Ingenieurwissenschaften Thermodynamik – Zustandsänderungen
Karteikarten zum Thema „Ingenieurwissenschaften“ · 15 Karten · von atrio. Beispiele: Was definiert eine Zustandsänderung in der Thermodynamik? · Welche Bedin…
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15 KartenWas definiert eine Zustandsänderung in der Thermodynamik?
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Ein Prozess, bei dem ein System von einem Gleichgewichtszustand in einen anderen übergeht, wobei sich Zustandsgrößen wie Druck, Volumen oder Temperatur ändern.
Welche Bedingung gilt für eine isotherme Zustandsänderung idealer Gase?
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Die Temperatur bleibt konstant (T = const), sodass nach Boyle-Mariotte das Produkt p·V konstant bleibt.
Wie berechnest du die technische Arbeit bei isothermer Expansion idealer Gase?
Rückseite
W_t = m·R·T·ln(V₂/V₁) = p₁·V₁·ln(V₂/V₁); die Arbeit ist positiv bei Expansion, negativ bei Kompression.
Was charakterisiert eine isobare Zustandsänderung?
Rückseite
Der Druck bleibt konstant (p = const); im p-v-Diagramm verläuft der Prozess als horizontale Gerade.
Wie groß ist die technische Arbeit bei isobarem Prozess?
Rückseite
W_t = p·(V₂ - V₁) = m·R·(T₂ - T₁); sie entspricht der Fläche unter der horizontalen Linie im p-v-Diagramm.
Was gilt für eine isochore Zustandsänderung?
Rückseite
Das Volumen bleibt konstant (V = const); keine Volumenänderungsarbeit wird geleistet (W_t = 0), zugeführte Wärme ändert nur die innere Energie.
Wie lautet die Zustandsgleichung für eine adiabate (isentrope) Änderung idealer Gase?
Rückseite
p·V^κ = const mit κ = c_p/c_v; gleichzeitig gilt T·V^(κ-1) = const und T^κ·p^(1-κ) = const.
Wie berechnest du die technische Arbeit bei adiabater Expansion?
Rückseite
W_t = (p₂·V₂ - p₁·V₁)/(1-κ) = m·c_v·(T₁ - T₂); die Arbeit entstammt ausschließlich der inneren Energieabnahme.
Was beschreibt der Polytropenexponent n bei polytropen Zustandsänderungen?
Rückseite
Die Gleichung p·V^n = const verallgemeinert alle Grundprozesse: n=0 isobar, n=1 isotherm, n=κ adiabat, n=∞ isochor.
Wie unterscheidet sich die Entropieänderung bei isothermer vs. adiabater Änderung?
Rückseite
Isotherm: ΔS = Q_rev/T ≠ 0 (Wärmeübergang). Adiabat reversible: ΔS = 0 (isentrop); adiabat irreversibel: ΔS > 0.
Wann ist die technische Arbeit bei Expansion maximal?
Rückseite
Bei isothermer Expansion ist die technische Arbeit größer als bei adiabater Expansion zwischen gleichen Anfangs- und Endvolumen, da Wärme zugeführt wird.
Was besagt der erste Hauptsatz für einen geschlossenen Kreisprozess?
Rückseite
Die zyklische Integral von δQ gleich δW; die gesamte zugeführte Wärme wird vollständig in technische Arbeit umgewandelt, ΔU = 0.
Wie berechnest du den thermischen Wirkungsgrad eines Carnot-Kreisprozesses?
Rückseite
η_th = 1 - T_niedrig/T_hoch = (Q_zu - Q_ab)/Q_zu; er ist der maximal mögliche Wirkungsgrad zwischen zwei Temperaturreservoirs.
Was ist der Unterschied zwischen Volumenänderungsarbeit und technischer Arbeit?
Rückseite
Volumenänderungsarbeit W_v = -∫p·dV (Systemsicht, positiv bei Kompression). Technische Arbeit W_t = ∫v·dp (Anlagensicht, positiv bei Expansion), W_t = -W_v.
Wie erkennst du im T-s-Diagramm die zugeführte Wärme eines Prozesses?
Rückseite
Die Fläche unter der Prozesskurve im T-s-Diagramm entspricht der spezifischen Wärme q = ∫T·ds; bei isentropen Prozessen ist diese Fläche null.