Thermodynamik: Eine Einführung in Die Grundlagen Und Ihre Technischen Anwendungen

ISBN-13: 9783642533587 / Niemiecki / Miękka / 1962 / 432 str.

Hans Dieter Baehr; Hans Dieter Baehr

Opis

Dieses Buch ist aus meinen Vorlesungen an der Technischen Univer sitat Berlin entstanden. Es ist ein Lehrbuch fur Studenten zum Ge brauch neben und nach den Vorlesungen. Es durfte auch allen Inge nieuren nutzlich sein, die sich um ein Verstandnis der Grundlagen der Thermodynamik bemuhen. Grundlagen und technische Anwendungen der Thermodynamik werden etwa in dem Umfang behandelt, wie es an Technischen Hochschulen in einer Vorlesung uber zwei Semester ublich ist. Auf einigen Gebieten wurde die Darstellung durch die Aufnahme von Themen abgerundet, deren Behandlung nicht Aufgabe einer einfuhren den Grundvorlesung ist; sie sollen dem Studenten weitere Anwendungen der Thermodynamik zeigen und ihm Anregungen zu vertiefenden Studien geben. Bekanntlich rechnet man die Thermodynamik wegen der Eigenart ihrer Begriffsbildung und wegen der ihr eigentumlichen Methodik zu den schwierigeren Gebieten der Physik, die sich besonders dem An fanger nicht ohne Muhe erschliessen. Man hat haufig versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, dass man die Darstellung der all gemeinen Grundlagen eng mit den technischen Anwendungen verknupft."

Spis treści

1. Allgemeine Grundlagen.- 1.1 Inhalt und Bedeutung der Thermodynamik.- 1.2 System und Zustand.- 1.21 Das thermodynamische System.- 1.22 Gleichgewichtszustände und Zustandsgrößen.- 1.23 Intensive, extensive, spezifische und molare Zustandsgrößen.- 1.24 Phasen.- 1.25 Adiabate und diatherme Wände.- 1.26 Temperatur und thermisches Gleichgewicht.- 1.27 Thermometer und empirische Temperaturskalen.- 1.28 Die Temperaturskala des idealen Gasthermometers. CelsiusSkala.- 1.29 Die thermische Zustandsgleichung.- 1.3 Der thermodynamische Prozeß.- 1.31 Prozeß und Zustandsänderung.- 1.32 Nichtstatische und quasistatische Zustandsänderungen.- 1.33 Natürliche Prozesse.- 1.34 Reversible und irreversible Prozesse.- 1.35 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik als Prinzip der Irreversibilität.- 1.36 Quasistatische Zustandsänderungen und irreversible Prozesse.- 1.4 Offene Systeme.- 1.41 Stationäre Prozesse.- 1.42 Strömungsformen. Kontinuitätsgleichung.- 1.43 Der Impulssatz.- 1.44 Die Bewegungsgleichung der eindimensionalen Strömung.- 2. Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik.- 2.1 Energieformen.- 2.11 Arbeit.- 2.12 Volumenänderungsarbeit.- 2.13 Reibungsarbeit.- 2.14 Arbeit bei reversiblen und irreversiblen Prozessen.- 2.15 Arbeit bei adiabaten Systemen und innere Energie.- 2.16 Wärme.- 2.2 Der 1. Hauptsatz für geschlossene Systeme.- 2.21 Formulierungen des 1. Hauptsatzes.- 2.22 Innere Energie, Wärme und Arbeit.- 2.23 Einige historische Bemerkungen zum Begriff der Wärme.- 2.24 Die kalorische Zustandsgleichung.- 2.25 Die kalorische Zustandsgleichung idealer Gase.- 2.3 Der 1. Hauptsatz für offene Systeme.- 2.31 Technische Arbeit und Leistung.