inhalt_thermodynamik_I-II_ - Universität der Bundeswehr
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UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner Thermodynamik I/II Inhalt 1. Einführung 1.1. Was ist Technische Thermodynamik - Beispiele 1.2. Technische Thermodynamik – Definition und Abgrenzung 1.3. Systematische Einteilung der Untergebiete 2. Konzepte der phänomenologischen Thermodynamik 2.1. Gleichgewichts-Thermodynamik 2.2. Thermodynamische Systeme 2.2.1. Abgeschlossenes System 2.2.2. Geschlossenes System 2.2.3. Offenes System 2.3. Thermodynamische Zustandsgrößen 2.3.1. Extensive Zustandsgrößen 2.3.2. Intensive Zustandsgrößen 2.3.3. Spezifische Zustandsgrößen 2.4. Thermodynamisches Gleichgewicht 2.5. Thermodynamische Prozesse 2.5.1. Idealprozesse – reversible Prozesse 2.5.2. Reale Prozesse – irreversible Prozesse 3. Druck und Temperatur – phänomenologische Einführung 3.1. Thermodynamischer Druck UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 3.1.1. Definition des thermodynamischen Drucks 3.1.2. Meßvorschrift 3.2. Temperatur 3.2.1. Definition der thermodynamischen Temperatur 3.2.2. Meßvorschrift mittels Druckmessung 3.2.3. Gasthermometer 3.2.4. Absoluttemperatur 3.2.5. Kelvinskala und andere Temperaturskalen 3.3. Thermische Zustandsgleichung des idealen Gases 4. Erster Hauptsatz 4.1. Massenerhaltung im offenen System 4.2. Energieerhaltungsprinzip 4.3. Energieerhaltung in Mechanik – kinetische und potentielle Energie 4.4. Energieformen der Thermodynamik 4.4.1. Volumenarbeit 4.4.2. Reibungs- / Dissipationsarbeit 4.4.3. Innere Energie 4.4.4. Wärme 4.4.5. Erster Hauptsatz im ruhenden geschlossenen System 4.5. Thermodynamische Prozesse mit Arbeit und Wärme UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 4.5.1. Berechnung der Arbeit 4.5.2. Berechnung der Wärme im Kreisprozeß mit 1. Hauptsatz 4.5.3. Messung der Wärme mittels Dissipationsarbeit 4.6. Einschub: Mathematische Eigenschaften (I) 4.6.1. Partielle Ableitungen 4.6.2. Höhenlinien 4.6.3. Kettenregel für partielle Ableitungen 4.6.4. Schwarz’scher Satz 4.6.5. Kreisprozesse und Schwarz’scher Satz mit Zustandsgrößen U,p,V,T 4.6.6. Wegintegrale 4.6.7. Wegintegrale und Kreisprozesse mit Zustandsgrößen 4.7. Generalisierte Arbeit 4.7.1. Volumenänderungsarbeit 4.7.2. Wellenarbeit 4.7.3. Elektrische Arbeit in Batterie / Kondensator 4.7.4. Magnetische Arbeit 4.7.5. Generalisierte Form der Arbeit 4.7.6. Energiebilanz mit verschiedenen Energieformen 4.8. Offenes System 4.8.1. Systemgrenze / Kontrollvolumen 4.8.2. Massenbilanz 4.8.3. Energiebilanz 4.8.4. Strömungsarbeit 4.8.5. Konsequenzen des ersten Hauptsatzes im offenen System 4.8.5.1. 4.8.5.2. 4.8.5.3. Energiebilanz für instationäre Prozesse im offenen System mit starrer Systemgrenze Energiebilanz für stationäre Prozesse mit mehreren Zu- / Abflüssen Energiebilanz für stationäre Prozesse mit einem Zu- / Abfluß 4.8.6. Enthalpie UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 4.8.7. Technische Arbeit bei reversibler Zustandsänderung im System 4.8.8. Beispiele 4.8.8.1. 4.8.8.2. 4.8.8.3. 4.8.8.4. Wasserkraft-Turbine Ansaugen in Strömungsmaschine aus der Umgebung Adiabate Drossel Düse und Diffusor 4.8.9. Interpretation der technischen Arbeit im p-v-Diagramm 4.8.10. Kreisprozeß in reversibler stationärer Strömungsmaschine 4.8.11. Wirkungsgrade von Kreisprozessen 4.8.11.1. 