Technische Thermodynamik

Modulbeschreibung:

gültig ab Immatrikulationsjahr 2012

Dozent: Prof. Dr.-Ing. Robert Pietzsch

Qualifikationsziele: Die Technische Thermodynamik bildet die Voraussetzungen, natürliche und
technische Prozesse, Maschinen und Apparate wissenschaftlich-physikalisch
fundiert zu analysieren und zu bilanzieren. Den Studierenden werden die thermodynamischen
Begriffe (z.B. System, Entropie, Wärmekraftmaschine), die Klassifizierung
der physikalischen Größen und die Übertragung beobachteter Naturgesetze
in eine mathematische Formulierung (Bilanzgleichungen) vermittelt. Die
Studierenden sollen in der Lage sein, die thermodynamische Berechnung von
Maschinen und Apparaten und von natürlichen Vorgängen zu verstehen und auf
ähnliche Aufgabenstellungen anwenden zu können. Die Kategorisierung von Prozessen
und Maschinen in ideale, natürliche und unmögliche soll ihnen geläufig
sein. Die Handhabung von Zustandsdiagrammen soll ebenso sicher beherrscht
werden, wie die thermophysikalische Beschreibung von drei Materialien (feuchte
Luft, Wasser, elastische Metalle) mit objektiven Zustandsgleichungen.

Inhalte: 1. Systematisierung der physikalischen Größen, extensive und intensive
Zustandsgrößen, Ratengrößen, Einführung des Systembegriffes, transiente
und stationäre Problemstellungen, Objektivitätsbegriff
2. Naturgesetze: thermodynamische Bilanzgleichungen
a) Massenbilanz, Füllen und Entleeren von Systemen
b) Energiebilanz, Energieformen, Wärme und Arbeit, erster Hauptsatz,
Enthalpie, perpetuum mobile, stationäres offenes System: Wind- und
Wasserkraftanlagen, Mischungstemperatur, instationäre Systeme:
Badewanne, Wärmespeicher
c) Entropiebilanz, Entropiebegriff, zweiter Hauptsatz, mathematische
Beschreibung irreversibler Prozesse, perpetuum mobile 2.Art,
Wärmekraftmaschinen und Wärmepumpen
3. Zustandsgleichungen für die Modellstoffe: ideales Gas, inkompressible
Flüssigkeiten, linear- thermoelastischer Festkörper, Nassdampf
4. Elementare Zustandsänderungen des idealen Gases, technische und
natürliche Anwendungen: Kompressor, Druckluftspeicher, Kamin
5. Theorie feuchter Luft und technische Anwendungen
6. Thermodynamische Kreisprozesse und thermomechanische Maschinen
● Carnotprozess und Stirlingmotor,
● Verbrennungskraftprozesse: Diesel-, Otto-,Jouleprozess
● Kaltgasmaschine, Kompressionskälteprozess

Lehrformen: Vorlesung (3 SWS), Seminarübung (1 SWS)

Vorkenntnisse:

• Mathematik Analysis, Algebra

• Physik

Verwendbarkeit: Maschinenbau (B.Eng.), Renewable Resources Engineering (B.Eng.)

Leistungsnachweis: schriftliche Prüfung, 120min

Angebot: jährlich im Sommersemester

Arbeitsaufwand: Präsenzzeit 60 h + Selbststudium 90 h = 150 h = 5 ECTS

Begleitunterlagen: Skriptum zur Vorlesung, Übungsaufgabenskript mit Lösungen

Literatur: Baehr, H.-D.;Kabelac, S.: Thermodynamik, Grundlagen und technische
Anwendungen, Springer, Berlin, 2009