Seit 20 Jahren hören Studenten der Ingenieurwissenschaften, der Chemie und der Physik die Vorlesungen des Autors zur Thermodynamik. Daraus ist das vorliegende Buch entstanden. Die thermodynamischen Grundlagen werden sauber hergeleitet; bnötigt werde dazu die Mathematikkenntnisse des Grundstudiums. Das Buch enthält Übungsaufgaben und ist auch zum Selbststudium geeignet. Historische Anmerkungen lockern den Text auf und illustrieren die Begriffe von Temperatur, Energie und Entropie, indem sie deren schwierige Entstehung nachvollziehen. Unter sorgfältiger Herleitung der thermodynamischen Grundlagen behandelt der Autor zahlreiche Anwendungen: - im Maschinenbau: Fön, Kompressor, Heißluftmaschine, Dampfmaschine, Kühlschrank, Verbrennungsmotoren - in der Verfahrenstechnik: Osmose, Löslichkeit von Gas - in der physikalischen Chemie: Gummi, Gele - in der Werkstoffkunde: Phasendiagramme, Memory Metalle - in der Mechanik: Stabilität von Luftballons - in der Chemie: chemisches Gleichgewicht, Reaktionswärme - in der Wärmeübertragung: Wärmeleitung im Stab, Strahlung - in der Gasdynamik: Düsenströmung - in der Klimatechnik: Heizung und Befeuchtung von Räumen - in der Meteorologie: barometrische Höhenstufe, Wolkenbasis - in der Akustik: Schallausbreitung, Schallamplituden.
Inhaltsverzeichnis
1 Aufgabe der Thermodynamik und ihre Bilanzgleichungen. - 1. 1 Die Felder der Mechanik und Thermodynamik. - 1. 2 Bilanzgleichungen. - 1. 3 Massenbilanz. - 1. 4. Impulsbilanz. - 1. 5 Energiebilanz. - 1. 6 Bilanz der inneren Energie. - 1. 7 Erster Hauptsatz für reversible Prozesse. Grundlage der pdV-Thermodynamik . - 1. 8 Zusammenfassung der Bilanzgleichungen. - 1. 9 Historisches zum ersten Hauptsatz. - 2 Materialgleichungen. - 2. 1 Allgemeine Form der Materialgleichungen in Flüssigkeiten, Dämpfen und Gasen. - 2. 2 Bestimmung von Viskosität und Wärmeleitfähigkeit. - 2. 3 Zustandsgieichung idealer Gase. - 2. 4 Zustandsgieichungen von Flüssigkeiten und Dämpfen (ohne Phasenübergang). - 2. 5 Zustandsdiagramme für Flüssigkeiten und Dämpfe (mit Phasenübergang). - 3 Reversible Prozesse. Die pdV-Thermodynamik bei der Berechnung thermodynamischer Maschinen. - 3. 1 Kompressor und Preßluftmaschine. Heißluftmaschine. - 3. 2 Arbeit und Wärme bei speziellen reversiblen Problemen. - 3. 3 Kreisprozesse. - 3. 4 Verbrennungsmotoren. - 4 Entropie. - 4. 1 Der zweite Hauptsatz. - 4. 2 Auswertung des zweiten Hauptsatzes. - 4. 3 Historisches zum zweiten Hauptsatz. - 4. 4 Die Entropie als S = k In W. - 4. 5 Beispiel zu Entropie und zweitem Hauptsatz: Gas und Gummi. - 4. 6 Historisches zur statistischen Interpretation der Entropie. - 5 Dampfmaschine und Kältemaschinen. - 5. 1 Historisches zur Dampfmaschine. - 5. 2 Dampfmaschine. - 5. 3 Kältemaschine und Wärmepumpe. - 6 Wärmeübertragung. - 6. 1 Instationäre Wärmeleitung. - 6. 2 Wärmetauscher. - 6. 3 Wärmestrahlung. - 6. 4 Nutzung der Sonnenenergie. - 7 Mischungen und Mischphasen. - 7. 1 Chemisches Potential. - 7. 2 Vermischungsgrößen Chemisches Potential idealer Mischungen. - 7. 3 Osmose. - 7. 4 Mischphasen. - 7. 5 Flüssig-Dampf-Gleichgewichte (ideal). - 7. 6 Weitere Beispiele zumRaoult'schen Gesetz. - 7. 7 Flüssig-Dampf-Gleichgewicht (Real). - 7. 8 Freie Enthalpie einer Phasenmischung. - 7. 9 Legierungen. - 8 Chemisch reagierende Mischungen. - 8. 1 Stöchiometrie und Massenwirkungsgesetz. - 8. 2 Reaktionswärmen, Reaktionsentropie und absolute Entropiewerte. - 8. 3 Nernst'sches Wärmetheorem. Dritter Hauptsatz der Thermodynamik. - 8. 4 Energetische und entropische Beiträge zum Gleichgewicht. - 8. 5 Die Brennstoffzelle. - 8. 6 Thermodynamik der Photosynthese. - 9 Feuchte Luft. - 9. 1 Charakterisierung feuchter Luft. - 9. 2 Einfache Prozesse in feuchter Luft. - 9. 3 Verdampfungsgrenze und Kühlgrenze. - 9. 4 Zwei instruktive Beispiele Sauna und Wolkenuntergrenze. - 9. 5 Faustregeln. - 9. 6 Verdunstung. - 10 Ausgesuchte Probleme der Thermodynamik. - 10. 1 Tropfen und Blasen. - 10. 2 Nebel und Wolken. Tropfen in feuchter Luft. - 10. 3 Luftballons. - 10. 4 Schall. - 10. 5 Landau-Theorie der Phasenübergänge. - 10. 6 Schwellen und Schrumpfen von Gelen. - 10. 7 Gedächtnislegierungen. - 11 Thermodynamik irreversibler Prozesse. - 11. 1 Reinstoffe. - 11. 2 Mischungen. - Namen- und Sachverzeichnis.