- 2.32 Die Berechnung der technischen Arbeit.- 2.33 Der 1. Hauptsatz für offene Systeme. Enthalpie.- 2.34 Die Enthalpie idealer Gase.- 2.35 Prozesse in offenen adiabaten Systemen. Drosselung.- 2.36 Mischungsprozesse.- 2.4 Der 1. Hauptsatz für Kreisprozesse.- 2.41 Kreisprozesse mit geschlossenen und offenen Systemen.- 2.42 Der 1. Hauptsatz für Kreisprozesse mit geschlossenen Systemen.- 2.43 Der 1. Hauptsatz für Kreisprozesse mit offenen Systemen.- 2.44 Die Wärmekraftmaschine.- 3. Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik.- 3.1 Reversible und irreversible Prozesse.- 3.11 Verschiedene Formulierungen des Prinzips der Irreversibilität.- 3.12 Bedingungen für reversible Prozesse. Innere und äußere Reversibilität.- 3.13 Reversible und irreversible Prozesse adiabater Systeme.- 3.2 Entropie und thermodynamische Temperatur.- 3.21 Die quantitative Formulierung des 2. Hauptsatzes.- 3.22 Die Definition der Entropie.- 3.23 Eigenschaften der Entropie für adiabate Systeme.- 3.24 Die thermodynamische Temperatur.- 3.25 Entropie und 2. Hauptsatz.- 3.26 Die Anwendung der Entropie auf offene Systeme.- 3.3 Entropie und Wärme.- 3.31 Entropie und 1. Hauptsatz f iir Prozesse mit quasistatischen Zustandsänderungen.- 3.32 Entropieströmung und Entropieerzeugung.- 3.33 Das T, s-Diagramm.- 3.4 Energieumwandlungen.- 3.41 Die Bedeutung der beiden Hauptsätze für die Beurteilung von Energieumwandlungen.- 3.42 Die Umwandlung von Wärme in Arbeit durch einen Kreisprozeß.- 3.43 Der Carnot-Faktor.- 3.44 Die irreversible Wärmekraftmaschine.- 3.45 Die technische Arbeitsfähigkeit. Exergie.- 3.46 Die Bewertung thermodynamischer Prozesse mit Hilfe der technischen Arbeitsfähigkeit.- 3.47 Der Exergieverlust irreversibler Prozesse mit quasistatischer Zustandsänderung.- 3.48 Das Exergie-Flugbild.- 4. Thermodynamische Eigenschaften reiner Stoffe.- 4.1 Die thermischen Zustandsgrößen reiner Stoffe.- 4.11 Die p, v, T-Fläche.- 4.12 Das p, T-Diagramm.- 4.13 Die thermische Zustandsgleichung der Gasphase.- 4.14 Die thermische Zustandsgleichung für Flüssigkeiten.- 4.15 Die heterogenen Zustandsgebiete.- 4.2 Das Naßdampfgebiet.- 4.21 Nasser Dampf.- 4.22 Die Dampfdruckkurve.- 4.23 Dampfgehalt und spez. Volumen.- 4.24 Spez. Entropie und spez. Enthalpie.- 4.25 Die Gleichung von CLAUSIUS-CLAPEYRON.- 4.26 Dampftafeln.- 4.3 Zustandsdiagramme realer Gase.- 4.31 Das T, s-Diagramm.- 4.32 Das i, -Diagramm. Exergiediagramme.- 4.33 Das p, i-Diagramm.- 4.4 Die Berechnung der kalorischen Zustandsgrößen realer Gase.- 4.41 Die Enthalpie als Funktion von p und T.- 4.42 Die Druckabhängigkeit der spez. Wärmekapazität cp.- 4.43 Die Entropie als Funktion von p und T.- 4.5 Der Joule-Thomson-Effekt.- 4.51 Die Drosselung realer Gase.- 4.52 Differentieller Joule-Thomson-Koeffizient. Inversionskurve.- 4.53 Der integrale Joule-Thomson-Koeffizient.- 4.54 Isotherme Drosselung.- 4.6 Ideale Gase.- 4.61 Thermische und kalorische Zustandsleichun.- 4.62 Die allgemeine Gaskonstante.- 4.63 Normzustand und Normkubikmeter.