Keine Panik vor Thermodynamik! (PDF)
Erfolg und Spaß im klassischen "Dickbrettbohrerfach" des Ingenieurstudiums
Der Begleiter durch das klassische "Dickbrettbohrerfach" des Ingenieurstudiums. Thema des Buches sind die Grundlagen der Thermodynamik, wie sie im ingenieurwissenschaftlichen Grundstudium behandelt werden. Die Thermodynamik, neben Mechanik und Mathematik...
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Produktinformationen zu „Keine Panik vor Thermodynamik! (PDF)“
Der Begleiter durch das klassische "Dickbrettbohrerfach" des Ingenieurstudiums. Thema des Buches sind die Grundlagen der Thermodynamik, wie sie im ingenieurwissenschaftlichen Grundstudium behandelt werden. Die Thermodynamik, neben Mechanik und Mathematik eine der wichtigsten Grundlagendisziplinen in den Ingenieurwissenschaften, verkörpert den "warmen" und "weichen" Maschinenbau, wo es dampft, blubbert und zischt. In diesem Buch wird das gefürchtete "Durchfallfach Thermo" in unkonventioneller, alternativer und humorvoller Weise mittels Cartoons und Beschreibungen alltäglicher Beobachtungen behandelt. Trotz der lockeren Darstellungsweise bleibt auch in diesem Buch die Korrektheit des Inhalts nicht auf der Strecke. Die 2. Auflage wurde überarbeitet, das Kapitel über Gemische und der Aufgabenteil wurden erweitert.
Lese-Probe zu „Keine Panik vor Thermodynamik! (PDF)“
9 Kreisprozesse (S. 144-145)Bislang wurde fast nur definiert und theoretisiert. In diesem Kapitel und den Folgenden sollen jetzt konkrete Anwendungen durchleuchtet werden, damit nicht immer nur von einem abstrakten System" die Rede ist. Alle Prozesse zur Energiewandlung, seien es modellhafte Vergleichsprozesse, die real nicht existieren, oder wirklich funktionierende Anlagen, haben eines gemeinsam: Wenn man sie von außen betrachtet, dann geht mindestens ein Wärmestrom hinein, mindestens einer geht hinaus und irgendwo geht auch eine Leistung in das System rein oder raus, je nachdem was man vorhat. Es werden zwei Arten dieser Maschinen unterschieden.
Wenn man Wärme hinein steckt, um eine Leistung zu gewinnen (Kraftwerk), dann wird das Ganze Wärme- Kraft-Maschine genannt. Wenn man eine Leistung hineinsteckt, um einen Wärmestrom zu bewegen (zum Beispiel beim Kühlschrank), dann wird das Ganze als Kältemaschine oder Wärmepumpe bezeichnet. Man kann einen solchen Apparat, zum Beispiel ein reales Kraftwerk entweder im Detail betrachten und versuchen, für jede einzelne Schraube die thermodynamischen Bilanzen aufzustellen (und zu lösen) oder man sieht das ganze Kraftwerk als eine Black-Box an und behandelt es wie eine Wärme- Kraft-Maschine mit nur drei Energieströmen über die Systemgrenze. In der technischen Welt findet nahezu jede Art der Energiewandlung durch eine bestimmte Art von Prozessen statt, die sich Kreisprozesse nennen.
Der Name Kreisprozess kommt daher, dass sich bei diesem Prozess im Inneren des Systems ein Arbeitsmedium in einem Kreislauf bewegt (mal Wasser/ Wasserdampf in einem Kraftwerk, mal Kühlmittel im Kühlschrank). Die Bezeichnung wird aber auch angewendet auf offene Systeme, zum Beispiel das Triebwerk eines Flugzeugs, das Luft aus der Umgebung zur Verbrennung angesaugt und nachher die Abgase wieder an diese abgibt. Das ist deswegen erlaubt, weil die Umgebung quasi den Kreislauf schließt, auch wenn sich das Arbeitsmedium nicht
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in einem auf Anhieb zu erkennenden Kreislauf bewegt. Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal für Kreisprozesse ist die Art des Arbeitsfluids, das verwendet wird. In Kraftwerken kommt fast immer Wasser zum Einsatz, weil es billig zu haben und ungiftig ist und es außerdem mit einer hohen Wärmekapazität und Verdampfungsenthalpie ausgestattet ist.
Die beiden letzten Eigenschaften des Wassers erlauben es, vergleichsweise große Energiemengen mit einem kleinen Massenstrom zu transportieren, so dass bei der Auslegung von Turbinen, Pumpen und Rohrleitungen möglichst klein (und damit so billig wie möglich) gebaut werden kann. Dass in Kältemaschinen Wasser eher selten bis gar nicht verwendet wird, liegt daran, dass es bei den gewünschten (tiefen) Temperaturen gefriert.