4.8.11.2. 4.8.11.3. 4.9. Thermische Strömungsmaschine Wärmepumpe Kühlschrank Zusammenfassung erster Hauptsatz 5. Ideales Gas 5.1. Thermische Zustandsgleichung (Vertiefung) 5.1.1. Überströmversuch von Joule 5.1.2. Innere Energie 5.1.3. Spezifische Wärmekapazitäten 5.1.3.1. 5.1.3.2. 5.2. Bei konstantem Volumen: cv Bei konstantem Druck: cp Exkurs in kinetische Gastheorie: cv von idealen Gasen 5.2.1. Innere Energie als Summe der kinetischen Energien der Teilchen 5.2.2. Herleitung der Druckkraft 5.2.3. Gleichverteilungssatz und mittlere Gasgeschwindigkeit 5.2.4. Arbeit des bewegten Kolbens 5.2.5. spezifische Wärmekapazität einatomiger Gase 5.2.6. spezifische Wärmekapazität mehratomiger Gase 5.2.7. Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazitäten 5.3. Konstante spezifische Wärmekapazität – perfektes Gas UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 5.3.1. Relationen zwischen Zustandsgrößen für quasistatische Prozesse 5.3.1.1. 5.3.1.2. 5.3.1.3. 5.3.1.4. adiabat-reversibler = isentroper Prozeß isothermer Prozeß isobarer Prozeß isochorer Prozeß 5.3.2. Polytrope Zustandsänderung 5.3.2.1. 5.3.2.2. 5.3.2.3. 5.3.2.4. Definition des Polytropen-Exponenten Polytropen-Exponenten für isentrope, isotherme, isobare, isochore Prozesse Volumenarbeit bei polytroper Zustandsänderung Technische Arbeit und Wärme in polytropen Zustandsänderungen 5.3.3. Instationäre Analyse des Joule-Versuchs (Vertiefung) 5.4. Mischungen idealer Gase 5.4.1. Massenbruch, Partialdruck, Partialvolumen 5.4.2. Gleichgewichtsbedingungen 5.4.3. Zustandsgleichung idealer Gasgemische 5.4.3.1. 5.4.3.2. 5.4.3.3. Gaskonstante Spezifische Wärme Mischenthalpie, Mischentropie 5.4.4. Feuchte Luft 6. Eigenschaften realer Gase 6.1. Drosselung realer Gase und Joule – Thomson Effekt 6.2. Zustandsgleichung realer Gase 6.2.1. Realgasfaktor Z 6.2.2. Virialentwicklung 6.3. van-der-Waals-Zustandsgleichung 6.3.1. Eigenvolumen und Kohäsionsdruck 6.3.2. dimensionslose Form 6.4. Weitere analytische Zustandsgleichungen 6.5. Erweitertes Korrespondenzprinzip 6.6. Mischungen realer Gase - Einführung UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 7. Zweiter Hauptsatz 7.1. Motivation - Irreversible Prozesse 7.2. Formulierungen des 2. Hauptsatzes (Clausius, Planck) 7.3. Äquivalenz der Formulierungen von Clausius und Planck 7.4. Formulierungen des 2. Hauptsatzes (Clausius, Planck) 7.5. Konsequenz der Planck-Formulierung für thermischen Wirkungsgrad 7.6. Identifikation von Irreversibilitäten 7.6.1. Beispiel isochores Rühren 7.6.2. Beispiel Wärmeleitung 7.6.3. Beispiel Überströmen in evakuierten Behälter 7.6.4. Beispiel isochores Rühren 7.7. Reversible Prozesse 7.7.1. Isothermer Wärmeübergang 7.7.2. quasistatische adiabate Zustandsänderung 7.8. Carnot-Folgesätze 7.9. Thermischer Wirkungsgrad des Carnot-Zyklus 7.10. Thermodynamische Temperaturskala 7.11. Wärmemengen in reversiblen Kreisprozessen 7.12. Einführung der Zustandsgröße Entropie in reversiblen Prozessen 8. Zustandsgröße Entropie UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 8.1. Entropieänderung in irreversiblen Prozessen 8.2. Kombination erster und zweiter Hauptsatz 8.3. Kanonische Zustandsgleichung 8.4. Erreichbarkeit von Zuständen im geschlossenen System 8.5. Axiomatische Einführung der Entropie 8.6. Entropiebilanz im offenen System 8.7. Berechnung von Entropie durch