- 4.64 Die Molwärmen idealer Gase.- 4.65 Mittlere spez. Wärmekapazitäten.- 4.66 Isentrope und polytrope Zustandsänderungen idealer Gase.- 4.7 Der feste Zustand.- 4.71 Schmelzen und Erstarren.- 4.72 Sublimieren.- 4.73 Die spez. Wärmekapazität fester Körper.- 5. Prozesse in offenen Systemen.- 5.1 Strömungsprozesse.- 5.11 Wärmezufuhr und Wärmeabfuhr.- 5.12 Vernachlässigung der kinetischen Energie.- 5.13 Der Exergieverlust bei der Wärmeübertragung.- 5.2 Adiabate Strömungsprozesse.- 5.21 Allgemeine Gleichungen.- 5.22 Beschleunigte Strömung. Strömungswirkungsgrade.- 5.23 Verzögerte Strömung.- 5.24 Adiabate Rohrströmung.- 5.25 Der gerade Verdichtungsstoß.- 5.3 Strömungsprozesse mit isentroper Zustandsänderung.- 5.31 Die Schallgeschwindigkeit.- 5.32 Querschnittsflächen bei reibungsfreier Düsen- und Diffusorströmung.- 5.33 Der Sonderfall des idealen Gases.- 5.34 Strömungszustand in einer nicht erweiterten Düse bei verändertem Gegendruck.- 5.35 Strömungszustand in einer erweiterten (Laval-)Düse bei verändertem Gegendruck.- 5.4 Adiabate Arbeitsprozesse.- 5.41 Vernachlässigung der kinetischen Energie.- 5.42 Adiabate Expansion. Turbine.- 5.43 Arbeitsverlust bei nichtisentroper Expansion. Turbinenwirkungsgrad.- Seite 5.44 Adiabate Kompression. Verdichter.- 5.45 Arbeitsverlust, Exergieverlust und Reibungsarbeit.- 5.5 Nichtadiabate Arbeitsprozesse.- 5.51 Isotherme Verdichtung und Expansion.- 5.52 Ersatz der isothermen Verdichtung durch mehrstufige adiabate Verdichtung.- 6. Kreisprozesse für Wärmekraftmasehinen.- 6.1 Vergleichsprozesse.- 6.11 Allgemeines über reversible Kreisprozesse für Wärmekraftmaschinen.- 6.12 Vergleichsprozesse für Verbrennungskraftmaschinen.- 6.13 Der thermische Wirkungsgrad eines Kreisprozesses. Thermodynamische Mitteltemperaturen.- 6.14 Das Arbeitsverhältnis.- 6.2 Der Carnot-Prozeß.- 6.21 Allgemeines.- 6.22 Der Carnot-Prozeß als Vergleichsprozeß einer Dampfkraftanlage.- 6.23 Der Carnot-Prozeß als Vergleichsprozeß einer Gasturbinenanlage.- 6.3 Der Isobaren-Isentropen-Prozeß.- 6.31 Der Clausius-Rankine-Prozeß im Naßdampfgebiet.- 6.32 Der Clausius-Rankine-Prozeß mit Überhitzung.- 6.33 Der Joule-Prozeß als Vergleichsprozeß der Gasturbinen-Anlage.- 6.34 Wirkungsgrad und Arbeitsverhältnis des Joule-Prozesses.- 6.35 Der Vergleichsprozeß des Gasturbinen-Strahltriebwerks.- 6.4 Der Einfluß der Irreversibilitäten auf den Isobaren-IsentropenProzeß.- 6.41 Innere und äußere Irreversibilitäten.- 6.42 Die Exergieverluste beim irreversiblen Clausius-Rankine-Prozeß.- 6.43 Die Exergieverluste beim irreversiblen Joule-Prozeß.- 6.44 Vergleich zwischen Clausius-Rankine- und Joule-Prozeß.- 6.5 Verbesserungen des Isobaren-Isentropen-Prozesses.- 6.51 Regenerative Speisewasservorwärmung.- 6.52 Zwischenüberhitzung.- 6.53 Regenerativer Wärmeaustausch.- 6.54 Mehrstufige Verdichtung und Entspannung.- 7. Thermodynamik der Kälteerzeugung.- 7.1 Die Umkehrung der Wärmekraftmaschine.- 7.11 Kältemaschine und Wärmepumpe.- 7.12 Leistungszahl und Reversibilitätsgrad einer Kältemaschine.