Arbeitsfluids Fluid besteht aus Atomen/Molekülen Bild = Wasser flüssig

Präsentation zum Thema: "Arbeitsfluids Fluid besteht aus Atomen/Molekülen Bild = Wasser flüssig"—  Präsentation transkript:

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

2 Arbeitsfluids Bild = Eis Tiefe Temperatur = kleine kinetische Energie < potentielle Energie der Anziehung → Wasser ist kondensiert Noch tiefere Temperatur: spezielle Anordnung der Moleküle → Kristallisation = 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 Das Modell des idealen Gases
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 Zustandsgleichung für Gasmenge von n Molen
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 gilt immer, auch wenn v1 ≠ v2 !!!
Arbeitsfluids cv und innere Energie U gilt immer, auch wenn v1 ≠ v2 !!! u = Potentialfunktion = u(T) entspricht der Wärmezu-fuhr bei konstantem Volumen von T = 0 bis T

8 gilt immer, auch wenn p1 ≠ p2 !!!
Arbeitsfluids cp und Enthalpie H gilt immer, auch wenn p1 ≠ p2 !!! h = Potentialfunktion = h(T) entspricht der Wärmezu-fuhr bei konstantem Druck von T = 0 bis T

9 Anwendung des idealen Gasgesetzes auf h:
Arbeitsfluids Anwendung des idealen Gasgesetzes auf h: cp enthält zusätzliche Ausdehnungsarbeit Verhältnis der spezifischen Wärmen cp/cv = 

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

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

12 1-atomiges Gas: 3 translatorische Freiheitsgrade → f = 3
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

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14 Zustandsgleichung realer Gase
Arbeitsfluids 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

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

17 1. Hauptsatz für die Teilprozesse
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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