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

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1 Inhaltsverzeichnis Formelzeichen...XIII 1 Einleitung Einheiten physikalischer Größen Systeme Definition von Systemen Systemarten Geschlossenes System Offenes System Adiabates System Abgeschlossenes System Einphasensystem Mehrphasensystem Zustandsgrößen Materiemenge als Zustandsgröße Thermische Zustandsgrößen Volumen Druck Temperatur Klassifizierung Extensive Zustandsgrößen Intensive Zustandsgrößen Spezifische Zustandsgrößen Molare Zustandsgrößen Gleichgewichtszustände Mechanisches Gleichgewicht Thermisches Gleichgewicht Chemisches Gleichgewicht Thermodynamisches Gleichgewicht Lokales thermodynamisches Gleichgewicht Zustandsänderung und Prozeß Definitionen...28

2 VIII Inhaltsverzeichnis Isochore Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung Isotherme Zustandsänderung Nichtstatische Zustandsänderung Quasistatische Zustandsänderung Ausgleichsprozesse Reversible und irreversible Prozesse Zustandsgleichungen Festkörper Flüssigkeiten Ideale Gase Gesetz von Gay-Lussac Gesetz von Boyle-Mariotte Thermische Zustandsgleichung idealer Gase Gesetz von Avogadro Die universelle Gaskonstante Normzustand Mischungen idealer Gase Reale Gase Dämpfe Dampfarten Dampfdruckkurven Grenzkurven Thermische Zustandsgleichung des Dampfes Kinetische Gastheorie Druck als Summe von Stoßvorgängen Die absolute Temperatur und die kinetische Energie Arbeit Definition der Arbeit Arbeit und Energieübertragung Arbeit an fluiden Systemen Volumenänderungsarbeit Wellenarbeit Arbeit und Dissipationsenergie Innere Energie und Enthalpie Innere Energie Enthalpie Kalorische Zustandsgleichungen der inneren Energie und der Enthalpie Innere Energie und Enthalpie fester und flüssiger Phasen Innere Energie und Enthalpie idealer Gase...91

3 Inhaltsverzeichnis 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 fester und 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...147

4 X Inhaltsverzeichnis 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 in adiabaten Systemen Wärmeübertragung bei endlicher Temperaturdifferenz Darstellung von Wärme und Arbeit in Entropiediagrammen T,s-Diagramme T,s-Diagramme für spezielle Zustandsänderungen idealer Gase Adiabate Systeme T,s-Diagramme realer Gase h,s-diagramme Kalorische Zustandsgleichungen idealer Gasgemische Kalorische Zustandsgleichung idealer Gasgemische Innere Energie Enthalpie Entropie Ideale Gas-Dampf-Gemische Kalorische Zustandsgleichungen der feuchten Luft Kennzahlen der feuchten Luft Thermische Variable der feuchten Luft Spezielle Zustandsänderungen ungesättigter feuchter Luft Enthalpie der feuchten Luft Entropie der feuchten Luft Mollier-Diagramm der feuchten Luft 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...221

5 Inhaltsverzeichnis XI Seiliger-Prozeß Vergleichsprozesse für Turbomaschinen Joule-Prozeß der einfachen Gasturbinenanlage Ericson-Prozeß Dampfturbinen-Prozeß Carnot-Prozeß Irreversible Fließprozesse 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...302

6 XII Inhaltsverzeichnis Verbrennungsgas Heizwert und Brennwert Enthalpie-Temperatur-Diagramm der Verbrennungsgase Repetitorium Fragen und Aufgaben Antworten und Lösungen Anhang A Einheiten Tabelle A1 Basiseinheiten des Internationalen Einheitensystems Tabelle A2 Einheitenvorsätze (Präfixe) Tabelle A3 Angelsächsische Einheiten und Einheitengleichungen Anhang B Stoffdaten Tabelle B1 Stoffdaten idealer Gase bei 0 C Tabelle B2 Sättigungsdampftafel für Wasser (Drucktafel) Tabelle B3 Sättigungsdampftafel für Wasser (Temperaturtafel) Tabelle B4 Sättigungsdampftafel für Ammoniak Tabelle B5 Mittlere spezifische isobare Wärmekapazität idealer Gase Tabelle B6 Logarithmisch gemittelte spezifische isobare Wärmekapazitäten von Luft und Verbrennungsgas Tabelle B7 Thermophysikalische Stoffgrößen verschiedener Materialien.380 Literatur Sachverzeichnis...384

6.4.2 VerdampfenundEindampfen... 427 6.4.3 Destillieren und Rektifizieren... 430 6.4.4 Absorbieren... 436

6.4.2 VerdampfenundEindampfen... 427 6.4.3 Destillieren und Rektifizieren... 430 6.4.4 Absorbieren... 436 Inhaltsverzeichnis 1 Allgemeine Grundlagen... 1 1.1 Thermodynamik... 1 1.1.1 Von der historischen Entwicklung der Thermodynamik 1 1.1.2 WasistThermodynamik?... 9 1.2 SystemundZustand... 11 1.2.1 SystemundSystemgrenzen...

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