Thermodynamik Flashcards
Innere Engerie U
Die innere Energie U gibt die im Stoff bereits gespeicherte Energie an. Innere Energie besteht aus: Thermischer E.
chemischer Bindungs E. und
Kernenergie
kinetische und potentielle Energie zählen nicht dazu, da diese sich auf ein äußeres system beziehen
- Hauptsatz der Wärmelehre
= Energieerhaltungssatz
delta U= W+ delta Q
Die innere Energie kann erhöht werden durch die Zufuhr von Wärme Q oder durch Zufuhr von Arbeit W.
Die innere Energie sinkt durch Entzug von Wärme oder Verrichtung von Arbeit.
Ein Pepetuum mobile 1. Art ist nicht möglich.
2 Hauptsatz der Wärmelehre
= Entropiesatz
Wärme fließt von selbst nur vom warmen zum kalten Körper, die Entropie will ein Maximum erreichen. In einem System kann die Entropie nie den Wert 0 annehmen oder Werte unter 0.
0 Hauptsatz
Satz des thermischen Gleichgewichts. Ein thermisches Gleichgewicht herrscht dann, wenn die Gleichgewichtsgrösse ( Temperatur) in Systemen gleich groß ist. Um so ein Gleichgewicht zu erhalten gibt es 3 Möglichkeiten zur Wärmeübertragung: 1. Wärmestrahlung: Teilchen mit hoher Temperatur senden viel Infrarotstrahlung aus die dann von Teilchen mit niedriger Temperatur aufgenommen werden. Die Aufnahme geht solange bis beide Systeme die gleiche Wärmemenge ausstrahlen. 2 Konvertion/ Wärmestömung: Teilchen mit hoher Temperatur strömen zum System mit niedriger Temperatur und vermischen sich. 3. Wärmeleitung: Teilchen mit hoher Temperatur stoßen auf kalte Teilchen und übertragen somit ihre Wärme auf die zuvor kalten Teilchen
Was ist Wärme?
Wärme ist die Übertragung von thermischer Energie durch Zusammenstoß von Teilchen. Wärme ist eine Prozessgrösse. Wärme ist in der Lage Arbeit zu verrichten ( 4takt Motor)
- Hauptsatz
Der absolute Nullpunkt 0 K – 273,15 Grad Celsius kann nicht erreicht werden.
Die Temperatur wäre so niedrig dass sich die Teilchen nicht mehr bewegen und die Entropie wäre 0. Die Entropie darf muss aber immer größer 0 sein
Was ist der Unterschied zwischen Wärme und Temperatur?
Wärme ist eine Prozessgrösse mit der Einheit wie jede andere Energie ( Joule)
Temperatur ist eine Prozessgrösse mit der Einheit Kelvin
Was ist Entropie?
Entropie gibt das Maß der Unordnung in einem System an. Je höher die Temperatur desto ungeordneter und heftiger ist die Bewegung der Teilchen… Entropie ist größer.
Sie strebt immer ein Maximum an. Sie kann innerhalb eines Systems nie abnehmen. Sie kann nie 0 oder kleiner als null werden.
Was ist Volumenarbeit?
Bei der Änderung des Volumens kann Arbeit verrichtet werden= Volumenarbeit. Zb. Volumen wird kleiner ( Kompression) ‚ Arbeit wurde zugeführt ( Kolben hochgedrückt) innere Energie steigt. Wärme führt zur Verbrennung von Gas, Volumen wird größer durch Ausdehnung von Gas und drückt den Kolben es runter und verrichtet damit Arbeit/ Volumenarbeit
Was macht eine Wärmekraftmaschine und wie arbeitet sie grob?
Eine Wärmekraftmaschine wandelt Wärme in mechanische Arbeit um. Ein 4 Takt Motor zählt zu den Wärmekraftmaschinen.
Wärme wird einer Wärmekraftmaschine zugeführt, diese wandelt einen Teil der Energie in Arbeit um, die restliche Wärme wird abgegeben und erwärmt ein kälteres System. Sie arbeitet periodisch, d.h der Kreislauf wiederholt sich
Was ist eine Kraftwärmemaschine und wie funktioniert sie grob?
Eine Kraftwärmemaschine funktioniert umgekehrt wie eine Wärmekraftmaschine. Sie verwendet mechanische Arbeit um Wärme zu erzeugen. Kühlschrank, Wärmepumpen und Kältemaschinen zählen dazu.
Ein kaltes System fließt in die Kraftwärmemaschine, Arbeit wird zugeführt, Wärme entsteht und diese Wärme fließt dann ins 2 System das sich erwärmt.
Was ist ein Wirkungsgrad?
Der Wirkungsgrad gibt an wie effektiv eine Wärmekraftmaschine arbeitet. Er gibt das Verhältnis zwischen nutzbarer und zugeführter Energie an.
Enutzbar durch Ezugeführt. E nutzbar ist jene Energie die in Arbeit umgewandelt werden kann. E zugeführt ist die Energie die man in die Maschine gesteckt hat.
n kann Werte zwischen 0 und 1 annehmen ( Wirkungsgrad 0-100%) 100% kann nicht erreicht werden da nie 100% der zugeführten Energie in Arbeit umgewandelt werden kann ( ein Teil geht immer in Reibung oder Wärme verloren). Wirkungsgrad über 1 ist auch nicht möglich da sonst mehr Arbeit bestehen würde als Energie zugeführt wurde ( verletzt energieerhaltungssatz)
Was ist der Carnotsche Wirkungsgrad?
Ein Wirkungsgrad der zusätzlich zur Beschreibung von Wärmekraftmaschinen dient. Temperaturunterschied während dem Prozess durch zugeführte Temperatur am Anfang. ACHTUNG: zur Berechnung mit Kelvin rechnen!
4 Takt Motor ( Wärmekraftmaschine)
- Takt: Ansaugtakt. Volumen steigt, Druck sinkt, Unterdruck entsteht der beim Ottomotor ( Benzinmotor) ein Luft- Benzin Gemisch und beim Dieselmotor nur ein Luftgemisch ansaugt
- Takt Verdichtungstakt. Volumen verkleinert sich, Druck steigt
3 Takt. Zündkerze erwärmt das Luft Benzin Gemisch, Einspritzpumpe spritzt Diesel in das Luftgemisch, Gase dehnen sich durch die Erwärmung aus und verrichten damit Arbeit (= Volumsarbeit), Kolben wird durch nach unten gedrückt. - Takt Auspufftakt Verbrannte Gemisch wird rausgedrückt damit wo Platz ist und der Vorgang erneut geschehen kann ( periodisch)
Kraftwärmemaschine?
- Kondensator: Flüssigkeit ist heißer als das heiße Reservoire, Flüssigkeit gibt Wärme ab (exothermer Vorgang), Kondensiert dabei
- Expansionsventil: Flüssigkeit kühlt weiter ab
- Verdampfer: Flüssigkeit ist jetzt kälter als das kalte Reservoire, zieht Wärme aus dem Resavoire (endothermer Vorgang) und verdampft.
- Kompressor: Arbeit wird zugeführt, Mittel wird wieder wärmer
