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Thermodynamik

Spezifische Zustandsgrößen

FS
von Florian S.

  1. Wie unterscheidet sich das spezifische Volumen von dem molaren Volumen?




  1. Formulieren Sie den 1. Hauptsatz der Thermodynamik für ein geschlossenes System.




  1. Wie wird die innere Energie eines geschlossenen Systems verändert?


U= konst.


Änderung U ist gleich Summe der Änderung der Wärme und der Änderung der Arbeit

  1. Wie wird die Arbeit in einem geschlossenen System berechnet, wenn das Volumen konstant bleibt?





  1. Welche Energien müssen in der Energiebilanz eines geschlossenen Systems berücksichtigt werden?





  1. Erklären Sie den 1. Hauptsatz der Thermodynamik für ein offenes System.


—> kontinuierliche Änderung des Volumens





  1. Welche zusätzlichen Energien müssen bei offenen Systemen berücksichtigt werden?


  • Verschiebearbeit (Wv): Arbeit die erforderlich ist um Fluidmassen in und aus dem System zu befördern

—> p*V-Arbeit

  • Innere Energie

  • Enthalpie (h): Kombination aus innererEnergie und Verschiebearbeit

  • Kinetische Energie

  • Potentielle Energie


  1. Wie beeinflusst die Ein- und Austrittsarbeit die Energiebilanz in einem offenen System?




  1. Welche zusätzlichen Energieformen müssen in einem offenen System betrachtet werden, die in einem geschlossenen System nicht vorkommen?


  • Entalpie (H): mit inkludierter Verschiebearbeit (durch Massestrom)

  • Kinetische Energie der Massenstroms

  • Potenzielle Energie des Massenstroms


  1. Unterscheiden Sie zwischen Wellenarbeit und Nutzarbeit mit Beispielen.


  • Wellenarbeit: Arbeit die durch Drehbewegung übertragen wird

    • Dampfturbiene

  • Nutzarbeit: effektiv nutzbare Arbeit

    • Differenez zwischen tatsächlich verrichteter Volumenarbeit und der Arebit, die nötig ist um gegen den Umgebeungsdruck zu arbeiten

    • Kolben expandiert in einem Zylinder (ein Teil nutzbar der Rest geht als Umgebungsarbeit verloren


  1. Was ist Volumenarbeit und wie wird sie berechnet?


Arbeit, die auf das System oder von dem System verrichtet wird, wenn sich das Volumen ändert (Kompression oder Expansion



  1. Berechnen Sie die Volumenarbeit, wenn ein Gas bei konstantem Druck expandiert.




  1. Welche Faktoren bestimmen die Höhe der Nutzarbeit in einem thermodynamischen Prozess?


  1. Druckunterschied

  2. Volumenänderung

  3. Temperaturdifferenz

  4. Prozessart (isotherm, adiabatisch etc.)

  5. Wirkungsgrad, Verluste, Stoffeigenschaften


  1. Erklären Sie das Prinzip der Massenbilanz und geben Sie ein Beispiel für seine Anwendung.


Masse die in ein System eintritt muss entweder gespeichert oder wieder austreten.



bsp. Wasserströmung durch eine Pumpe

  1. Wie wird die Massenbilanz in einem offenen System aufgestellt?



  • Grenzen bestimmen

  • mein und maus bestimmen





  1. Beschreiben Sie die Energiebilanz eines geschlossenen Systems.


  • Energie austausch innerhalb des Sytems und zwischen System und Umgebung

  • Energie in Form von Wäreme und Volumenänderungsarbeit —>KEIN austausch von Materie


  1. Wie wird die Energiebilanz in einem offenen System berechnet?




  1. Welche Formen von Energieflüssen müssen in der Energiebilanz eines geschlossenen Systems berücksichtigt werden?


—> keine Verschiebearbeit Epot+Ekin=0



  1. Definieren Sie Wärme und Wärmestrom.


  • Wäremstrom: Rate mit der Wärme durch ein Material oder von einem System auf ein anderes übertragen wirs

  • Wärem: Energie welche aufgrund von Tempdiff.über Systemgrenzen übertragen wird.


  1. Welche Faktoren beeinflussen die Menge an Wärme, die zwischen zwei Systemen ausgetauscht wird?


1. Temperaturunterschied

2. Wärmeleitfähigkeit des Materials

3. Oberfläche und Geometrie

4. Wärmeübergangskoeffizient (bei Konvektion)

5. Materialeigenschaften (spezifische Wärmekapazität und Dichte)

6. Strahlungseigenschaften (Emissivität und Absorptionsfähigkeit)

7. Kontaktzeit

8. Anfangs- und Randbedingungen

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Florian S.

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