Dann wird es ziemlich schwierig, das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf zu bewegen. Hier ist das Einsatzgebiet der so genannten Kältemittel. Über Kältemittel wurden und werden reihenweise Bücher geschrieben, da diese sowohl politisch (wegen des bei Einigen vorhandenen Ozon-Abbau-Potentials) als auch ingenieur-technisch (Wärmekapazität, Mischungsverhalten mit verwende steckt, um eine Leistung zu gewinnen (Kraftwerk), dann wird das Ganze Wärme- Kraft-Maschine genannt. Wenn man eine Leistung hineinsteckt, um einen Wärmestrom zu bewegen (zum Beispiel beim Kühlschrank), dann wird das Ganze als Kältemaschine oder Wärmepumpe bezeichnet.
Man kann einen solchen Apparat, zum Beispiel ein reales Kraftwerk entweder im Detail betrachten und versuchen, für jede einzelne Schraube die thermodynamischen Bilanzen aufzustellen (und zu lösen) oder man sieht das ganze Kraftwerk als eine Black-Box an und behandelt es wie eine Wärme- Kraft-Maschine mit nur drei Energieströmen über die Systemgrenze. In der technischen Welt findet nahezu jede Art der Energiewandlung durch eine bestimmte Art von Prozessen statt, die sich Kreisprozesse nennen. Der Name Kreisprozess kommt daher, dass sich bei diesem Prozess im Inneren des Systems ein Arbeitsmedium in einem Kreislauf bewegt (mal Wasser/ Wasserdampf in einem Kraftwerk, mal Kühlmittel im Kühlschrank).
Die beiden letzten Eigenschaften des Wassers erlauben es, vergleichsweise große Energiemengen mit einem kleinen Massenstrom zu transportieren, so dass bei der Auslegung von Turbinen, Pumpen und Rohrleitungen möglichst klein (und damit so billig wie möglich) gebaut werden kann. Dass in Kältemaschinen Wasser eher selten bis gar nicht verwendet wird, liegt daran, dass es bei den gewünschten (tiefen) Temperaturen gefriert.
Dann wird es ziemlich schwierig, das Wasser in einem geschlossenen Kreislauf zu bewegen. Hier ist das Einsatzgebiet der so genannten Kältemittel. Über Kältemittel wurden und werden reihenweise Bücher geschrieben, da diese sowohl politisch (wegen des bei Einigen vorhandenen Ozon-Abbau-Potentials) als auch ingenieur-technisch (Wärmekapazität, Mischungsverhalten mit verwende steckt, um eine Leistung zu gewinnen (Kraftwerk), dann wird das Ganze Wärme- Kraft-Maschine genannt. Wenn man eine Leistung hineinsteckt, um einen Wärmestrom zu bewegen (zum Beispiel beim Kühlschrank), dann wird das Ganze als Kältemaschine oder Wärmepumpe bezeichnet.
Man kann einen solchen Apparat, zum Beispiel ein reales Kraftwerk entweder im Detail betrachten und versuchen, für jede einzelne Schraube die thermodynamischen Bilanzen aufzustellen (und zu lösen) oder man sieht das ganze Kraftwerk als eine Black-Box an und behandelt es wie eine Wärme- Kraft-Maschine mit nur drei Energieströmen über die Systemgrenze. In der technischen Welt findet nahezu jede Art der Energiewandlung durch eine bestimmte Art von Prozessen statt, die sich Kreisprozesse nennen. Der Name Kreisprozess kommt daher, dass sich bei diesem Prozess im Inneren des Systems ein Arbeitsmedium in einem Kreislauf bewegt (mal Wasser/ Wasserdampf in einem Kraftwerk, mal Kühlmittel im Kühlschrank).
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Autoren-Porträt von Dirk Labuhn, Oliver Romberg
Dr. Dirk Labuhn ist promovierter Maschinenbauer auf dem Gebiet der Thermodynamik und war lange mit Forschungsaktivitäten und vorlesungsbegleitenden Veranstaltungen auf diesem Gebiet beschäftigt. Er und sein Co-Autor Dr. Oliver Romberg, ebenfalls promovierter Maschinenbauer, kennen die Nöte und Schwierigkeiten, wenn Studenten und "Thermo" aufeinander treffen und sich dabei nicht nur die Entropie erhöht (sondern auch die Verzweiflung der Studenten). Beide Autoren sind heute in der Raumfahrt tätig.Bibliographische Angaben
- Autoren: Dirk Labuhn , Oliver Romberg
- 2.Aufl. 2006, 327 Seiten, Deutsch
- Verlag: Vieweg+Teubner Verlag
- ISBN-10: 3834891185
- ISBN-13: 9783834891181
- Erscheinungsdatum: 18.12.2007
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eBook Informationen
- Dateiformat: PDF
- Größe: 7.15 MB
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Pressezitat
"Dies ist eines der Bücher, die man nicht wieder hergibt."Metall, 03/2006
"Die Autoren und promovierten Maschinenbauingenieure Dirk Labuhn und Oliver Romberg haben den Versuch unternommen, die bei vielen als staubtrocken verschrienen Fachinhalte bekömmlicher darzustellen als dies gemeinhin getan wird. Der Ansatz, Thermodynamik und Alltag unter einen Hut zu bringen, ist neu und schon allein deswegen gebührt den beiden Wissenschaftlern ein Lob."
VDI nachrichten, 04.11.2005
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