50

thermodynamik (Subject) / Thermodynamik (Lesson)

This lesson was created by ceddy.

Learn lesson

back  |  next 1 / 1

• Definieren Sie „Thermodynamisches System“! Kontrollraum, worauf sich die thermodynamische Untersuchung bezieht. Er wird durch reale Wände (z.B. Behälter, Verdichter, Heizkessel) oder gedachte Begrenzungen (z.B. Ein- und Austrittsquerschnitte von Rohren) von seiner Umgebung abgegrenzt.
• Definieren Sie „Thermodynamisches Gleichgewicht“! Die makroskopischen Zustandgrößen sind zeitlich und örtlich konstant; das System wird durch sie eindeutig beschrieben.
• Definieren Sie „Zustandsgrößen (extensive und intensive mit je einem Beispiel)“! Physikal. Größen, die den Zustand eines Systems beschreiben     Extensive: m [kg], V [m³]     Intensive: p [bar], T [K
• Definieren Sie „Zustandänderung“! Übergang von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen Gleichgewichtszustand.
• Definieren Sie „Prozess“! Folge von Zustandsänderungen
• Definieren Sie „Wärme“! Die aufgrund von Temperaturänderungen über die Systemgrenze übertragene Energie.
• Definieren Sie „Thermisches Gleichgewicht“! Zwei Systeme sind dann im Gleichgewicht, wenn sie die gleiche Temperatur haben. (Nullter Hauptsatz)
• Definieren Sie „Adiabates System“! Beim adiabaten System wird von außen nur Arbeit W zugeführt oder an die Umgebung abgegeben.
• Definieren Sie „Diatherme Wand“! Eine diatherme Wand ist wärme- aber nicht materiedurchlässig.
• Definieren Sie „Prozessgrößen (2 Beispiele je mit Einheit)“! Prozessgrößen sind nicht zustandsspezifisch. Die Prozessgrößen können nur auf dem Weg zwischen zwei Zuständen des Systems auftreten und hängen stark vom Verlauf des Weges ab, der zwischen den Zuständen ausgewählt wird.   Arbeit:   W [J] Wärme:   Q [J]
• Advertisement
• Definieren Sie „Abgeschlossenes System“! Systemgrenze verhindert jede Wechselwirkung mit der Umgebung. (nur als Gedankenmodell)
• Definieren Sie „kalorische Zustandgrößen (2 Beispiele je mit Einheit)“! Kalorisch bedeutet ursprünglich mit Wärme zusammenhängend, wird aber heute als mit Energie zusammenhängend oder kurz als energetisch verstanden.   Kalorische Zustandsgrößen sind die Innere Energie, die Entropie und die Enthalpie.   Innere Energie:   U [J] Entropie:   S [J/K] Enthalpie:   H [J]
• Definieren Sie „heterogenes System“! Physikalische und chemische Eigenschaften sind im System nicht überall gleich. Jeden homogenen Bereich im System bezeichnet man als Phase – Mehrphasensystem.
• Definieren Sie „thermische Zustandsgrößen“! Thermische Zustandsgrößen sind Druck, Temperatur und (extensives, spezifisches oder molares) Volumen.   Zustandsgrößen beschreiben die physikalischen Eigenschaften eines Systems und sind nur vom Zustand abhängig, nicht aber von dem Weg, auf dem das System in den Zustand gelangt ist.
• Definieren Sie „Volumenänderungsarbeit“! Volumenänderungsarbeit ist die Arbeit, die über eine Systemgrenze übertragen wird, wenn sich das Volumen des Systems ändert.
• Definieren Sie „Technische Arbeit“! Die technische Arbeit Wt ist definiert als kontinuierlich zu- oder abgeführte Wellenarbeit.
• Definieren Sie „Wärmekapazität bei konstantem Druck“! Mit der Wärmekapazität eines Stoffes wird angegeben, welche Wärmezufuhr oder welche Wärmeabfuhr notwendig ist, um die Temperatur des Stoffes zu erhöhen oder zu senken. Die Wärmekapazität ist der Quotient aus übertragener Wärme und Temperaturänderung. Die Einheit ist [J/K].   Bei der Wärmekapazität bei konstantem Druck handelt es sich um die Wärmekapazität eines Stoffes bei einer isobaren Zustandsänderung.
• Benennen Sie 3 thermische Zustandgrößen, durch Angabe der der Bezeichnung, des Formelzeichens und der jeweiligen gültigen Si-Einheit! Volumen:  V [m³] Druck:  p [N/m²] Temperatur: T [K]
• Benennen Sie 2 kalorische Zustandgrößen, durch Angabe der der Bezeichnung, des Formelzeichens und der jeweiligen gültigen Si-Einheit!   Innere Energie:   U [J] Enthalpie:  H [J]
