Vorwort. Gernot Wilhelms. Übungsaufgaben Technische Thermodynamik ISBN: Weitere Informationen oder Bestellungen unter

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Helmut Schmid
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1 Vorwort Gernot Wilhels Übungsaufgaben Technische Therodynaik ISBN: Weitere Inforationen oder Bestellungen unter sowie i Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

2 Vorwortzur 4. Auflage U den Lehrstoff der Therodynaik zu erfassen und zu festigen ist eine ausreichende Anzahl didaktisch gut aufbereiteter Aufgaben erforderlich. Dieses Übungsbuch stellt als Ergänzung des Lehrbuches Cerbe/Wilhels: Technische Therodynaik eine große Anzahl Aufgaben zur Verfügung, die für dievorlesungen, das selbstständige Nacharbeiten der Vorlesungen und die Vorbereitung auf Prüfungen gedacht sind. In einer Einleitung wird die grundsätzliche Arbeitsweise zu Lösen der Aufgaben erläutert. I Hauptteil werden, gegliedert wie i Lehrbuch, ausführlich Beispiele vorgerechnet und Aufgaben gestellt. I Anhang werden die Lösungsergebnisse der Aufgaben aufgeführt. Mit den Beispielen soll die vorgeschlagene Arbeitsweise zu Lösen der Aufgaben aufgezeigt werden. Die angegebenen Bezüge auf Gleichungen, Tabellen usw. beziehen sich auf das Lehrbuch. Die Gleichungsnuern stehen a rechten Spaltenrand. Wird eine Gleichung ugefort, wird die durchzuführende Rechenoperation rechts neben der Gleichung, abgetrennt durch einen senkrechten Strich, angegeben. Folgt eine ugeforte Gleichung nicht aus der unittelbar vorher stehenden Gleichung, wird die Nuer der Gleichung, auf die Bezug genoen wird, a linken Spaltenrand angegeben. Neben der Gleichungsnuer kann auch hier die Rechenoperation angegeben werden. Nebenrechnungen sind unter der rechten Seite einer Gleichung aufgeführt und durch einen senkrechten Strich unter de Gleichheitszeichen abgegrenzt. Durch die ausführliche Beschreibung der Lösungswege soll die Fragestellung von ihre therodynaischen Gehalt tief durchdrungen werden. Ein reines Nachlesen der Lösungswege liefert nicht den gewünschten Lerneffekt. Studierende sollten zunächst versuchen, die Beispiele selbständig zu rechnen und erst dann den Lösungsweg nachlesen. Mit de aufgezeigten Foralisus sollten die Studierenden in der Lage sein, die aufgeführten Aufgaben selbstständig zu lösen. Durch alternative Lösungswege wie auch durch grafische Darstellungen können die Ergebnisse auf Richtigkeit überprüft werden. Die in Abschnitt 10 angegebenen Lösungsergebnisse geben hier eine zusätzliche Hilfestellung. Mein herzlicher Dank gilt allen, die durch ihre Anregungen zur Fortentwicklung dieses Übungsbuches beigetragen haben insbesondere einen Kollegen Prof. Dr.-Ing. Günter Cerbe und Prof. Dr.-Ing. Thoas Diehn, die ich bei der Auswahl und Forulierung der Aufgaben unterstützt und Aufgaben zu diese Übungsbuch beigesteuert haben. Die vorliegende Auflage wurde gründlich überarbeitet und u zusätzliche Beispiel- Aufgaben und Zwischenergebnisse erweitert. Diese finden sich als Zahlenwerte in Klaern oder eingetragen in die Diagrae. Die knappe Darstellung der Lösungsergebnisse wurde beibehalten, u zu selbständigen Erarbeiten der Aufgaben zu otivieren. Wolfenbüttel, i Herbst Gernot Wilhels

3 Leseprobe Gernot Wilhels Übungsaufgaben Technische Therodynaik ISBN: Weitere Inforationen oder Bestellungen unter sowie i Buchhandel. Carl Hanser Verlag, München

