Thermodynamik Verständnis
Thermodynamik Verständnis an der TU Braunschweig
Thermodynamik Verständnis an der TU Braunschweig
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Lernkarten
In welche Energieform wandelt sich letztendlich die kinetische Energie eines Autos, das vor eine Wand fährt, oder die potentielle Energie eines Tellers, der vom Tisch auf den Boden fällt?
Die Objekte erwärmen sich und ihre Umgebung minimal: Die kinetische
Ist das Vermischen von Salz und Pfeffer reversibel? Schließlich kann man die Körner ja wieder auseinander sortieren.
Nein, es ist nicht reversibel, da sowohl das System (Salz & Pfeffer) als auch die Umgebung wieder in den Ausgangszustand gebracht werden müssten, damit es sich um einen reversiblen Vorgang handelt.
In diesem Fall hat die Umgebung nachher nicht den Ursprungszustand, da beim Sortieren der Körner wahrscheinlich Arbeit zugeführt werden muss, und auf jeden Fall die Exergie der Umgebung steigt.
Kann die Entropie des Universums reduziert werden?
Nein. Die Summe aller Entropie steigt monoton (kann nur mehr werden - bestenfalls gleich bleiben).
Kann die Entropie eines System reduziert werden?
Ja!
Durch Wärme- oder Massenabfuhr.
Können sich Wasserbeladung x und relative Luftfeuchte phi unabhängig voneinander ändern?
Ja - die Wasserbeladung x macht eine Aussage über die Masse des Wassers pro Masse trockene Luft. Diese kann sich nur durch Zu- oder Abfuhr von Wasser ändern.
Die relative Luftfeuchte bezieht den Wasserdampfpartialdruck auf den Sättigungspartialdruck. Also auf den maximalen Wasserdampfpartialdruck bei der gegeben Temperatur.
Durch eine Änderung der Temperatur kann also phi geändert werden, ohne dass sich x ändert.
Wann enthält ein System Exergie?
Es enthält Exergie, wenn es von den Umgebungsbedingungen (insbes. Druck und Temperatur) abweicht.
Egal, ob nach oben oder nach unten.
Warum kann selbst ein idealer Prozess keinen Wärmestrom vollständig in technische Arbeit umwandeln?
Der 2. HS verbietet dies: Mit jedem Wärmestrom fließ auch ein Entropiestrom in das System. Technische Arbeit 'transportiert' jedoch keine Entropie. Somit ist ein Abwärmestrom notwendig, damit der Prozess die ihm zugeführte Entropie auch wieder abführen kann.
Anmerkung: Der Entropiestrom, der mit einem Wärmestrom 'Hand in Hand geht', lässt sich immer berechnen als Verhältnis des Wärmestroms zu seiner Temperatur (in Kelvin).
Warum werden Prozessgrößen (Arbeit und Wärme) als "wegabhängig" bezeichnet?
Weil z. B. die Arbeit, die aufgewendet wurde, um eine volle Einkaufstasche in den vierten Stock zu tragen, davon abhängt, WIE (also auf welchem "Weg") dies durchgeführt wurde.
Wer die Treppen auf einem Bein hochgehüpft ist, wird sicher mehr Arbeit investiert haben, als derjenige, der langsam und gleichmäßig gegangen ist. (bitte ausprobieren!)
Anmerkung: Die Erhöhung an potentieller Energie der Einkaufstasche stellt hierbei natürlich ein Minimum an aufzuwendender Arbeit dar.
Warum wird beim Abkühlen einer heißen Tasse Kaffee am Frühstückstisch Entropie produziert?
Wärme Q wird vom Kaffee bei einer Temperatur T_H abgegeben. Mit ihr wird Entropie abgegeben, die sich als Verhältnis Q / T_H bestimmen lässt.
Die Temperatur von Q sinkt beim Durchgang durch die Tasse und der Luftschicht um die Tasse. Schließlich hat Q Umgebungstemperatur T_U und damit beträgt die von der Umgebung aufgenomme Entropie Q / T_U.
Da T_U < T_H, wird von der Umgebung mehr Entropie aufgenommen als vom Kaffee abgegeben. Diese zusätzliche Entropie wird PRODUZIERT.
Wie viele Massenströme müssen berücksichtigt werden, wenn ein handelsüblicher Haartrockner mit dem ersten HS analysiert werden soll?
Zwei!
Ein eintretender Massenstrom und ein austretender Massenstrom.
Natürlich handelt es sich bei beiden Massenströmen um die selben Teilchen und beide oben erwähnten Massenströme sind - bis auf das Vorzeichen - gleich. Es muss aber jeder Massenstrom, der DIE GRENZE DES KONTROLLVOLUMENS ÜBERSCHREITET, beachtet werden.
