Barth F-M. Thermodynamik für Maschinenbauer

Oldenbourg Wissenschaftsverlag GmbH, 2012. XIV, 211 p. — ISBN: 978-3-486-70772-4, eISBN 978-3-486-71490-6.Dieses Lehrbuch wurde im engen Dialog mit Studierenden entwickelt, um den Einstieg in eines der wichtigsten und auch schwersten Fächer der Ingenieurwissenschaften, die Thermodynamik, unterstützend zu begleiten. Aufgrund seiner langjährigen Erfahrung als Dozent und als Senior Project Manager in der Industrie gelingt es dem Autor, die thermodynamische Begriffswelt besonders anschaulich zu vermitteln und Idealisierungen von Systemen zur vereinfachten Berechnung realer Prozesse zu erläutern. Der Leser erhält ein grundlegendes Verständnis für thermodynamische Vorgänge in Gasen, Flüssigkeiten und festen Körpern. Er lernt, wärmetechnische Problemstellungen theoretisch zu erfassen, in der Wirkungsweise zu analysieren und Lösungen praxisnah zu erarbeiten. Praktische Anwendungsbeispiele und Aufgaben mit methodischen Lösungen tragen zum tieferen Verständnis des Lehrstoffes bei.Inhaltsverzeichnis
VorwortHäufig verwendete FormelzeichenEinleitungGrundbegriffeSystem, Systemgrenze, Umgebung, Bezugssystem
Thermodynamischer Zustand
Erstes Gleichgewichtspostulat der Thermodynamik
Innere Zustandsgrößen
Spezifisches und molares Volumen
Druck und Temperatur
Zweites Gleichgewichtspostulat der Thermodynamik
Thermisches Gleichgewicht
Nullter Hauptsatz der Thermodynamik
Temperaturskale – SI-Definition der Temperatur
Äußere Zustandsgrößen
Prozess und quasistatische Zustandsänderung
Reversible und irreversible Prozesse
Thermische Zustandsgleichung
Thermische Zustandsgleichung des idealen Gases
Gesetz von Boyle-Mariotte
Gesetze von Gay-Lussac
NormzustandMethoden der ThermodynamikBilanzgleichungen und Transportgleichungen
Anfangs-, Rand- und Nebenbedingungen
Schreibweise der mathematischen Beziehungen in der Thermodynamik
Die differenziellen Größen dz und ∂z in der Thermodynamik –Zustandsgrößen
Die differenzielle Größe δz in der Thermodynamik – ProzessgrößenErster Hauptsatz der ThermodynamikGrundgesetze
Erster Hauptsatz – Energieerhaltungssatz
Wärme und Arbeit
Druckarbeit (Volumenänderungsarbeit)
Reibungsarbeit
Gesamtenergie, innere Energie und Bezugssystem
Thermische und kalorische Zustandsgrößen
Erster Hauptsatz für ruhende, geschlossene, homogene Systeme
Erster Hauptsatz für ruhende, offene, inhomogene Systeme
Erster Hauptsatz für bewegte, geschlossene Systeme
Erster Hauptsatz für bewegte, offene, inhomogene Systeme
Kalorische Zustandsgleichungen und spezifische WärmekapazitätSpezielle Zustandsänderungen idealer GaseEinfache thermodynamische Prozesse
Prozesse mit Zustandsänderungen idealer Gase
Prozesse mit isentroper Zustandsänderung
Prozesse mit isothermer Zustandsänderung
Prozesse mit isochorer Zustandsänderung
Prozesse mit isobarer Zustandsänderung
Prozesse mit polytroper Zustandsänderung
Übersicht einfacher Zustandsänderungen idealer GaseZweiter Hauptsatz der ThermodynamikTypische irreversible Prozesse
Reibungsbehaftete Prozesse (Dissipationsprozesse)
Wärmeübertragungsvorgänge und andere Ausgleichsvorgänge
Mathematische Formulierung des zweiten Hauptsatzes
Der integrierende Nenner und die absolute Temperatur
Die Entropie für inhomogene, geschlossene Systeme
Die Bedeutung der Entropie
Diagramm für Wärme und irreversible ProzessenergieAnwendung des ersten Hauptsatzes auf KreisprozesseProzessarbeit und thermischer Wirkungsgrad
Betrachtungen zur Theorie von Kreisprozessen
CarnotprozessAnwendung des zweiten Hauptsatzes auf EnergieumwandlungenExergie und Anergie
Exergie und Anergie der Wärme
Exergie und Anergie des Stoffstromes
Zufuhr von Exergie an ein inhomogenes, geschlossenes System
Die Exergie eines inhomogenen, geschlossenen Systems
Die Bilanz der technischen Arbeitsfähigkeiten (Exergiebilanz)
Die Anergie bei Reibung und Wärmeübertragung
Der technische ArbeitsverlustWärmeübertragung und WärmedämmungTransport thermischer Energie
Wärmeleitung
Wärmeleitung durch eine einschichtige ebene Wand
Wärmeleitung durch eine mehrschichtige ebene Wand
Konvektion
Strahlung
Kombination von Strahlung und Konvektion
Kombination von Konvektion und Leitung
Zusammenstellung wesentlicher Merkmale des thermischen
Energietransports
Literatur