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ThermodynamikI–Serie01
DasSystemunddieUmgebung:
Zustandsgrössen:Temperatur,Masse,Volumen,etc.(Eigenschaften)
• IntensiveZG:ändernWertbeigedachterTeilungdesSystemsnicht
(zB.Druck,Temperatur)
• ExtensiveZG:ändernWertbeigedachterTeilungdesSystems,d.h.anStoffmenge
gebunden(zB.Masse,Volumen)
• SpezifischeZG:massenbezogeneGrösse(extensivàintensiv)
𝑥 = 𝑋𝑚 𝑏𝑠𝑝𝑤. 𝑣 =
𝑉𝑚
• MolareZG:stoffmengenbezogeneGrösse(extensivàintensiv)
𝑥 = 𝑋𝑛 𝑏𝑠𝑝𝑤.𝑢 =
𝑈𝑛
Systemgrenzen:TrenntSystemvonderUmgebung(auchinstationär!)
àBilanzenwerdenüberSystemgrenzenaufgestellt
Systemarten:
1) Massenfluss:
a) Offen(MassenflussüberSystemgrenzen)
b) Geschlossen(keinMassenflussüberSystemgrenze)
c) Halboffen(einmaligerMassenfluss)
2) Wärmefluss
a) Diatherm/nichtisoliert(WärmeflussüberSystemgrenzen)
b) Adiabat/Isoliert(keinWärmeflussüberSystemgrenzen)
3) Physikalisch/Chemisch
a) Homogen(Zustandüberallgleich)
b) Heterogen(sonst)
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WichtigeGrundwerkzeugeinderThermodynamik:
Einheiten:
a) Geschwindigkeit:1!!= 3,6 !"
!
b) Volumen:1 𝑙 = 10!! 𝑚!
c) Temperatur:0°𝐶 = 273,15 𝐾 !! ![°!]![°!]
≠ ! !! !
‼
d) Druck:1 𝑏𝑎𝑟 = 10!𝑃𝑎 = 0,1 𝑀𝑃𝑎 𝑠𝑜𝑤𝑖𝑒 1𝑎𝑡𝑚 = 1,0133 𝑏𝑎𝑟
LineareInterpolation:
𝑦 = !!!!!!!!!!
∗ 𝑥 − 𝑥! + 𝑦!
Beispiel:
x 15 25 21
y 234 1230 ?
𝑦 = 1230− 23425− 15 ∗ 21− 15 + 234 = 831,6
AllgemeineVorgehensweisebeiAufgaben:
1. Systemgrenzendefinieren
2. CharakterisierungdesSystems
i. Massenfluss(offen,geschlossen,halboffen)
ii. Wärmefluss(isoliert,diatherm)
iii. SonstigeVereinfachungen(Starrà𝑊 = 0,Gleichgewichtà
𝑇! = 𝑇! & 𝑝! = 𝑝!
iv. Approximationen(IdealesGas,idealeFlüssigkeit,...)
3. Bilanzenaufstellenundvereinfachen
i. Hauptsätze(Energie,Masse,Entropie,...)
ii. Zustandsgleichungen(polytropeÄnderung,IdealeGasgleichung)
4. Rechnen,Tabellenachschauen,rechnen,Tabellenachschauen,schreiben,rechnen,...
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p-v-T-DiagrammdesWassers(3D):
p-v-T-Diagramme(2D-Projektionen):
1) RealeGase:
Ø BestimmungeinesallgemeinenZustandes:𝑝, 𝑣,𝑇 notwendig!
Ausnahme=Zweiphasengebiet:Nur𝑣und(𝑝 oder 𝑇)notwendig!Ø WarumTemperaturimZweiphasengebietkonstant?ZugeführteEnergiewirdzum
AufbrechenderBindungenbenötigt,nichtzumErwärmen!
Nassdampfgebiet:
Flüssigundgasförmig
zugleich
àDampfmassenanteil
Eisdampfgebiet:
Festundgasförmig
zugleich
TripleLinie:
AlledreiPhasen
gleichzeitig
KritischeTemperatur:
KeinUnterschied
zwischenflüssigund
gasförmig
DieOberflächedespvT-DiagrammesstelltallemöglichenZuständevonWasserdar!
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Dampfmassenanteil:
𝑥 = !!!!!
!!!!!= !!!!!
!!!!!
2) IdealeGase:
Ø BestimmungeinesallgemeinenZustandes:ZweiderdreiGrössen𝑝, 𝑣,𝑇 notwendig!
𝑝𝑣 = 𝑅𝑇sowie𝑝𝑉 = 𝑚𝑅𝑇sowie𝑝𝑉 = 𝑛𝑅𝑇
mit𝑅 = 8,314 !
!"# ! und𝑅 = !
!
Ø Warum kein Zweiphasengebiet konstant? Diagramme folgen der idealen
Zustandsgleichung für ideale Gase, dessen Moleküle insb. nicht miteinanderwechselwirken!
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