4. Der erste Hauptsatz der Thermodynamik
Energie ist eine Eigenschaft der Materie des Systems -> ist Zustandsgröße Fähgikeit Wärme und Arbeit über die Systemgrenze hinaus abzugeben: - Energie eines abgeschlossenes System ist konsant - Energie kann weder erzeugt noch vernichtet werden - Summe aller Energieänderungen gleich null (im abgeschl.System) - Perpetuum 1.art nicht möglich Wärme und / oder Arbeit die in das System hineinfließen -> positiv
4.1 Geschlossene Systeme
Äußere Arbeit
Innere Arbeiten
Die Äußere Arbeit Wa ist die an der Außenseite der Systemgrenze übertragene Arbeit vom bzw. zum System. Wa = m / 2 * (c2^2 – c^1) + m y ( z2 –z1) Kin. Energie pot. Energie Innere Arbeiten am ruhenden , geschlossenen System Volumenänderungsarbeit: ist die bei Volumenbezeichnung des Systems vom System abgegebene bzw. aufgenommene Arbeit. Wv = - pdV Innere Arbeit : ist der Sammelbegriff für alle Arbeiten des ruhenden geschlossenen Systems .
Reibungsarbeit
- Arbeit, welche die Systemgrenze kreuzt, wird techn.Arbeit Wt genannt - Die Reibungsarbeit W1 ist einem System zugeführte Arbeit, die im System durch wechselhafte Prozesse in Innere Energie umgewandelt wird. – kann nur ins System hineintransportiert werden – Beschränkte Umwandelbarkeit von Energieformen. Dissipation = nicht umkehrbare Umwandlung von Arbeit in Innere Energie
Generalisierte Form der Arbeit
Beliebige Formen der Arbeit lassen isch durch zeitliche Integration der jeweiligen generalisierten Kraft über ihre generalisierte Verschiebung berechnen. D Wv = - pdV
Innere Energie U
Beschreibt welches Energiespeicherungsvermögen Materie auf mikroskopischer Ebene, durch Molekülbewegung , hat. W adiabat = U2 – U1 u = U/m Die spezifische isochore Wärmekapazität cv (T,v) beschreibt die Abhängigkeit der spezifischen Inneren Energie u von der Temperatur T bei isochoren Zustandsänderungen. (Ҩu /ҨV) = cv (T,u)
Enthalpie H
Summe aus inneren Energie und Verschiebearbeit . Ist eine Zustandsgröße . Hauptnutzen der Gleichungen H= u + pV dh = (Ҩh / Ҩ T) d T + (Ҩ h / Ҩ p) d p Energetische Zustandsgleichung idealer Gase (Enthalpie) H = u + pV = u (T) + Rm/n * T – hängt nur von T ab
Isotropenexponent K
Beschreibt die isentrope Zustandsänderung . Bei idealen Gasen ist es gleich dem Verhältinis aus der isobaren und der isochoren Wärmekapazität H = cp(T) / cv (T) cp / r = H / H – 1 cv / R = 1 / H-1 Energetische Zustandsgleichung inkompressibler Flüssigkeiten àErhöhung der Temperatur:
