Kinetische Energie

Grundlagen der Thermodynamik
Teil 2
25.06.2011 – 10H00
Energie- und Verfahrenstechnik AG
Agenda
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Potentielle Energie
Kinetische Energie
Polytrop
Isentrop
Wärmekapazität
Energiebilanz eines abgeschlossenen Systems
Erster Hauptsatz
- Isobarer Prozess
- Isochorer Prozess
- Isothermer Prozess
- Isentrop
Potentielle Energie
ist eine der Formen der Energie in der
Physik. Es handelt sich dabei um
diejenige Energie, welche einem Körper
durch seine Position oder Lage in einem
konservativen Kraftfeld innewohnt.
E pot  m  g  h
Spezifische Potenziel energie
Quelle: www.chemgapedia.de
e pot 
E pot
m
 g h
Kinetische Energie
ist die Energie, die ein Objekt aufgrund
seiner Bewegung enthält. Sie entspricht
der Arbeit, die aufgewendet werden
muss, um das Objekt aus der Ruhe in
die momentane Bewegung zu
versetzen.
Ekin
c2
 m
2
Spezifische Kinetische Energie
eKin
Ekin
C2


m
2
Polytrop
bezeichnet die allgemeine Form einer
thermodynamischen
Zustandsänderung eines idealen
Gases, für
P V  konst
n
Die Sonderfälle der polytropen
Zustandsänderung sind:
n = 0 : isobar
n = 1 : isotherm
n → ∞ : isochor
Isentrop
n=
: isentrop oder auch adiabat-reversibel
eine Zustandsänderung der Gase, bei der sich die Entropie
nicht verändert, als isentrop bezeichnet. Ein adiabatisch
reversibler Prozess ist immer auch isentrop, die Umkehrung
gilt aber nicht.
Wärmekapazität
Q
Q=m*c*dT
Q12  m  Cv  (T2  T1 )
Q12  m  Cv  (T2  T1 )
Erster Hauptsatz
jedes System besitzt eine innere Energie U (=extensive Zustandsgröße). Diese kann sich
nur durch den Transport von Energie in Form von Arbeit W und/oder Wärme Q über die
Grenze des Systems ändern
ruhende System
dU  Q  W
Beim bewegten System kommen die äußeren Energien Ea (potentielle und
kinetische Energie)
dU  dEa  Q  W
Energiebilanz eines abgeschlossenen Systems
Die Energie eines abgeschlossenen Systems bleibt
unverändert. Verschiedene Energieformen können sich
demnach ineinander umwandeln, aber Energie kann
weder aus dem Nichts erzeugt noch kann sie vernichtet
werden
dU  dEa  Q  W
(U 2  Eep 2  Ekin2 )  (U1  Eep1  Ekin1 )  Q12  W12
Energiebilanz eines abgeschlossenen Systems (1)
U 2  U1  Q12  W12


du
 Q W
dt
U 2  U1 Q12 W12


m
m
m

u  q12  w12
Isobarer Prozess
2
dp= 0 und
W 1 2

pdV
1

W12   p(V2  V1 )
U 2  U1  Q12  p(V2  V1 )

Q12  U 2  pV2  (U1  pV1 )
Q12  H 2  H1  m  C p  (T2  T1 )
Isochorer Prozess
dV= 0

W12  0
U 2  U1  Q12
Q12  m  Cv  (T2  T1 )
Isothermer Prozess
dT = 0

2
Q12 

1
U 2  U1  Q12  W12
V1
pdV  p1V1 ln
V2
Isentrop
ds=0  Q = 0
W12  p V k  p1 V1k  p2 V2k  konst
W12  U 2  U1  m  cv (T2  T1 )