Thermodynamik an der Fachhochschule Kufstein (Tirol) | Karteikarten & Zusammenfassungen

Lernmaterialien für Thermodynamik an der Fachhochschule Kufstein (Tirol)

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Was sind die Ziele der Thermodynamik?

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Die Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit und umgekehrt.

Bestimmung des Zustandes von Fluiden: Gase und Flüssigkeiten

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Definition abgeschlossener Systeme?

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Abgeschlossene Systeme tauschen weder Masse noch Energie, weder Arbeit noch Wärme mit ihrer Umgebung aus

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Was ist der Unterschied zwischen Energie und Arbeit?

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Energie muss aufgewendet werden um den zustand eines Fluides zu ändern

  • beschleunigen / verzögern
  • entgegen einer (Schwer-)Kraft bewegen
  • erwärmen/kühlen
  • verdichten / verdünnen
  • chemisch umwandelnnuklear umwandeln
  • elektro-magnetisch verändern

Arbeit ist mechanische Energie, die an oder von einem Fluid verrichtet werden kann. 


Energie ist gespeicherte Arbeit

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Was ist der Unterschied zwischen einer Kälteanlage und einer Wärmepumpe? 


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Bei der Wärmepumpe ist die im Kondensator abgegebene energie die Nutzenergie nicht die im Verdampfer aufgenommene energie.

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Anforderungen an das Kältemittel

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Thermodynamische Eigenschaften:

  • Tiefliegender Siedepunkt unter der angestrebten Kühlraumtemperatur 
  • Gefrierpunkt nicht zu knapp unter dem Siedepunkt
  • Technisch ausführbare Drücke pI und pII
  • Große Verdampfungsenthalpie und geringes Sattdampfvolumen bewirken geringe Umlaufmenge und damit geringe Verdichterarbeit 

Physikalisch-chemische Eigenschaften:

  • Geringe Viskosität, hohe Wärmeleitfähigkeit 
  • Chemisch stabil, nicht brennbar oder explosiv
  • Nicht korrosiv gegen Werkstoffe, Dichtungen und Schmiermittel 
  • Kein Ozonabbaupotential, kein Treibhauseffekt


Physiologische Eigenschaften:

  • ungiftig, geruchlos
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Was ist der Unterschied zw. Temperatur und kinetischer Energie?

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Temperatur:

Maß für die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle eines ruhenden Körpers. (keine energie


Kinetische Energie:

bewegungsenergie des Fluides (eine äußere Mechanische Energie)

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Welche Arten von Reibungsverlusten gibt es und wie werden diese berücksichtigt?

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  • Äußere Reibungsverluste z.B kurbelwellenlager, Kolbenringe… über den äußeren Wirkungsgrad berücksichtigt 
  • Innere Reibungsverluste (im Fluid) innere und Äußere werden über den effektiven Wirkungsgrad berücksichtigt.
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Was ist der Unterschied zwischen Wärme und thermischer Energie

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Wärme fließt in den betrachteten Raum, wenn jenseits der Begrenzungsflächen eine höhere Temperatur herrscht und umgekehrt.

Wärme ist wie Arbeit ein Prozess, und keine Zustandsänderung. 

Thermische Energie ist eine innere Energie (Kinetische energie der Molekühle)


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Wie kann Energie auf ein Fluid übertragen werden?

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  • durch Hinzufügen von Masse ∆m
  • durch Arbeit ∆W
  • durch Wärme ∆Q    (über Wärmeleitung)
  • (weitere elektromagnetische Vorgänge, z.B. Absorption von elektromagnetischer Strahlung)
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Was sind molare Zustandsgrößen?

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Molare Zustandsgrößen sind extensive Zustandsgrößen bezogen auf die Stoffmenge(=V/n)

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Welche Vereinfachungen ergeben sich für ein inkompressibles Fluid (Flüssigkeit)?

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  • Volumen ist Konstant
     v = konst. [m3/kg]   bzw. ρ = 1/v = konst. [kg/m3]
  • Innere Energie ist nur von der Temperatur abhängig
    du = cv(T) dT = f(T)
  • Entropie ist nur von der Temperatur abhängig
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Welche Energieformen sind fei/Beschränkt/nicht umwandelbar?

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 Frei umwandelbare Energie 

  • Arbeit, äußere Energie (kin. Und pot. Energie), Druckenergie, chem. Energie (Brennstoffe), elektro-magn. Energie (Sonnenstrahlen), elektrischer Strom


Beschränkt umwandelbare Energie ist: 

  • Innere Energie und Enthalpie (Geothermie) 
  • Wärme


Nicht umwandelbare Energie ist: 

  • Innere Energie der Umgebung
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Q:

Was sind die Ziele der Thermodynamik?

