Müssen Sie sich schnell ein solides Grundwissen in Thermodynamik aneignen? Dann ist dies genau das richtige Buch für Sie. Wilhelm Kulisch erklärt Ihnen die mathematischen Grundlagen, die Sie für die Thermodynamik brauchen, Zustandsgrößen, -änderungen und -gleichungen sowie die Hauptsätze der Thermodynamik und vieles mehr. Ein Eingangstest soll Ihnen dabei helfen, Ihre individuellen Schwächen aufzudecken, um sie dann gezielt beheben zu können. Mit zahlreichen Beispielen und Übungsaufgaben können Sie Ihr neu erworbenes Wissen dann festigen und überprüfen. Dabei kommt der Autor so schnell wie möglich auf den Punkt und erklärt dieses manchmal etwas sperrige Thema so verständlich wie möglich.
Inhaltsverzeichnis
Einleitung 21 Teil I: Grundlagen
1 Eine kurze Einfü hrung in die Thermodynamik 27
Definition der Thermodynamik 27
Eine kurze Geschichte der Thermodynamik 28
Makroskopische Thermodynamik und statistische Thermodynamik 30
Die Rolle der Thermodynamik in der Physik und den anderen Naturwissenschaften 31
2 Ein klein wenig Mathematik 33
Absolute Grö ß en, Differenzen und Differentiale 33
Ableitungen und partielle Ableitungen 34
VomDifferential zur Differenz: Integralrechnung 39
Teil II: Die wichtigsten Begriffe der Thermodynamik
3 Alles ü ber Wä rmephä nomene 43
Wä rme fü hrt zur Ausdehnung von Kö rpern 43
Wä rme kann gespeichert werden 46
Wä rme kann transportiert werden 51
4 Den Zustand eines System beschreiben: Zustandsgrö ß en 59
Sie bestimmen den Zustand eines Systems: Die Zustandsgrö ß en 59
Der Druck wird durch die Bewegung von Teilchen verursacht 60
Auch die Temperatur wird durch Bewegung verursacht 65
Man kann sie mikroskopisch oder makroskopisch angeben: Die Stoffmenge 70
Jedes System enthä lt Energie: Die innere Energie 72
Eine schwer zu fassende Grö ß e: Die Entropie 73
5 Ab jetzt wird es dynamisch: Zustandsä nderungen 77
Der Behä lter besitzt einen beweglichen Deckel: Isobare Ä nderungen 78
Der Behä lter besitzt einen festen Deckel: Isochore Ä nderungen 80
In einem Wä rmebad: Isotherme Ä nderungen 81
Das System ist isoliert: Adiabatische Ä nderungen 82
Von groß er technischer Bedeutung: Isentrope und polytrope Ä nderungen 86
6 Abstrakt, aber hilfreich: Thermodynamische Potentiale 91
Definition des Begriffs des thermodynamischen Potentials 91
Die wichtigsten thermodynamischen Potentiale 94
Ende der theoretischen Betrachtung: Anwendungen und Beispiele 100
Teil III: Das wichtigste ü ber Gase
7 Die Beschreibung von Gasen: Zustandsgleichungen 107
Es ist zwar eine Nä herung, aber eine gute: Das ideale Gasgesetz 108
In der Realitä t gibt es Abweichungen: Die van-der-Waals-Gleichung 115
Jenseits des Kritischen Punkts ist alles anders 118
8 Freiheitsgrade und Bewegungen: Energetische Betrachtungen 123
Es gibt viele Mö glichkeiten, sich zu bewegen: Freiheitsgrade 123
Auch bei der inneren Energie spielen die Freiheitsgrade eine Rolle 128
Nicht alle Teilchen sind gleich schnell: Geschwindigkeitsverteilungen 130
Teil IV: Die Hauptsä tze der Thermodynamik
9 Es geht ums Gleichgewicht: Der nullte Hauptsatz 135
Thema des nullten Hauptsatzes: Das thermische Gleichgewicht 135
18 Inhalt
Formulierungen des nullten Hauptsatzes 136
Bedeutung und Anwendungen 137
Es geht darü ber hinaus: Das thermodynamische Gleichgewicht 138
10 Er beschä ftigt sich mit der Energie: Der erste Hauptsatz 141
Thema und Formulierungen 141
Vergleich der Formulierungen 142
Bedeutung und Anwendungen 144
11 Die Entropie kommt ins Spiel: Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 151
Der zweite Hauptsatz der Thermodynamik 151
Vergleich der Formulierungen 152
Die Entropie zum Zweiten 154
Die Entropie und die Ordnung 157
Ein kurzer Ausflug in die Welt der Perpetua mobilia 158
12 Der absolute Nullpunkt ist unerreichbar: Der dritte Hauptsatz 161
Zwei Themen: Der Nullpunkt und die Entropie 161
Kurz und knapp: Die Formulierungen 161
Vergleich der Formulierungen 162
Der Nullpunkt und die Entropie 163
Teil V: Thermodynamik in der Praxis
13 Besser geht es nicht: Ideale thermodynamische Prozesse 167
Alles ü ber Prozesse 168
Der theoretisch beste Prozess: Der Carnotprozess 171
Die ideale Gasturbine: Der Joule-Kreisprozess 176
Das ideale Dampfkraftwerk: Der Clausius-Rankine-Prozess 179
Nicht die Arbeit, sondern die Temperatur ist das Ziel: Wä rmepumpe und Kä ltemaschine 181
Inhalt 19
14 Reale Prozesse I: Wä rmekraftmaschinen 189
Wä rmekraftmaschinen: Eine Ü bersicht 189
Er bewegt uns seit mehr als 100 Jahren: Der Ottomotor 190
Eine solide Alternative: Der Dieselmotor 195
Pendeln zwischen heiß und kalt: Der Stirlingmotor 199
Ein kurzer Blick auf die Dampfmaschine 203
Vergleich der Wä rmekraftmaschinen 205
15 Eher feucht: Die Thermodynamik von Dä mpfen und Gasgemischen 209
Dampf ist gasfö rmiges Wasser 209
Es frischt auf: Die Luftfeuchtigkeit 213
Whiskey on the Rocks: Zweistoffgemische 217
Teil VI: Statistische Thermodynamik
16 Grundlagen der statistischen Thermodynamik 225
Zur Problemstellung 226
Kopf oder Zahl: Zufallsexperimente 227
Je mehr Mö glichkeiten es gibt, desto geringer ist die Wahrscheinlichkeit 228
Erwartungswert und Standardabweichung 231
Die Krö nung der Statistik: Wahrscheinlichkeitsverteilungen 233
17 Eine statistische Betrachtung der Thermodynamik 239
Mikrozustä nde und Makrozustä nde 239
Unvorstellbar viele Mö glichkeiten: Der Phasenraum 242
Glossar 251
Lö sungen 261
Index 281
