Fernstudium. Technische Thermodynamik Teil: Energielehre

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1 Fakultät Maschewese Isttut für Eergetechk, Professur für Techsche Therodyak Ferstudu Techsche Therodyak Tel: Eergelehre Prof. Dr. C. Bretkopf Wterseester 2012/13

2 Adstratves Techsche Therodyak Eergelehre Wterseester Prof. Dr. rer. at. habl. C. Bretkopf Wäreübertragug Soerseester Prof. Dr.-Ig. M. Becka 2 Prüfuge - arthetsche Mttelug zu eer Note Prüfug: 25 Fragetel ud 125 Aufgabetel Kosultato Tel Eergelehre Zer: MER/105 Mal: Prüfug Tel Eergelehre: Februar 2013 (geauer Ter wrd vo Prüfugsat festgelegt) - Ferstudu Eergelehre - Fole 2

3 Lehruterlage Fole der Kosultatoe Skrpt Eergelehre Forelsalug Übugsaufgabe Musterlösuge Dowload Iteret uter: wrd Vorlesug bekat gegebe Passwort: wrd Vorlesug bekat gegebe wetere Uterlage be de Drektstudete: OPAL-Server (Lk auf Websete) ützlche Uterlage zu Löse der Aufgabe: Tascherecher, Forelsalug Matheatk - Ferstudu Eergelehre - Fole 3

4 Kosultatospla - Ferstudu Eergelehre - Fole 4

5 Kosultatospla 1. Kosultato 2. Kosultato 3. Kosultato 4. Kosultato 5. Kosultato 6. Kosultato 7. Kosultato 8. Kosultato - Ferstudu Eergelehre - Fole 5

6 Eführug ud ausgewählte Grudbegrffe Therodyak Eergeuwadlugsprozesse Eergetrasportvorgäge stoffgebude Eerge cht stoffgebude Trasport vo cht stoffgebudeer Eerge durch Teperaturuterschede Wäre (thersche) ere Eerge ketsche ud potezelle Eerge Wäre Arbet Wäreletug Kovekto Strahlug verachlässgt: chesche, elektrsche, agetsche, ukleare Effekte - Ferstudu Eergelehre - Fole 6

7 Therodyasche Betrachtugswese akroskopsch Arbet t geeurtechsch essbare Größe (Druck, Teperatur, Dchte,... ) Verwedug vo Blazglechuge (basered auf Erfahruge) 1. Hauptsatz... Quattät der Eerge 2. Hauptsatz... Qualtät Fourersches Erfahrugsgesetz Teperaturfeldglechug (1. HS) Nutzug eergetscher Stoffdate basered auf essbare Größe aalytsch Zustadsglechuge uersch Stoffwerttabelle graphsch Zustadsdagrae phäoeologsche oder klasssche Therodyak kroskopsch Betrachtug der Telche (Atoe, Moleküle) ud dere Iterakto Nutzug vorweged statstscher Methode (Wahrschelchketsbetrachtuge) kau Möglchkete der esstechsche Gewug vo Iforatoe statstsche Therodyak Naturwsseschafte Igeeurwsseschafte - Ferstudu Eergelehre - Fole 7

8 Therodyasches Syste Bespel: Rohrletug Sue aller aterelle Objekte außerhalb des Systes Syste * Eergelehre ** Wäreübertragug Systegreze (für Blazerug*) aterell agär Ugebug Stofftrasport Systehalt Zustadsverhalte* stoffgebudeer Trasport cht stoffgebudeer Trasport (z. B. Wäre**) - Ferstudu Eergelehre - Fole 8

9 Iterakto Syste - Ugebug Stofftrasport * Eergetrasport * stoffdcht stoffdurchlässg stoffgebude cht stoffgebude geschlossees Syste ausschleßlch cht stoffgebudeer Eergetrasport öglch offees Syste alle Eergetrasportfore öglch ere (thersche) Eerge ketsche Eerge potezelle Eerge echasche Eergefore Wäre** Trasport cht stoffgebudeer Eerge folge Teperaturdffereze Arbet Welle Kolbestage Schellkochtopf Zylder / Kolbe Luftballo Rohrletug Wäreübertrager Verdchter Turbe * Eergelehre ** Wäreübertragug - Ferstudu Eergelehre - Fole 9