Ersatzprozess 8.8. Produktion von Entropie durch Irreversibilitäten 8.9. Entropie des idealen und perfekten Gases 8.10. Entropie des inkompressiblen Mediums 8.11. Entropie als Koordinate 8.11.1. T-s-Diagramm 8.11.2. Interpretation der Flächen im T-s-Diagramm 8.11.3. Isobaren und Isochoren im T-s-Diagramm (ideales Gas) 8.12. Entropie-Bilanz für Gesamtsystem mit Subsystemen 8.13. Mikroskopische Interpretation der Entropie 8.14. Entropie-Analyse der thermischen Ausgleichsprozesses 8.15. Zusammenfassung Entropie 9. Legendre-Transformationen und Gibbs-Funktionen 9.1. Enthalpie 9.2. Freie Energie 9.3. Freie Enthalpie – Gibbs Funktion 10. Technische Kreisprozesse mit gasförmigem Arbeitsmittel 10.1. Beispiele für Anwendungen 10.2. Eigenschaften von technischen Kreisprozessen UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 10.2.1. Kreisprozeß-Wirkungsgrad 10.2.2. Verdichter- und Turbinenwirkungsgrad 10.3. Idealprozesse mit maximalem Wirkungsgrad 10.3.1. Carnot-Prozeß 10.3.2. Stirling-Prozeß 10.3.2.1. 10.3.2.2. Prinzipprozeß Technische Realisierung: Philips-Motor 10.3.3. Ericsson-Prozeß 10.3.4. Vergleich der Idealprozesse 10.4. Gasturbinen-Prozeß 10.4.1. einfacher Joule-Brayton-Prozeß 10.4.2. Modifikationen des einfachen Joule-Prozesses 10.4.2.1. 10.4.2.2. 10.4.2.3. Wiederaufheizen in Turbine Regeneratives Vorheizen Zwischenkühlung im Verdichter 10.5. Otto-Prozeß 10.6. Diesel-Prozeß 11. Physikalische Eigenschaften realer Stoffe 11.1. Aggregatzustände und Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen 11.2. Phasenbegriff 11.2.1. einphasige Systeme 11.2.2. mehrphasige Systeme 11.2.3. Begriff reine Substanz – Substanzgemische 11.2.4. Gibbs’sche Phasenregel 11.2.5. Konsequenzen der Gibbs’schen Phasenregel 11.2.5.1. 11.2.5.2. 11.2.5.3. Zustandsfläche p(T,v) Dampfdruckkurve Tripelpunkt / Tripellinie 11.3. PvT – Fläche für reale Stoffe UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 11.3.1. Normale Zustandsfläche 11.3.2. Zustandsfläche von Wasser 11.3.3. p-v-Diagramm mit Isothermen 11.3.4. T-v-Diagramm mit Isobaren 11.3.5. p-T-Diagramm mit Sublimations- / Schmelz- / Dampfdruckkurve 11.3.6. kritischer Punkt und überkritische Zustände 11.4. Spezifische Wärmekapazität 11.4.1. Spezifische Wärmekapazität cv 11.4.2. Spezifische Wärmekapazität cp 11.4.3. Spezifische Wärmekapazität c in inkompressiblen Medien 11.5. Zustandsfläche im T-s-Diagramm 11.6. Weitere Zustandsflächen 11.6.1. Zustandsfläche im h-s-Diagramm 11.6.2. Zustandsfläche im Log(p)-h-Diagramm 11.7. Maxwell-Beziehungen 11.8. Gleichung von Clausius-Clapeyron 11.9. Dampfgehalt 11.10. Benutzung von Dampftabellen 12. 11.10.1. Tabellen für überhitzten Dampf / unterkühlte Flüssigkeit 11.10.2. Tabellen für gesättigte Flüssigkeit / gesättigten Dampf Kreisprozesse mit Phasenwechsel 12.1. Rankine-Prozeß 12.1.1. einfacher Rankine-Prozeß 12.1.2. Modifikationen des Rankine-Prozesses 12.1.2.1. 12.1.2.2. 