für Wasser (Temperaturtafel) 339 Tabelle B4 Sättigungsdampftafel Ammoniak 342 Tabelle B5 Mittlere spezifische isobare Wärmekapazität idealer Gase 344 Tabelle B6 Logarithmisch gemittelte spezifische isobare Wärmekapazitäten von Luft und Verbrennungsgas 346 Tabelle B7 Thermophysikalische Stoffgrößen verschiedener Materialien Literatur 349 Sachverzeichnis 351