Wärmetransportphänomene an der TU München

Karteikarten und Zusammenfassungen für Wärmetransportphänomene an der TU München

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Wie lautet der Erste Hauptsatz der Thermodynamik und wie wird er für WTP reduziert?

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Welche Kernaussage aus dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik sind für WTP essentiell?

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Welche Folge haben Temperaturunterschiede zwischen Arbeitsmedien und Temperaturreservoirs?
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Was ist Wärme?

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4 Charakteristiken von Wärmeübertragung:

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Welche Erhaltungsgleichungen spielen bei WTP eine Rolle?

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Wie ist grundsätzlich die Bilanzierung von Erhaltungsgleichungen aufgebaut?
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Wie sind Intensitäten von Transportvorgängen Charakterisiert?

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Wie sieht ein Fluss charakteristischer Weise aus?

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Was sind drei wichtige Wärmetransportmechanismen?

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Wieso ist Konvektion streng genommen kein Wärmetransport?
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Welche Größenordnung für die Wärmeleitfähigkeit λ kann man grob annehmen?

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Wärmetransportphänomene

Wie lautet der Erste Hauptsatz der Thermodynamik und wie wird er für WTP reduziert?
Der erste Hauptsatz der Thermodynamik lautet:

ΔU + ΔK + ΔΦ = Q + W

Energie leistes bei Wärmetransporten meist keine Arbeit. So kann W und außerdem ΔK und ΔΦ weggelassen werden. 

Wärmetransportphänomene

Welche Kernaussage aus dem Zweiten Hauptsatz der Thermodynamik sind für WTP essentiell?
Wärme fließt von heiß nach kalt
 Temperaturunterschiede verringern sich
⇒ Es wird thermisches Gleichgewicht angestrebt

Wärmetransportphänomene

Welche Folge haben Temperaturunterschiede zwischen Arbeitsmedien und Temperaturreservoirs?
Der Wirkungsgrad verringert sich.

Wärmetransportphänomene

Was ist Wärme?
Wärme ist thermische Energie (Einheit: Joule), die aufgrund von Temperaturunterschieden - ohne Arbeitsleistung - über die Systemgrenzen transportiert wird.
Sie ist eine Prozessgröße, z.B. beim ruhenden, geschlossenen System ohne Arbeit:

∆U12 = Q12

Wärmetransportphänomene

4 Charakteristiken von Wärmeübertragung:
 Wärmeübertragung

1. ist ein spontaner physikalischer Austauschprozess zwischen zwei Systemen im thermischen Kontakt.

2. zwischen zwei von der Umgebung isolierten Systemen führt zum thermischen Gleichgewicht.

3. ist im Allgemeinen mit Entropieproduktion verbunden und deshalb irreversibel.

4. wird von thermischen Ungleichgewichten getrieben und verläuft im Allgemeinen zeitabhängig - und lässt sich trotzdem fast immer quasistationär betrachten.

Wärmetransportphänomene

Welche Erhaltungsgleichungen spielen bei WTP eine Rolle?
1. Masseerhaltungen
2. Impulserhaltungen
3. Energieerhaltungen

Wärmetransportphänomene

Wie ist grundsätzlich die Bilanzierung von Erhaltungsgleichungen aufgebaut?
Akkumulation = Zustrom + Quelle

Der Zustrom muss über die Systemgrenzen hinaus erfolgen. 

Wärmetransportphänomene

Wie sind Intensitäten von Transportvorgängen Charakterisiert?
Fluss = transportierte Größe / Fläche, Zeit = Strom / Fläche

Wärmetransportphänomene

Wie sieht ein Fluss charakteristischer Weise aus?
Fluss = Transportkoeffizient * Potentialgefälle

z.B. elektrischer Strom = Leitfähigkeit * Spannung

Wärmetransportphänomene

Was sind drei wichtige Wärmetransportmechanismen?
1. Wärmeleitung (molekular)
2. Wärmestrahlung (El. magn. Wellen)
3. Konvektion (Transport durch Bewegung)

Wärmetransportphänomene

Wieso ist Konvektion streng genommen kein Wärmetransport?
Weil Wärmetransport per definitionem über ein Potentialgefälle stattfinden muss. 

Wärmetransportphänomene

Welche Größenordnung für die Wärmeleitfähigkeit λ kann man grob annehmen?
Metalle: 100
Nichtleiter: 10
Flüssigkeiten: 1
Gase: 0,1

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