12.1.2.3. Wiederaufheizen in Turbine Regeneratives Vorheizen Zwischenkühlung im Verdichter 12.2. Kombinationsprozesse UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 12.3. Umkehrung des Rankine-Prozesses: Klimaanlage, Wärmepumpe 12.4. Modellierung von Kreisprozessen in realen Energieanlagen 13. Exergie und Anergie 13.1. Beschränkte Umwandelbarkeit von Energieformen in Umgebung 13.2. Definition von Exergie und Anergie 13.3. Exergie der Arbeit 13.4. Exergie und Anergie der inneren Energie 13.5. Exergie eines Zustands im geschlossenen System 13.6. Interpretation der Exergie-Anteile 13.6.1. Exergie der Wärme und der Volumenarbeit 13.6.2. Exergievernichtung 13.6.3. Exergie im T-s-Diagramm 13.7. Instationäre Exergiebilanz im geschlossenen System 13.8. Sankey-Diagramm der Exergie 13.9. Exergiebilanz im stationären offenen System 13.10. Exergie des Stoffstroms 13.11. Interpretation der Stoffstrom-Exergie im p-v-Diagramm 13.12. Exergetische Wirkungsgrade 13.13. Berechnung von Exergie-Bilanzen 14. Thermodynamische Aspekte kompressibler Strömung 14.1. Definitionen und Schallgeschwindigkeit / Machzahl 14.2. 1-D Stromfadentheorie in Düsen und Diffusoren 14.3. Senkrechter Stoß 14.4. Stromfaden mit perfektem Gas 14.5. Rohr mit Wärmezufuhr UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner Stand: April 2002 Thermodynamik I / II - Inhaltsverzeichnis 1. 2. Einführung 1.1. Was ist Technische Thermodynamik - Beispiele 1.2. Technische Thermodynamik – Definition und Abgrenzung 1.3. Systematische Einteilung der Untergebiete Konzepte der phänomenologischen Thermodynamik 2.1. Gleichgewichts-Thermodynamik 2.2. Thermodynamische Systeme 2.2.1. Abgeschlossenes System 2.2.2. Geschlossenes System 2.2.3. Offenes System 2.3. Thermodynamische Zustandsgrößen 2.3.1. Extensive Zustandsgrößen 2.3.2. Intensive Zustandsgrößen 2.3.3. Spezifische Zustandsgrößen 2.4. Thermodynamisches Gleichgewicht 2.5. Thermodynamische Prozesse 2.5.1. Idealprozesse – reversible Prozesse 2.5.2. Reale Prozesse – irreversible Prozesse 3. Druck und Temperatur – phänomenologische Einführung 3.1. Thermodynamischer Druck 3.1.1. Definition des thermodynamischen Drucks 3.1.2. Meßvorschrift 3.2. Temperatur 3.2.1. Definition der thermodynamischen Temperatur 3.2.2. Meßvorschrift mittels Druckmessung 3.2.3. Gasthermometer 3.2.4. Absoluttemperatur 3.2.5. Kelvinskala und andere Temperaturskalen 3.3. 4. Thermische Zustandsgleichung des idealen Gases Erster Hauptsatz 4.1. Massenerhaltung im offenen System 4.2. Energieerhaltungsprinzip 4.3. Energieerhaltung in Mechanik – kinetische und potentielle Energie 4.4. Energieformen der Thermodynamik 4.4.1. Volumenarbeit 4.4.2. Reibungs- / Dissipationsarbeit 4.4.3. Innere Energie 4.4.4. Wärme UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 4.4.5. Erster Hauptsatz im ruhenden geschlossenen System 4.5. Thermodynamische Prozesse mit Arbeit und Wärme 4.5.1. Berechnung der Arbeit 4.5.2. Berechnung der Wärme im Kreisprozeß mit 1. Hauptsatz 4.5.3. Messung der Wärme mittels Dissipationsarbeit 4.6. Einschub: Mathematische Eigenschaften (I) 4.6.1. Partielle Ableitungen 4.6.2. Höhenlinien 4.6.3. Kettenregel für partielle Ableitungen 4.6.4. Schwarz’scher Satz 4.6.5. Kreisprozesse und Schwarz’scher Satz mit Zustandsgrößen U,p,V,T 4.6.6. Wegintegrale 4.6.7. Wegintegrale und Kreisprozesse mit Zustandsgrößen 4.7. Generalisierte Arbeit 4.7.1. Volumenänderungsarbeit 4.7.2. Wellenarbeit 4.7.3. Elektrische Arbeit in Batterie / Kondensator 4.7.4. Magnetische Arbeit 4.7.5. Generalisierte Form der Arbeit 4.7.6. Energiebilanz mit verschiedenen Energieformen 4.8. Offenes System 4.8.1. Systemgrenze / Kontrollvolumen 4.8.2. Massenbilanz 4.8.3. Energiebilanz 4.8.4. Strömungsarbeit 4.8.5. Konsequenzen des ersten Hauptsatzes im offenen System 4.8.6. Enthalpie 4.8.7. Technische Arbeit bei reversibler Zustandsänderung im System 4.8.8. Beispiele 4.8.9. Interpretation der technischen Arbeit im p-v-Diagramm 4.8.10. Kreisprozeß in reversibler stationärer Strömungsmaschine 4.8.11. Wirkungsgrade von Kreisprozessen 4.9. 