Kolumban Hutter. Thermodynamik. Eine Einführung. Zweite Auflage Mit 194 Abbildungen. Springer

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1 Kolumban Hutter Fluidund Thermodynamik Eine Einführung Zweite Auflage Mit 194 Abbildungen Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Historische Notizen und Abgrenzung des Fachgebietes Eigenschaften von Flüssigkeiten 3 2. Hydrostatik Der Flüssigkeitsdruck Grundgleichung der Hydrostatik Druckverteilung in einem dichtebeständigen, schweren Fluid Hydrostatischer Auftrieb schwimmender Körper Hydrostatik im beschleunigten Bezugssystem Druckverteilung in der Atmosphäre Hydrodynamik idealer Fluide Kinematische Grundbegriffe Bewegung, Geschwindigkeit Stromlinien, Bahnlinien, Streichlinien Massenbilanz, Kontinuität Impulsbilanz Die Bernoullische Gleichung Einfache Anwendungen der Bernoullischen Gleichung Globale Formulierung des Impulssatzes Anwendungen des Impulssatzes Reaktionskräfte in durchströmten Rohren Bordamündung Aufprallen eines Freistrahles auf eine Wand Mischvorgänge Wassersprung : Strömungen um unendlich lange Tragflügel Strömung durch ein periodisches Flügelgitter Strömung um einen Einzelflügel Drallbilanz Anwendungen des Drallsatzes Segnersches Wasserrad Eulersche Turbinengleichung 134

3 XII Inhaltsverzeichnis 4. Viskose Flüssigkeiten Dynamische Grundgleichungen viskoser Flüssigkeiten Newtonsche Fluide Dilatante und pseudoplastische, dichtebeständige Fluide Ebene Schichtenströmungen Anwendungen Couette-Viskosimeter Drehkegel-Viskosimeter Öldruckpolster Filmströmung Einfluß des Eigengewichtes bei der ebenen Poiseuille-Strömung Gleitlagertheorie Dreidimensionale Kriechströmung eines pseudo-plastischen Fluids mit freier Oberfläche Rohrströmungen Laminare Rohrströmungen Das Gesetz von Hagen-Poiseuille Laminare Strömung in zylindrischen Rohren allgemeinen Querschnitts Ausfluß aus einem Gefäß Einfluß der Rohrreibung auf den Ausfluß aus einem Behälter Turbulente Strömungen in Rohren Widerstandszahl Einiges zur Turbulenz nach Prandtl und von Kärmän Druckverlustberechnung in turbulenten Rohr Strömungen Thermodynamik Grundsätzliches sowie geschichtliche Bemerkungen Allgemeine Begriffe und Definitionen System Zustand, Prozeß Extensive, intensive, spezifische, molare Zustandsgröße Adiabate und diatherme Wände Empirische Temperatur, Gastemperatur, Temperaturskalen Thermische Zustandsgieichungen Ideales Gas Reale Gase Das phänomenologische Modell von van der Waals

4 Inhaltsverzeichnis XIII 6.4 Reversible und irreversible thermodynamische Prozesse Reversible Expansion und Verdichtung eines Gases Der erste Hauptsatz Mechanische Energien Der erste Hauptsatz Die kalorische Zustandsgieichung der Fluide Einfache Anwendungen des 1. Hauptsatzes Spezifische Wärmen bei realen Gasen Der zweite Hauptsatz - Prinzip der Irreversibilität Vorbemerkungen Der zweite Hauptsatz für einfache adiabate Systeme Verallgemeinerung des 2. HS für nicht-adiabate Systeme Anwendungen des zweiten Hauptsatzes Einfache Beispiele Auswertung des einfachen Entropieprinzips für eine wärmeleitende viskose Flüssigkeit Zustandsgieichungen Kanonische Zustandsgieichungen Spezifische Wärmen und andere thermodynamische Größen Anwendung auf ideale Gase Isentrope Prozesse in kalorisch idealen Gasen Gasdynamik Einleitende Bemerkungen Ausbreitung kleiner Störungen in einem Gas Grundgleichungen Ebene Wellen und Kugelwellen Eigenschwingungsansatz nach Bernoulli Stationäre, isentrope Stromfadentheorie Stoßtheorie Grundsätzliches Sprungbedingungen Stationäre Stöße bei einfachen Fluiden unter adiabaten Bedingungen Dimensionsanalyse Maß-Systeme und Dimensionen Theorie der dimensionsbehafteten Gleichungen Dimensionshomogenität Das Theorem von Buckingham Systematische Berechnung von dimensionslosen Produkten 388

5 XIV Inhaltsverzeichnis 8.3 Algebraische Theorie der Dimensionsanalyse Transformation von Grundeinheiten Exakte Definition der Dimensionshomogenität Kalkül der dimensionslosen Produkte Theorem von Buckingham Beweis des Theorems von Buckingham Anwendungen der Theorie Ähnlichkeit und Modellversuche Theorie Anwendungen 428 Anhang 431 A Vektoranalysis und Integralsätze 431 A.l Der Gradient 431 A.2 Der Gaußsche Satz und die Divergenz 433 A.3 Der Stokessche Satz und die Rotation 439 Literaturverzeichnis 445 Index 447