10 Charakterserug vo Systee (-halte) Systehalt chesche Egeschafte physkalsche Egeschafte Ekopoetesyste Mehrkopoetesyste hoogees Syste heterogees Syste e chesch reer Stoff Gesch ehrerer (cht reagereder) Stoffe ortsuabhägge akroskopsche Stoffegeschafte ortsabhägge akroskopsche Stoffegeschafte Ephasesyste Mehrphasesyste Phase: Matere t glechäßger physkalscher Struktur ud chescher Zusaesetzug gasförg / flüssg / fest - Ferstudu Eergelehre - Fole 10

11 Etelug der Zustadsgröße Zustadsgröße Beschrebe Systezustad uabhägg vo desse Vorgeschchte extesv vo der Quattät des Systes abhägg (vo Masse oder Stoffege Syste) tesv uabhägg vo der Quattät des Systes (vo Masse oder Stoffege Syste) Volue V, ere Eerge U. d. R. Verwedug vo Großbuchstabe spezfsche ZG olare ZG extesve ZG zugeordet kee extesve ZG zugeordet p Druck Celsus Teperatur Kelv Teperatur T auf Masse bezoge z. B. spezfsches Volue Klebuchstabe v V/ auf Stoffege bezoge z. B. olares Volue v V/ Klebuchstabe t Querstrch - Ferstudu Eergelehre - Fole 11

12 Therodyascher Prozess ud Prozessgröße Syste Prozess 2 Syste Therodyasches Glechgewcht Prozess 1 Therodyasches Glechgewcht Zustad 1 Zustad 2 Bespel: Zu-/Abfuhr vo Wäre ud/oder Arbet 1. Wäretrasport über Systegreze: Trasport cht stoffgebudeer Eerge folge Teperaturutersched Wärestro Q / Itegral über Zet: Wäre Q 2. Trasport vo Arbet über Systegreze: Trasport cht stoffgebudeer Eerge bspw. durch Welle, Kolbe Arbetsstro = Lestug P / Itegral über Zet: Arbet Wäre ud Arbet vo Prozessbedguge (-verlauf) abhägg = Prozessgröße W - Ferstudu Eergelehre - Fole 12

13 Wchtge therodyasche Vokabel Prozess: statoär uabhägg vo der Zet statoär abhägg vo der Zet Prozess: reversbel rebugsfre, ukehrbar rreversbel rebugsbehaftet, cht ukehrbar Systegreze: adabat wäredcht, thersch deal solert, ke Wärestro arbetsdcht kee Arbet über Systegreze (z.b. Behälter t starre Wäde) - Ferstudu Eergelehre - Fole 13

14 Quattät vo Systee Quattät = Mege der Syste befdlche Atoe ud Moleküle Stoffege : [] = 1 kol = 6, Telche olare Masse M: uterschedlche Masse der Telche [M] = 1 kg/kol Masse : M für stoffdurchlässge Systee: d dt [] = 1 kol/s zetbezogee Größe, Kezechug: stro, Pukt d dt [] = 1 kg/s [] = 1 kg M - Ferstudu Eergelehre - Fole 14

15 - Ferstudu Eergelehre - Fole 15 Quatfzerug ees Stoffgesches aus =1,..k Kopoete Masseatel: k k 1 1 1,0 Stoffegeatel / Molatel: k k 1 1 1,0 schebare olare Masse (Idex M... Gesch): k M M M M 1 glt auch für Stoffströe

16 Allgeee For eer Blazglechug extesve Größe Z Z dz dt Z Q dz dt Z Z Z Q Vorzecheregelug: Z de Syste zugeführt a Syste verrchtet vo Syste abgeführt vo Syste verrchtet Specherug vo Z pro Zetehet Syste Sue aller stoffgebudee Ströe vo Z über de Systegreze Sue aller cht stoffgebudee Ströe vo Z über de Systegreze 4 Produkto vo Z Syste (Quellgled) - Ferstudu Eergelehre - Fole 16

17 Masseblaz Masse = Erhaltugsgröße E E d dt A A spezell: d dt allgee: d dt E A k 1 L jk1 j Masseerhaltug: 1, j k k 1, L Elassöffuge Auslassöffuge Syste gespecherte Masse pro Zet Sue aller etretede Masseströe Sue aller austretede Masseströe - Ferstudu Eergelehre - Fole 17

18 Voluestro Ströugskaal: Blde eer flächegettelte Geschwdgket A da Blazrau x A Voluestro: w (A) w 1 A w da t V V t x A t w A edesoale Ströug Pfropfeströug - Ferstudu Eergelehre - Fole 18

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