5. Zusammenfassung erster Hauptsatz Ideales Gas 5.1. Thermische Zustandsgleichung (Vertiefung) 5.1.1. Überströmversuch von Joule 5.1.2. Innere Energie 5.1.3. Spezifische Wärmekapazitäten 5.2. Exkurs in kinetische Gastheorie: cv von idealen Gasen 5.2.1. Innere Energie als Summe der kinetischen Energien der Teilchen 5.2.2. Herleitung der Druckkraft 5.2.3. Gleichverteilungssatz und mittlere Gasgeschwindigkeit 5.2.4. Arbeit des bewegten Kolbens 5.2.5. spezifische Wärmekapazität einatomiger Gase 5.2.6. spezifische Wärmekapazität mehratomiger Gase 5.2.7. Temperaturabhängigkeit der spezifischen Wärmekapazitäten UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 5.3. Konstante spezifische Wärmekapazität – perfektes Gas 5.3.1. Relationen zwischen Zustandsgrößen für quasistatische Prozesse 5.3.2. Polytrope Zustandsänderung 5.3.3. Instationäre Analyse des Joule-Versuchs (Vertiefung) 5.4. Mischungen idealer Gase 5.4.1. Massenbruch, Partialdruck, Partialvolumen 5.4.2. Gleichgewichtsbedingungen 5.4.3. Zustandsgleichung idealer Gasgemische 5.4.4. Feuchte Luft 6. Eigenschaften realer Gase 6.1. Drosselung realer Gase und Joule – Thomson Effekt 6.2. Zustandsgleichung realer Gase 6.2.1. Realgasfaktor Z 6.2.2. Virialentwicklung 6.3. van-der-Waals-Zustandsgleichung 6.3.1. Eigenvolumen und Kohäsionsdruck 6.3.2. dimensionslose Form 7. 6.4. Weitere analytische Zustandsgleichungen 6.5. Erweitertes Korrespondenzprinzip 6.6. Mischungen realer Gase - Einführung Zweiter Hauptsatz 7.1. Motivation - Irreversible Prozesse 7.2. Formulierungen des 2. Hauptsatzes (Clausius, Planck) 7.3. Äquivalenz der Formulierungen von Clausius und Planck 7.4. Formulierungen des 2. Hauptsatzes (Clausius, Planck) 7.5. Konsequenz der Planck-Formulierung für thermischen Wirkungsgrad 7.6. Identifikation von Irreversibilitäten 7.6.1. Beispiel isochores Rühren 7.6.2. Beispiel Wärmeleitung 7.6.3. Beispiel Überströmen in evakuierten Behälter 7.6.4. Beispiel isochores Rühren 7.7. Reversible Prozesse 7.7.1. Isothermer Wärmeübergang 7.7.2. quasistatische adiabate Zustandsänderung 8. 7.8. Carnot-Folgesätze 7.9. Thermischer Wirkungsgrad des Carnot-Zyklus 7.10. Thermodynamische Temperaturskala 7.11. Wärmemengen in reversiblen Kreisprozessen 7.12. Einführung der Zustandsgröße Entropie in reversiblen Prozessen Zustandsgröße Entropie UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 8.1. Entropieänderung in irreversiblen Prozessen 8.2. Kombination erster und zweiter Hauptsatz 8.3. Kanonische Zustandsgleichung 8.4. Erreichbarkeit von Zuständen im geschlossenen System 8.5. Axiomatische Einführung der Entropie 8.6. Entropiebilanz im offenen System 8.7. Berechnung von Entropie durch Ersatzprozess 8.8. Produktion von Entropie durch Irreversibilitäten 8.9. Entropie des idealen und perfekten Gases 8.10. Entropie des inkompressiblen Mediums 8.11. Entropie als Koordinate 8.11.1. T-s-Diagramm 8.11.2. Interpretation der Flächen im T-s-Diagramm 8.11.3. Isobaren und Isochoren im T-s-Diagramm (ideales Gas) 8.12. Entropie-Bilanz für Gesamtsystem mit Subsystemen 8.13. Mikroskopische Interpretation der Entropie 8.14. Entropie-Analyse der