• Benennen Sie 2 Prozessgrößen, durch Angabe der der Bezeichnung, des Formelzeichens und der jeweiligen gültigen Si-Einheit!   Arbeit:  W [Nm] Wärme:  Q [J]
• Leiten Sie aus der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase die spezielle Zustandsgleichung für isobare Zustandsänderung ab! (m=const.) Thermische Zustandsgleichung allg.: p*V=m*R*T    Isobarezustandsänderung  p=const.:   v=(R/p)*T    da m=const.
• Wie lautet die mathematische Form des ersten Hauptsatzes für ruhende geschlossene Systeme?   U2-U1=Q12+W12
• Was sagt die Gleichung aus? U2-U1=Q12+W12 Die innere Energie eines thermodynamischen Systems nimmt gemäß der Zufuhr von Wärme und Arbeit zu.
• Einem Gas in einem geschlossenen System wird bei konstantem Volumen Wärme zugeführt. Wie ändert sich seine innere Energie?   Da bei konstantem Volumen W12=0 ist, gilt die Gleichung U2-U1=Q12 somit wächst die innere Energie um die zugeführte Wärme.
• Ein ideales Gas wird isotherm entspannt. Wie ändert sich seine innere Energie? Die innere Energie eines idealen Gaseswird allein von der Temperatur bestimmt. Kalorische Zustandsgleichung U2-U1=m*cv*(T2-T1)
• Einem Gas in einem offenen System wird bei konstantem Druck Wärme zugeführt. Wie ändert sich seine Enthalpie? Die Enthalpie eines offenen Systems nimmt gemäß der Zufuhr von Wärme und technischer Arbeit zu. Im Fall der isobaren Zustandsänderung ist die technische Arbeit gleich Null und somit H2-H1=Q12 .
• Wie lautet die thermische Zustandsgleichung für beliebige Gase?   p*V=n*R*T    (n=Molzahl)
• Wie lautet die thermische Zustandsgleichung für ideale Gase? p*V=const.*m*T
• Wie ist der Normzustand definiert?   Normkubikmeter:  Vn= 1[m³] Normzustand: pn=1,013 [bar]                        Tn=273,15 [K]
• Geben Sie das Molvolumen für ideale Gase im Normzustand mit Einheit an! Molvolumen im Normzustand: vn=22,4 [m³/kmol]
• Advertisement
• Leiten Sie aus der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase die spezielle Zustandsgleichung für isotherme Zustandsänderung ab! (m=const.) Thermische Zustandsgleichung für ideale Gase:     p*V=m*R*T   Thermische Zustandgleichung für isotherme Zustandänderung:    T=const.    p*V=c     mit  c=m*R*T  
• Stellen Sie qualitativ die folgenden Zustandsänderungen in einem p,T-Diagramm dar: - isochore Zustandsänderung - isobare Zustandsänderung - isotherme Zustandsänderung Stellen Sie qualitativ die folgenden Zustandsänderungen in einem p,T-Diagramm dar: - isochore Zustandsänderung - isobare Zustandsänderung - isotherme Zustandsänderung
• Leiten Sie aus der thermischen Zustandsgleichung für ideale Gase die spezielle Zustandsgleichung für isobare Zustandsänderung ab! (m=const.) Thermische Zustandsgleichung für ideale Gase:     p*V=m*R*T   Thermische Zustandgleichung für isobare Zustandänderung:    p=const.    V=c*T     mit  c=(m*R)/p
• . Einem Gas in einem geschlossenen System wird bei konstantem Druck Wärme entzogen. Wie ändert sich seine Enthalpie? (1. Hauptsatz anwenden!) H2-H1=Q12+Wt12, da bei isobar Wt12=0 ist nimmt bei abnehmender Wärme auch die Enthalpie ab. H2-H1=-Q12
• Ein ideales Gas wird isotherm komprimiert. Wie ändert sich seine innere Energie? Die innere Energie ist gleich null, sprich sie ändert sich nicht. Da bei einer isothermen Zustandsänderung Q12=-W12 ist. Somit lautet die Gleichung der inneren Energie U2-U1=Q12-W12
• Welche spezifischen Wärmekapazitäten sind von besonderer Bedeutung und wie hängen diese a) bei idealen Gasen und b) bei festen und flüssigen Körpern zusammen? Die spezifische Wärmekapazität bei konstantem Volumen cv=(du/dT)v Die spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck  cp=(dh/dT)p   Man kann die spez. Wärmekap. messen, indem man einem System, das keine Aggregatszustandsänderung erfährt, bei konst. Volumen bzw. konst. Druck, Wärme oder Dissipationsarbeit zuführt.   a) bei idealen Gasen: die Differenz der beiden spezifischen Wärmekapazitäten des idealen Gases  ist gleich der speziellen Gaskonstanten Ri und somit unabhängig von der Temperatur, obwohl cp und cv mit den Temperaturen veränderlich sind.               