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EIS I TU Berlin (Fach) / Energie Impuls Stofftransport (EIS) (Lektion)

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• Konzentration c = N / V  [mol / m³]
• ideales Gasgesetz (EIS) pV=N(~R)T R = (~R)/(~M) R = individuelle Gaskonstante (~R) = universelle Gaskonstante  (~M) = molare Masse / Molmasse
• universelle Gaskonstante (~R) in [J/mol K]  
• spezielle Gaskonstante R = (~R)/(~M)  in [J/kg K] R= 8.31463/(M/N) = [J/mol K] / [Kg/mol] = [J/kg K]
• molare Masse / Molmasse (~M) = M/N in [kg/mol] M = Masse in [kg] N = Stoffmenge in [mol]
• Volumen V in [m³]
• spezifisches Volumen v = V/M in [m³/kg]  
• Dichte ρ = M/V in [kg/m³]
• Stoffmenge [EIS] N in [mol]
• Masse M in [kg]
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• Molanteil (~xi ) = Ni/N  Ni = Stoffmengenanteil der Konponente i N = Summe aller Stoffmengen
• Partialdichte oder Massenkonzentration ρi = Mi/V
• Diffusionskoeffizient DAB in [m²/s]  
• Temperaturleitfähigkeit a = λ / (cp ρ) in [m²/s] λ = Wärmeleitfähigkeit cp = spezifische Wärmekapazität  ρ = Dichte
• Wärmekapazitätsstrom (°C) = (C PUNKT) = (°M) cp  in [W / K] oft auch (°W) = (W PUNKT)
• 1. Fick´sche Gesetz + auftretende Terme benennen und Einheiten ujA= -DAB dcA/dy ujA Diffusionsstromdichte in [mol / (m2 s)] DAB Diffusionskoeffizient in [m2/ s] dca/ dy  Konzentrationsgardient in [mol/m4]
• Wärmeleitfähigkeit λ = λ(θ,p)    in [ W / (mK)] Sie hängt von der Temperatur ϑ und vom Druck p ab. Praktisch gesehen ist die Wärmeleitfähigkeit die Wärmemenge (in Ws), die in 1 s durch eine 1 m dicke Stoffschicht der Fläche 1 m2 fließt, wenn der Temperaturunterschied 1 K ist. Die ungekürzte Einheit ist also Wattsekunde mal Meter pro Quadratmeter, Kelvin und Sekunde.  In Gemischen ist sie zusätzlich von deren Zusammensetzung abhängig. Die Wärmeleitfähigkeit λ ist ein Skalar, sofern das Material isotrop ist, sein Wärmeleitvermögen zwar vom Ort, aber an einem festen Ort nicht von der Richtung abhängt.  
• spezifische Wärmekapazität cp in [J / (kg K)] oder [m² / (s²K) ] die Energiemenge, die benötigt wird, um 1 kg eines Stoffes um 1 K zu erwärmen:    
• Massenstrom (°M) = (M Punkt) in [kg/s] Massenstrom gibt die Masse eines Mediums, die sich innerhalb einer Zeitspanne durch einen Querschnitt bewegt, bezogen auf die Zeitspanne an.
• Wärmedurchgangskoeffizient k in [W / (m²K)] früher k-Wert heute u-Wert ist ein Maß für den Wärmestrom von einem Fluid (ein Gas oder eine Flüssigkeit) durch einen festen Körper (etwa eine Wand) in ein zweites Fluid aufgrund eines Temperaturunterschiedes zwischen den Fluiden.  
• Fläche A in [m²]
• Anzahl der Übertragungseinheiten NTU (Number of Transfer Units) in [einheitenlos]
• Volumenstrom (°V) = (V PUNKT) = Q = dV/dt  in [m³/s] Unter einem Volumenstrom versteht man das Volumen eines Mediums, das sich innerhalb einer Zeitspanne durch einen Querschnitt bewegt bezogen auf die Zeitspanne.
• Strömungsgeschwindigkeit w in [m/s]
• Wärmeübergangskoeffizient α = λ/s in [W / (m²K)] λ =  Wärmeleitfähigkeit in [ W / (mK)] s = Wanddicke in [m] Die Wärmeübergangszahl in einer ebenen Wand ist Wärmeleitfähigkeit geteilt durch die Wanddicke. kein Stoffwert sondern Systemparameter auch Wärmeübergangszahl oder Wärmeübertragungskoeffizient genannt, ist ein Proportionalitätsfaktor, der die Intensität des Wärmeübergangsan einer Grenzfläche bestimmt. Der Wärmeübergangskoeffizient in W/(m²·K) ist eine spezifische Kennzahl einer Konfiguration von Materialien bzw. von einem Material zu einer Umgebung in Form eines Fluids.
• Wärmestromdichte (°q) = (q PUNKT) = (°Q) / A = Wärmestrom pro Fläche in [W/m²] oder [kg/s³] Sie beschreibt die übertragene Wärmemenge je Übertragungsfläche und Zeiteinheit bzw. die thermische Leistung je Flächeneinheit.