- 7.2 Kreisprozesse für Kaltdampf-Kältemaschinen.- 7.21 Kältemittel für Kaltdampf-Kältemaschinen.- 7.22 Die Umkehrung des Carnot-Prozesses.- 7.23 Der „praktische“ Vergleichsprozeß der Kaltdampf-Kältemaschine.- 7.24 Die Exergieverluste der Kälteanlage.- 7.3 Kälteerzeugung bei tiefen Temperaturen.- 7.31 Der Isobaren-Isothermen-Prozeß als Idealprozeß.- 7.32 Gas-Kälteprozeß mit isentroper Entspannung.- 7.33 Gas-Kälteprozeß mit Drosselung. Das Linde-Verfahren zur Luftverflüssigung.- 7.34 Die Philips-Gaskältemaschine.- 8. Gas- und Gas—Dampf-Gemische.- 8.1 Allgemeine Definitionen.- 8.11 Masse- und Molanteile.- 8.12 Partialdrücke.- 8.2 Gemische idealer Gase.- 8.21 Das Gesetz von DALTON.- 8.22 Volumenanteile.- 8.23 Die kalorischen Zustandsgrößen.- 8.24 Die Entropie des Gasgemisches.- 8.25 Die Irreversibilität des Mischungsprozesses.- 8.3 Gas-Dampf-Gemische. Feuchte Luft.- 8.31 Allgemeines.- 8.32 Feuchte Luft.- 8.33 Der Wassergehalt feuchter Luft.- 8.34 Ungesättigt, feuchte Luft.- 8.35 Gesättigte feuchte Luft.- 8.36 Relative Feuchtigkeit.- 8.37 Das spez. Volumen feuchter Luft.- 8.38 Die spez. Enthalpie feuchter Luft.- 8.4 Das x-Diagramm für Gas-Dampf-Gemische.- 8.41 Das Gebiet der ungesättigten feuchten Luft.- 8.42 Das Nebelgebiet.- 8.43 Änderung -des Gesamtdruckes.- 8.44 i, x-Diagramme für andere Gas-Dampf-Gemische.- 8.5 Anwendungen des i, x-Diagrammes.- 8.51 Erwärmung und Abkühlung.- 8.52 Mischung zweier Luftmengenströme.- 8.53 Zusatz von Wasser und Wasserdampf.- 9. Verbrennungsprozesse.- 9.1 Allgemeines.- 9.2 Mengenberechnungen bei vollständiger Verbrennung.- 9.21 Die Verbrennungsgleichungen.- 9.22 Gemische chemisch einheitlicher Stoffe.- 9.23 Feste und flüssige Brennstoffe.- 9.24 Feuerungskontrolle durch Abgasanalyse.- 9.3 Heizwert und theoretische Verbrennungstemperatur.- 9.31 Der Heizwert der Brennstoffe.- 9.32 Oberer und unterer Heizwert.- 9.33 Heizwert von Gemischen und Verbindungen.- 9.34 Das I, t-Diagramm und die Temperaturabhängigkeit des Heizwertes.- 9.35 Die theoretische Verbrennungstemperatur.- 9.4 Die thermodynamische Bewertung der Verbrennungsprozesse.- 9.41 Die reversible chemische Reaktion.- 9.42 Absolute Entropien. NERNsTsches Wärmetheorem.- 9.43 Die Exergie der Brennstoffe.- 9.44 Der Exergieverlust bei der adiabaten Verbrennung.- 9.45 Die Bewertung der Energieumwandlungen in Wärme- und Verbrennungskraftanlagen.- 10. Anhang: Größen und Einheiten der Thermodynamik. Tabellen.- 10.1 Größen und Größengleichungen.- 10.11 Dimension, Größe und Einheit.- 10.12 Größengleichungen.- 10.13 Grundgrößenarten und Grundeinheiten.- 10.14 Masse, Gewicht und Gewichtskraft.- 10.15 Die Stoffmenge und ihre Maße.- 10.2 Einheitensysteme.- 10.21 Einheiten und Einheitensysteme.- 10.22 Das Internationale Einheitensystem.- 10.23 Das Technische Einheitensystem.- 10.24 Einheitentafeln.- 10.3 Tabellen.- 10.31 Allgemeine Angaben.- 10.32 Eigenschaften dealer Gase.- 10.33 Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf.- 10.34 Stoffwerte für die Berechnung von Verbrennungsprozessen.