4 2.7 Kalorische Zustandsgleichungen 35 c v 20 C P τ el ( T T ) 2 3 c v 20 C 1 3,5 10 W s J 71,695 kg 30 K W s 976,358 J kg K 2 p 20 C v 20 C i c c R + v 20 C c (Gl 2.46) 50 C p 20 C v + 20 C i c c R ( 976, ,5804) c p 20 C J kg K J 1308,94 kg K Zu i): Gesucht: κ 20 C c p 20 C 1308,94 κ 1, C 50 C 976,358 (Gl 2.47) c v 20 C Aufgabe 2.10 Für die Zustandsänderung eines idealen Gases (R i 296,8 J/(kg K)) ist der ittlere Isentropenexponent gegeben. Er hat den Wert 1,3913. a) Bestien Sie für diese Zustandsänderung die ittlere spezifische Wärekapazität bei konstante Voluen und b) bei konstante Druck. Aufgabe 2.11 In eine durch einen Kolben verschlossenen Zylinder befinden sich 0,197 kg Gas bei 400 kpa und 20 C. Das Voluen des Gases in diese Zustand ist 0,3 3.Das Gas soll näherungsweise als ideales Gas angenoen werden. De Gas wird reversibel bei konstante Druck 40 kj Wäre zugeführt. Bei dieser Zustandsänderung erhöht sich seine Teperatur u39,1 K.Der Ugebungsdruck beträgt 100 kpa. Berechnen Sie: a) die olare Masse, b) die ittlere isobare spezifische Wärekapazität, c) die ittlere isochore spezifische Wärekapazität und d) das Norvoluen.

5 36 2 Erster Hauptsatz der Therodynaik Molare Wärekapazitäten des idealen Gases Aufgabe 2.12 Von eine einatoigen idealen Gas ist die olare Masse it 20,179 kg/kol bekannt. a) Geben Sie die Nordichte, b) das Norvoluen von 1kgdes Gases, c) die individuelle Gaskonstante, d) den Isentropenexponenten, e) die olare Wärekapazität bei konstante Druck, f) die olare Wärekapazität bei konstante Voluen, g) die spezifische Wärekapazität bei konstante Druck und h) die spezifische Wärekapazität bei konstante Voluen an. Aufgabe 2.13 Ein geschlossener Behälter ist it 15 kol gasförigen Propan (Molasse: M(C 3 H 8 )44,093 kg/kol) gefüllt. Propan soll näherungsweise als ideales Gas angenoen werden. Das Propan hat eine Teperatur von 15 C und einen Druck von 400 kpa. Berechnen Sie für das Propan: a) das Voluen, b) die spezielle Gaskonstante, c) die Nordichte, d) die Masse und das e) Norvoluen. Bei einer reversiblen, isochoren Zustandsänderung des Gases wird 30 MJ Wäre übertragen. Dadurch erhöht sich die Teperatur des Gases u 30 K. Berechnen Sie für diese Zustandsänderung f) die ittlere olare Wärekapazität bei konstante Voluen und g) den ittleren Isentropenexponenten.

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7 9.2 Verbrennungsrechnung 179 V n nv (Gl 1.22) n nm 32 kg kol kg ρ 1, 429 (Gl 1.25) n 3 3 nvn 22,4 kol Hon ρnh o (Gl 9.2a) kg CH OH MJ MJ H 1, ,84 34,057 H H 3 on 3 3 kg CH3OH u VH n un :Vn ρ n (Gl 1.26) V un n u 3 n MJ ρ H 30,133 Aufgabe 9.1 Hexan (C 6 H 14 )hat einen spezifischen Heizwert von 45,1 MJ/kg bei 25 C. Wie groß ist der spezifische Brennwert? 9.2 Verbrennungsrechnung Feste und flüssige Brennstoffe Aufgabe 9.2 Torf it c 0,38; h 0,04; o 0,26; n 0,01; s 0,01; w 0,25 und a 0,05 wird it Luft von 24,08 C, 100 kpa, und 45 % relativer Feuchte bei 20% Luftüberschuss vollständig verbrannt. Berechnen Sie a) den Mindestsauerstoffbedarf, b) den Mindestluftbedarf, c) die feuchte Mindestluftenge, d) die trockene Mindestverbrennungsgasenge, e) die feuchte Mindestverbrennungsgasenge, f) die trockene Verbrennungsgasenge, g) die feuchte Verbrennungsgasenge und h) die prozentuale Verbrennungsgaszusaensetzung, bezogen auftrockenes Verbrennungsgas. 9

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