A:

Die Umwandlung von Wärme in mechanische Arbeit und umgekehrt.

Bestimmung des Zustandes von Fluiden: Gase und Flüssigkeiten

Q:

Definition abgeschlossener Systeme?

A:

Abgeschlossene Systeme tauschen weder Masse noch Energie, weder Arbeit noch Wärme mit ihrer Umgebung aus

Q:

Was ist der Unterschied zwischen Energie und Arbeit?

A:

Energie muss aufgewendet werden um den zustand eines Fluides zu ändern

  • beschleunigen / verzögern
  • entgegen einer (Schwer-)Kraft bewegen
  • erwärmen/kühlen
  • verdichten / verdünnen
  • chemisch umwandelnnuklear umwandeln
  • elektro-magnetisch verändern

Arbeit ist mechanische Energie, die an oder von einem Fluid verrichtet werden kann. 


Energie ist gespeicherte Arbeit

Q:

Was ist der Unterschied zwischen einer Kälteanlage und einer Wärmepumpe? 


A:

Bei der Wärmepumpe ist die im Kondensator abgegebene energie die Nutzenergie nicht die im Verdampfer aufgenommene energie.

Q:

Anforderungen an das Kältemittel

A:

Thermodynamische Eigenschaften:

  • Tiefliegender Siedepunkt unter der angestrebten Kühlraumtemperatur 
  • Gefrierpunkt nicht zu knapp unter dem Siedepunkt
  • Technisch ausführbare Drücke pI und pII
  • Große Verdampfungsenthalpie und geringes Sattdampfvolumen bewirken geringe Umlaufmenge und damit geringe Verdichterarbeit 

Physikalisch-chemische Eigenschaften:

  • Geringe Viskosität, hohe Wärmeleitfähigkeit 
  • Chemisch stabil, nicht brennbar oder explosiv
  • Nicht korrosiv gegen Werkstoffe, Dichtungen und Schmiermittel 
  • Kein Ozonabbaupotential, kein Treibhauseffekt


Physiologische Eigenschaften:

  • ungiftig, geruchlos
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Q:

Was ist der Unterschied zw. Temperatur und kinetischer Energie?

A:

Temperatur:

Maß für die mittlere Geschwindigkeit der Moleküle eines ruhenden Körpers. (keine energie


Kinetische Energie:

bewegungsenergie des Fluides (eine äußere Mechanische Energie)

Q:

Welche Arten von Reibungsverlusten gibt es und wie werden diese berücksichtigt?

A:
  • Äußere Reibungsverluste z.B kurbelwellenlager, Kolbenringe… über den äußeren Wirkungsgrad berücksichtigt 
  • Innere Reibungsverluste (im Fluid) innere und Äußere werden über den effektiven Wirkungsgrad berücksichtigt.
Q:

Was ist der Unterschied zwischen Wärme und thermischer Energie

A:

Wärme fließt in den betrachteten Raum, wenn jenseits der Begrenzungsflächen eine höhere Temperatur herrscht und umgekehrt.

Wärme ist wie Arbeit ein Prozess, und keine Zustandsänderung. 

Thermische Energie ist eine innere Energie (Kinetische energie der Molekühle)


Q:

Wie kann Energie auf ein Fluid übertragen werden?

A:
  • durch Hinzufügen von Masse ∆m
  • durch Arbeit ∆W
  • durch Wärme ∆Q    (über Wärmeleitung)
  • (weitere elektromagnetische Vorgänge, z.B. Absorption von elektromagnetischer Strahlung)
Q:

Was sind molare Zustandsgrößen?

A:

Molare Zustandsgrößen sind extensive Zustandsgrößen bezogen auf die Stoffmenge(=V/n)

Q:

Welche Vereinfachungen ergeben sich für ein inkompressibles Fluid (Flüssigkeit)?

A:
  • Volumen ist Konstant
     v = konst. [m3/kg]   bzw. ρ = 1/v = konst. [kg/m3]
  • Innere Energie ist nur von der Temperatur abhängig
    du = cv(T) dT = f(T)
  • Entropie ist nur von der Temperatur abhängig
Q:

Welche Energieformen sind fei/Beschränkt/nicht umwandelbar?

A:

 Frei umwandelbare Energie 

  • Arbeit, äußere Energie (kin. Und pot. Energie), Druckenergie, chem. Energie (Brennstoffe), elektro-magn. Energie (Sonnenstrahlen), elektrischer Strom


Beschränkt umwandelbare Energie ist: 

  • Innere Energie und Enthalpie (Geothermie) 
  • Wärme


Nicht umwandelbare Energie ist: 

  • Innere Energie der Umgebung
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