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Arbeitsfluids Fluid besteht aus Atomen/Molekülen Innere Energie = Kinetische Bewegungsenergie Innere Energie der Moleküle (Rotation, Vibration) Potentielle.

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Präsentation zum Thema: "Arbeitsfluids Fluid besteht aus Atomen/Molekülen Innere Energie = Kinetische Bewegungsenergie Innere Energie der Moleküle (Rotation, Vibration) Potentielle."—  Präsentation transkript:

1 Arbeitsfluids Fluid besteht aus Atomen/Molekülen Innere Energie = Kinetische Bewegungsenergie Innere Energie der Moleküle (Rotation, Vibration) Potentielle Energie der Abstossung oder Anziehung Bild = Wasser flüssig

2 Arbeitsfluids Tiefe Temperatur = kleine kinetische Energie < potentielle Energie der Anziehung Wasser ist kondensiert Noch tiefere Temperatur: spezielle Anordnung der Moleküle Kristallisation = Eis Bild = Eis

3 Arbeitsfluids Bild = Dampf Kinetische Energie >> potentielle Energie der Anziehung Moleküle bewegen sich unabhängig Stoff ist gasförmig (Dampf)

4 Arbeitsfluids Druck = Summe der Kraftwirkungen der Zusammenstösse Moleküle-Gefässwand Kolbenbewegung gegen das Gas: Molekülgeschwindigkeit beim Stoss erhöht Temperaturerhöhung Kolbenbewegung weg vom Gas: Molekülgeschwindigkeit beim Stoss erniedrigt Temperaturabsenkung

5 Arbeitsfluids Das Modell des idealen Gases Potentielle Energie der Abstossung/Anziehung kann vernachlässigt werden (keine Wechselwirkung zwischen Molekülen) Gutes Modell für viele Gase bei genügend grossen Molekülabständen Druck ist proportional zur Teilchendichte und zur Temperatur Zustandsgleichung für ideale Gase Proportionalitätskonstante R = J/mol.K

6 Arbeitsfluids Zustandsgleichung für Gasmenge von n Molen Konsequenzen des Modells des idealen Gases: Thermodynamische Potentiale u und h sind nur eine Funktion der Temperatur

7 Arbeitsfluids c v und innere Energie U gilt immer, auch wenn v 1 v 2 !!! u = Potentialfunktion = u(T) entspricht der Wärmezu- fuhr bei konstantem Volumen von T = 0 bis T

8 Arbeitsfluids c p und Enthalpie H gilt immer, auch wenn p 1 p 2 !!! h = Potentialfunktion = h(T) entspricht der Wärmezu- fuhr bei konstantem Druck von T = 0 bis T

9 Arbeitsfluids Anwendung des idealen Gasgesetzes auf h: c p enthält zusätzliche Ausdehnungsarbeit Verhältnis der spezifischen Wärmen c p /c v =

10 Arbeitsfluids u und h sind Potentialfunktionen, nur Differenzen definiert für Tabellen: Absolutwerte Bezugspunkt notwendig Anwendung von Mittelwerten für c v und c p (sinnvoll bei kleineren Temperaturdifferenzen) Definition der Mittelwerte

11 Arbeitsfluids perfektes Gas ideales Gas: keine Wechselwirkung zwischen Molekülen aber: c p und c v sind temperaturabhängig Grund: Anregungszustände der Moleküle (Rotation, Vibration) ändern mit Temperatur perfektes Gas: = ideales Gas mit konstanten c p und c v Werten, Moleküle sind Massenpunkte ohne Anregungszustände, nur Translationsenergie!!

12 Arbeitsfluids Statistische Mechanik: spezifische Wärmen werden durch die Anzahl Freiheitsgrade f bestimmt 1-atomiges Gas: 3 translatorische Freiheitsgrade f = 3 2-atomiges Gas: zusätzlich 2 Rotations-Freiheitsgrade f = 5 Bei hohen Temperaturen: zusätzliche Vibrationen im Molekül

13 Arbeitsfluids

14 Zustandsgleichung realer Gase Anziehungskräfte in der Nähe des kritischen Punktes (Einsetzen der Kondensation) nicht mehr vernachlässigbar Abweichungen vom idealen Gas durch Realgas- Faktor Z Spezifische Wärmen hängen ab von Druck und Temperatur

15 Arbeitsfluids

16 Kreisprozesse und 1. Hauptsatz 1. Hauptsatz im geschlossenen System, keine kinetische und potentielle Energie der Strömung Betrachte Kreisprozess 1 – 2 – 1

17 Arbeitsfluids 1. Hauptsatz für die Teilprozesse Summe für Kreisprozess Q und A sind keine Potentialfunktionen, Werte sind abhängig vom Weg, deshalb Umwandlung von Wärme in Arbeit (und umgekehrt) möglich

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