Das Verhältnis der spez. Wärmekap. wird ϰ (Kappa) genannt:                                                             ϰ=cp/cv   b) bei festen und flüssigen Körpern:             bei festen und flüssigen Stoffen tritt Temperaturerhöhung bei konst. Volumen                 seltener auf, so das in der Regel mit cp zu rechnen ist. Die Zahlenwerte von                    cp und cv unterscheiden sich bei diesen stoffen in den üblichen Druck- und              Temperaturbereichen kaum, man findet daher anstelle der genauen bezeichnung cp    häufig die bezeichnung c  
• Formulieren Sie den ersten Hauptsatz für geschlossene Systeme! Die Summe aus zu- oder abgeführter Wärmemenge Q und verrichteter oder abgeführter Arbeit W ist gleich der Energie des Systems.
• Formulieren Sie den ersten Hauptsatz für offene Systeme! Die Enthalpie eines offenen Systems nimmt gemäß der Zufuhr von Wärme und technischer Arbeit zu.
• Wie groß ist die technische Arbeit bei isothermen Zustandsänderungen idealer Gase? Die technische Arbeit bei isothermen Zustandsänderungen ist gleich der Volumenänderungsarbeit.  W12=Wt12
• . Wie sind die folgenden Begriffe definiert? a) Raumanteil b) Massenanteil c) Molanteil (Bitte in Worten definieren!) a)Raumanteil:             der Raumanteil ist der Volumenanteil einzelner Stoffkomponenten an einen       Stoffgemisch. Er kann über den Massenanteil errechnet werden. b)Massenanteil:             das Verhältnis der Einzelmasse m1 zur Gesamtmasse mg bezeichnet man als    Massenanteil ξi c)Molanteil:           der Molanteil ist identisch mit dem Raumanteil.
• Wie lässt sich die Wärme in einem geschlossenen System bei isobaren Zustandsänderungen berechnen? Wenden Sie den ersten Hauptsatz an! Integralform(bestimmte Grenzen):                                      Q12=m∫ c(T)           dT=v∫ Cm(T)dT   Temperaturintervall klein (näherungsweise konstant):                                      Q12=m*c(T2-T1)=m*Cm(T2-T1)
• Wie sind die folgenden Begriffe in der klassischen Thermodynamik definiert? - Prozessgröße (mit graphischen Beispiel!) - Reversibilität - Systemegoistischer Standpunkt (Bitte in Worten definieren!)   Prozessgrößen sind nicht zustandsspezifisch. Die Prozessgrößen können nur auf dem Weg zwischen zwei Zuständen des Systems auftreten und hängen stark vom Verlauf des Weges ab, der zwischen den Zuständen ausgewählt wird.   Reversibilität bedeutet ein Prozess ist umkehrbar ohne bleibende Änderungen in der Umgebung.   Der Systemegoistische Standpunkt besagt, dass die aufgenommene Wärmeenergie bzw. Arbeit positiv wird und abgegebene Wärme bzw. Arbeit negativ gezählt.
• Formulieren Sie den ersten Hauptsatz für offene System in Integralform! Beim offenen System wandelt sich die als Wärme und als Arbeit zugeführte Energie in Enthalpie, kinetische und potentielle Energie um.                                      Q12+W12=H2-H1+m/2*(c22-c12)+mg(z2-z1)   Ohne Änderung der kinetischen und potentiellen Energie (für einfache, grundlegende Betrachtungen)                                                            Q12+Wt12=H2-H1   Integralform des ersten Hauptsatzes:                                ∫dH=∫dQ+∫Vdp
• Formulieren Sie den ersten Hauptsatz für geschlossene Systeme in differentieller Form! dU = dQ+dW dU = dQ-p*dV
• Ethalpie H und erster Haupsatz H=U+p*V
• Erster Hauptsatz: Form I -> ruhende, geschlossene Systeme U2 - U1 = Q12 + W12
• Enthalpie H und erster Hauptsatz H = U + p ● V
• Erster Hauptsatz: Form II -> offene Systeme H2 - H1 = Q12 + Wt12
• Zweiter Hauptsatz Kelvinsche Aussage Es gibt keine thermodynamsche Zustandsänderung, deren einzige Wirkung darin besteht, dass eine Wärmemenge einem Speicher entzogen wird und vollständig in Arbeit umgewandelt wird.
• Definieren Sie "spezifische Wärmekapazität" Die Wärme, die zur Erhöhung der Temperatur von 1kg eines Stoffes um 1K führt, heißt spezifische Wärmekapazität.

back  |  next 1 / 1