Inhaltsverzeichnis Allgemeine Grundlagen Fluide Phasen

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1 1. Allgemeine Grundlagen Energie-undStoffumwandlungen Energieumwandlungen Stoffumwandlungen Energie- und Stoffumwandlungen in technischen Prozessen AllgemeineSchlussfolgerungen DiethermodynamischeAnalyse DasthermodynamischeSystem DasSystemalsfluidePhase Prozess und Zustandsänderung Kontrollfragen Fluide Phasen Materiemenge und thermische Zustandsgrößen DieMateriemenge DasVolumen DerDruck DieTemperatur Reinstoffe DerGaszustand VerdampfungundKondensation DasNassdampfgebiet Kritischer Punkt und Tripelpunkt SchmelzenundErstarren DasgesamteZustandsgebiet Gemische VerdampfungundKondensation Verdunstung und Absorption Entmischung in flüssigengemischen SchmelzenundErstarreninGemischen ChemischeEigenschaften Stoffmodelle fürreinstoffe DieDampftafel... 84

2 VIII Inhaltsverzeichnis Gase bei niedrigen Drücken Flüssigkeiten Stoffmodelle fürgemische Partielle Größen Gasgemische Gas/Dampf-Gemische FlüssigeGemische Kontrollfragen Aufgaben Die Materiemengenbilanz Materiemengenbilanz bei thermischen Energie- und Stoffumwandlungen UmwandlungenreinerStoffe UmwandlungenvonGemischen Materiemengenbilanz bei chemischen Energie- und Stoffumwandlungen VollständigablaufendeReaktionen UnvollständigablaufendeReaktionen DieElementenbilanz Kontrollfragen Aufgaben Die Energiebilanz DieErscheinungsformender Energie MechanischeEnergieformen InnereEnergieundEnthalpie Die Energieform Wärme Energiebilanzgleichungen GeschlosseneSysteme OffeneSysteme Kreisprozesse Energiebilanzen bei thermischen Zustandsänderungen ProzessemitreinenStoffen ProzessemitGemischen Energiebilanzen bei chemischen Zustandsänderungen ThermischerundchemischerAnteil Die Standardbildungsenthalpie DerHeizwert DasEnergieflussbild Kontrollfragen Aufgaben

3 IX 5. Die Entropiebilanz DasNaturgesetzderUnsymmetrie TechnischeKonsequenzen Dissipation Die ZustandsgrößeEntropie EntropieundDissipation Entropie und Wärme Entropieproduktion bei Energietransfer über Temperatur-undDruckdifferenzen AtomistischeInterpretation Der 2.Hauptsatz Die Berechnung der Entropie aus Stoffmodellen Die Fundamentalgleichung DiethermodynamischeTemperatur ReineGase Reine Flüssigkeiten Reine Stoffe im gesamten Zustandsgebiet Gasgemische Gas/Dampf-Gemische FlüssigeGemische Chemische Zustandsänderungen Energiequalität ExergieundAnergie DieExergieeinesStoffstromes ExergieverlustundEntropieproduktion ExergetischeBewertung Kontrollfragen Aufgaben Modellprozesse für Energieumwandlungen Grundprozesse Reversible Strömungsprozesse Reversibel-isothermeArbeitsprozesse Reversibel-adiabateProzesse Die Umwandlung von Brennstoffenergie in Arbeit DasDampfkraftwerk DieGasturbine DasKombi-Kraftwerk DasStrahltriebwerk Verbrennungsmotoren Wärme- und Kälteerzeugung Die Wärmepumpe Kraft-Wärme-Kopplung Maschinenwirkungsgrade IsentropeWirkungsgrade

4 X Inhaltsverzeichnis PolytropeWirkungsgrade Kontrollfragen Aufgaben Modellprozesse für Stoffumwandlungen Grundprozesse Die Grundtypen der Ausgleichsprozesse DaschemischePotenzial Ausgleichsprozesse und Gleichgewicht in abgeschlossenensystemen Ausgleichsprozesse und Gleichgewicht in technischen Anlagen ThermodynamischeGleichgewichte Das Verdampfungs- und Kondensationsgleichgewicht Das Verdunstungs- und Absorptionsgleichgewicht DasReaktionsgleichgewicht ThermischeStoffumwandlungen Wärmeübertragung Die Verdunstung DieAbsorption DieRektifikation ChemischeStoffumwandlungen DerisothermeReaktor DeradiabateReaktor ReaktormitTemperaturprofil Apparatewirkungsgrade Wirkungsgrad eines Wärmeübertragers Wirkungsgrad einer thermischen Trennstufe Wirkungsgrad einer chemischen Stoffumwandlung Kontrollfragen Aufgaben Anhang A Stoffdaten TabelleA TabelleA TabelleA TabelleA TabelleA TabelleA Abbildung A Anhang B Wichtige Formeln B1 Stoffmodelle fürreinstoffe B2 Stoffmodelle fürgemische B3 Stoffmodelle für Phasen- und Reaktionsgleichgewichte

5 XI B4 Berechnung der Enthalpie und Entropie aus der thermischen Zustandsgleichung p = p(t,υ) B5 Materiemengenbilanzen B6 Energiebilanzen B7 Arbeit und Wärme bei quasistatischer Zustandsänderung B8 Isentrope und polytrope Zustandsänderungen idealer Gase B9 Verbrennung B10 BeiträgezurirreversiblenEntropieproduktion B11 Wirkungsgrade B12 Exergieformeln Anhang C Einheiten Anhang D Antworten auf die Kontrollfragen Anhang E Ergebnisse der Aufgaben Sachverzeichnis