thermischen Ausgleichsprozesses 8.15. Zusammenfassung Entropie 9. Legendre-Transformationen und Gibbs-Funktionen 9.1. Enthalpie 9.2. Freie Energie 9.3. Freie Enthalpie – Gibbs Funktion 10. Technische Kreisprozesse mit gasförmigem Arbeitsmittel 10.1. Beispiele für Anwendungen 10.2. Eigenschaften von technischen Kreisprozessen 10.2.1. Kreisprozeß-Wirkungsgrad 10.2.2. Verdichter- und Turbinenwirkungsgrad 10.3. Idealprozesse mit maximalem Wirkungsgrad 10.3.1. Carnot-Prozeß 10.3.2. Stirling-Prozeß 10.3.3. Ericsson-Prozeß 10.3.4. Vergleich der Idealprozesse 10.4. Gasturbinen-Prozeß 10.4.1. einfacher Joule-Brayton-Prozeß 10.4.2. Modifikationen des einfachen Joule-Prozesses 10.5. Otto-Prozeß 10.6. Diesel-Prozeß 11. Physikalische Eigenschaften realer Stoffe UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 11.1. Aggregatzustände und Eigenschaften von Festkörpern, Flüssigkeiten, Gasen 11.2. Phasenbegriff 11.2.1. einphasige Systeme 11.2.2. mehrphasige Systeme 11.2.3. Begriff reine Substanz – Substanzgemische 11.2.4. Gibbs’sche Phasenregel 11.2.5. Konsequenzen der Gibbs’schen Phasenregel 11.3. PvT – Fläche für reale Stoffe 11.3.1. Normale Zustandsfläche 11.3.2. Zustandsfläche von Wasser 11.3.3. p-v-Diagramm mit Isothermen 11.3.4. T-v-Diagramm mit Isobaren 11.3.5. p-T-Diagramm mit Sublimations- / Schmelz- / Dampfdruckkurve 11.3.6. kritischer Punkt und überkritische Zustände 11.4. Spezifische Wärmekapazität 11.4.1. Spezifische Wärmekapazität cv 11.4.2. Spezifische Wärmekapazität cp 11.4.3. Spezifische Wärmekapazität c in inkompressiblen Medien 11.5. Zustandsfläche im T-s-Diagramm 11.6. Weitere Zustandsflächen 11.6.1. Zustandsfläche im h-s-Diagramm 11.6.2. Zustandsfläche im Log(p)-h-Diagramm 11.7. Maxwell-Beziehungen 11.8. Gleichung von Clausius-Clapeyron 11.9. Dampfgehalt 11.10. Benutzung von Dampftabellen 11.10.1. Tabellen für überhitzten Dampf / unterkühlte Flüssigkeit 11.10.2. Tabellen für gesättigte Flüssigkeit / gesättigten Dampf 12. Kreisprozesse mit Phasenwechsel 12.1. Rankine-Prozeß 12.1.1. einfacher Rankine-Prozeß 12.1.2. Modifikationen des Rankine-Prozesses 12.2. Kombinationsprozesse 12.3. Umkehrung des Rankine-Prozesses: Klimaanlage, Wärmepumpe 12.4. Modellierung von Kreisprozessen in realen Energieanlagen 13. Exergie und Anergie 13.1. Beschränkte Umwandelbarkeit von Energieformen in Umgebung 13.2. Definition von Exergie und Anergie 13.3. Exergie der Arbeit 13.4. Exergie und Anergie der inneren Energie 13.5. Exergie eines Zustands im geschlossenen System UNIVERSITÄT DER BUNDESWEHR MÜNCHEN Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik Institut für Thermodynamik Univ.-Prof. Dr. rer. nat. M. Pfitzner 13.6. Interpretation der Exergie-Anteile 13.6.1. Exergie der Wärme und der Volumenarbeit 13.6.2. Exergievernichtung 13.6.3. Exergie im T-s-Diagramm 13.7. Instationäre Exergiebilanz im geschlossenen System 13.8. Sankey-Diagramm der Exergie 13.9. Exergiebilanz im stationären offenen System 13.10. Exergie des Stoffstroms 13.11. Interpretation der Stoffstrom-Exergie im p-v-Diagramm 13.12. Exergetische Wirkungsgrade 13.13. Berechnung von Exergie-Bilanzen 14. Thermodynamische Aspekte kompressibler Strömung 14.1. Definitionen und Schallgeschwindigkeit / Machzahl 14.2. 1-D Stromfadentheorie in Düsen und Diffusoren 14.3. Senkrechter Stoß 14.4. Stromfaden mit perfektem Gas 14.5. Rohr mit Wärmezufuhr