• Wärmestrom oder Wärmefluss (°Q) = (Q PUNKT) = I = dQ/dt in [J/S] oder [kgm²/s³] definiert als die in der Zeit δt übertrageneWärmemenge δQ
• Fourieresche Gesetz (°q(x)) = -λ(θ,p)δθ/δx (eindimensional / isotropen Körper [konst.Stoffw]) in [W/m²] (Q = -λA dT/dx ) (°q(x)) = Wärmestromdichte in [W/m²] λ(θ,p) = Wärmeleitfähigkeit in [ W / (mK)] δθ/δx = 
• Tritt bei einseitiger Diffusion nur Diffusion in eine Richtung auf? Begründen Sie Ihre Antwort kurz! Nein, denn bei einem Zweistoffgemisch tritt immer die Diffusion beider Komponenten gleichzeitig auf. Es gilt bei konstantem DAB und Gesamtkonz. c immer ujA = ujB
• äqimolare Diffusion NICHT einseitige Dissusion (°nA) äqui = ujA= -DAB dcA/dy
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• Wie unter teilt man die Wärmeleitung? staionär instationär
• Einheit Q? [W] oder J/s
• Unterschied integrale diff. Bilanz? integrale: was rein und raus, innen uninteressant diff.: Auschnitt-> innere Vorgänge
• Welche RB gelten jeweils für Kurz- und Langzeitkösung? Aufschreiben! Kurz: RB 1. und 2. Art lang: RB 1. und 3. Art siehe Lernzettel inst. WL
• Vergleich Stofftransport- Wärmetransport! Stofftransp.                                                      Wärmetransport konvektiv:                                                       Konvektion: mA= βΔρA                                                q= αΔT nA= βΔcA Diffusion:                                                               WL: ujA= -DAB dcA/dx                                         q= -λ dT/dx jA= -DAB dρA/ dx
• Welche zwei Bezugssysteme gibt es bei Stofftransportvorgängen? Teilchenbezugssystem: u= Σ xk* wk Schwerpunktbezugssystem: w= Σ ξk* wk
• Stofftransport: diffusiv, konvektiv? konv.: Bezugssytem diff.: Fick´sche Gesetz
• Tritt bei einer einseitigen ode äquimolaren Diff. ein Konvektionsstrom auf? einseitige
• Wann gilt im Zweistoffsystem ujA= -ujB,wenn c=const.? immer gültig
• Stellt sich bei stat. Diffusion ein lineares Konz.profil ein? nein
• ujA ist die Diffusionstromdichte im Schwerpunktsystem? nein,im Teilchenbezugssystem  
• Beschreibung einseitige und äquimolare Diff.? äquimolar: ein Ausgleichsvorgang in einem geschlossenen, stationären System zweier idealer Gase bei konstanten Druck- und Temperaturbedingungen, die als weitere Idealisierung annäherend gleiche Molmassen aufweisensollen. Durch eine imaginäre Grenzfläche treten gleichviele Teilchen von A nach B wie auch von B nach A (äquimolarer Vorgang). einseitig: + Konvektion, Luft von der Seite
• Was beschreibt das Henry- Gesetz? Verhalten an Grenzflächen allerdings nur für geringe Konzentrationen sagt einen Konzentrationssprung an Phasengrenzflächen zwischen Gas und Flüssigkeit voraus, der mit den unterschiedlichen Löslichkeiten in Flüssigkeit und Gas erklärt werden kann (Wechsel des Aggregatzustandes) Henry-Zahl He ist dabei ein Maß für die Höhe des Sprunges und ist definiert als der Massenanteil der einen Komponente im Gas an der gasseitigen Grenzfläche (kann z.B. der Sauerstoffanteil in Luft sein) bezogen auf denjenigen an der flüssigkeitsseitigen  He also größer als Eins, ist mehr der Komponente im Gas gelöst He kleiner Eins mehr in der Flüssigkeit
• Was beschreibt der Henry- Koeffizient? Der Henrykoeffizient (Henry´sche Konstante) hingegen ist das Verhältnis vom Partialdruck der Komponente an der gasseitigen Fläche zum Molanteil an der Flüssigkeitsseite. Ist z.B. bei konstantem Druck eine große Stoffmenge gelöst, nimmt die Henryzahl einen kleinen Wert an und kennzeichnet so eine gute Löslichkeit des Gases in derFlüssigkeit.
• Ordne Materialien nach Wärmeleitfähigkeit! Beton, Cu, H2O, Stahl, Luft von klein zu groß Luft, Wasser, Beton, Stahl, Cu
• Nenne Wärmequellen! exotherme Reaktion Stromdurchfluss
• Konvektiver Wärmeübergang mit Pumpe? erzwungene Konvektion
• Was ist der Unterschied zwischen grauen und schwarzen Strahler? gruaer ε< 1 schwarzer ε=1
• Mit welcher Gleichung können Sie den von einem Körper durch Strahlung abgegebenen Energiestrom (°E) berechen? Welche Einheit besitzt die darin vorkommende Temperatur? Gleichung: (°E) = A ε σ T4 =  cs  ε A (T/100)4 Einheit: [K] σ = 5.67 * 10-8 [W/m²K4] cs  = 5.67   [W/m²K4]

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