{"id":46614,"date":"2019-10-22T19:57:00","date_gmt":"2019-10-22T18:57:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/was-ist-thermodynamik-definition\/"},"modified":"2020-03-11T20:16:50","modified_gmt":"2020-03-11T19:16:50","slug":"was-ist-thermodynamik-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/de\/was-ist-thermodynamik-definition\/","title":{"rendered":"Was ist Thermodynamik – Definition"},"content":{"rendered":"
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Thermodynamik ist die Wissenschaft, die sich mit Energieerzeugung, -speicherung, -transfer und -umwandlung befasst.\u00a0Die Thermodynamik untersucht die Auswirkungen von Arbeit, W\u00e4rme und Energie auf ein System.\u00a0W\u00e4rmetechnik<\/div>\n<\/div>\n
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Thermodynamik<\/h2>\n

\"Thermodynamik<\/a>Kenntnisse der\u00a0Thermodynamik<\/strong>\u00a0sind f\u00fcr\u00a0Nuklearingenieure<\/strong>\u00a0, die sich mit\u00a0Kernkraftreaktoren<\/a>\u00a0besch\u00e4ftigen,\u00a0von\u00a0wesentlicher Bedeutung\u00a0.\u00a0Ein\u00a0Kernkraftwerk<\/strong><\/a>\u00a0(Atomkraftwerk) sieht mit einer Ausnahme wie ein Standard-W\u00e4rmekraftwerk aus.\u00a0Die W\u00e4rmequelle im Kernkraftwerk ist ein\u00a0Kernreaktor<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Wie in vielen konventionellen W\u00e4rmekraftwerken \u00fcblich, wird die W\u00e4rme zur Erzeugung von Dampf verwendet, der eine\u00a0Dampfturbine antreibt,<\/strong>\u00a0die an einen\u00a0Generator<\/strong>\u00a0angeschlossen ist,\u00a0der Elektrizit\u00e4t erzeugt.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Thermodynamik<\/strong>\u00a0ist die Wissenschaft, die sich mit Energieerzeugung, -speicherung, -transfer und -umwandlung befasst.\u00a0Es untersucht die Auswirkungen von\u00a0Arbeit<\/a>\u00a0,\u00a0W\u00e4rme<\/a>\u00a0und\u00a0Energie<\/a>\u00a0auf ein System.\u00a0Obwohl es sich um ein\u00a0sehr breites Thema handelt<\/strong>\u00a0, das die meisten Bereiche der Wissenschaft betrifft, einschlie\u00dflich Biologie und Mikroelektronik, werden wir uns haupts\u00e4chlich mit gro\u00df angelegten Beobachtungen befassen.\u00a0Kleinr\u00e4umige Wechselwirkungen werden in der kinetischen Theorie der Gase beschrieben.Historisch gesehen\u00a0,\u00a0Thermodynamik<\/strong>\u00a0wurde geboren\u00a0im 19. Jahrhundert<\/strong>\u00a0als Wissenschaftler wurden zuerst entdecken ,\u00a0wie der Bau und Betrieb\u00a0Dampfmaschinen<\/strong>\u00a0.\u00a0Insbesondere durch die Arbeit des franz\u00f6sischen Physikers Nicolas L\u00e9onard Sadi Carnot, der\u00a01824\u00a0das Konzept des\u00a0W\u00e4rmekraftkreislaufs<\/strong>\u00a0und das Prinzip der Reversibilit\u00e4t\u00a0einf\u00fchrte\u00a0. Der schottische Physiker Lord Kelvin formulierte 1854 erstmals eine pr\u00e4zise Definition der Thermodynamik Begrenzung des maximalen Arbeitsaufwands, der mit einer Dampfmaschine erzielt werden kann, die mit einem W\u00e4rme\u00fcbergang bei hoher Temperatur als Antriebskraft arbeitet.\u00a0In sp\u00e4teren Jahren wurden die\u00a0Gesetze der Thermodynamik<\/strong>\u00a0entwickelt.\u00a0Thermodynamik<\/strong>basiert haupts\u00e4chlich auf einem Satz von\u00a0vier Gesetzen,<\/strong>\u00a0die\u00a0universell g\u00fcltig sind,<\/strong>\u00a0wenn sie auf Systeme angewendet werden, die den von jedem implizierten Einschr\u00e4nkungen entsprechen.<\/p>\n

\"Technische<\/a>
Rankine-Zyklus – Thermodynamik als Energieumwandlungswissenschaft<\/figcaption><\/figure>\n

Die Thermodynamik<\/strong>\u00a0ist sowohl ein Zweig der\u00a0Physik<\/strong>\u00a0als auch eine\u00a0Ingenieurwissenschaft<\/strong>\u00a0.\u00a0Der Physiker<\/strong>\u00a0ist normalerweise daran interessiert, ein\u00a0grundlegendes Verst\u00e4ndnis<\/strong>\u00a0des physikalischen und chemischen Verhaltens fester Materiemengen in Ruhe zu\u00a0erlangen,\u00a0und verwendet die Gesetze der Thermodynamik, um die Eigenschaften der Materie in Beziehung zu setzen.\u00a0Ingenieure<\/strong>\u00a0sind im Allgemeinen daran interessiert,\u00a0Energiesysteme zu untersuchen<\/strong>\u00a0und wie sie mit ihrer Umgebung interagieren.\u00a0Um dies zu erleichtern, erweitern die Ingenieure das Thema Thermodynamik auf das Studium\u00a0offener Systeme<\/strong><\/a>\u00a0, bei denen W\u00e4rme, Arbeit und Masse in das Regelvolumen geleitet oder aus diesem herausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n

Unser Ziel wird es sein, die\u00a0Thermodynamik als Energieumwandlungswissenschaft<\/strong>\u00a0einzuf\u00fchren und einige der grundlegenden Konzepte und Definitionen vorzustellen, die f\u00fcr das Studium der\u00a0technischen Thermodynamik verwendet werden<\/strong>\u00a0.\u00a0Diese grundlegenden Konzepte und Definitionen werden auch auf Energiesysteme und schlie\u00dflich auf\u00a0W\u00e4rme-<\/strong>\u00a0oder\u00a0\u00a0Kernkraftwerke<\/strong>\u00a0angewendet\u00a0.<\/p>\n

\"Beschreibung<\/a>
Hauptmerkmale von Kernkraftwerken mit PWR-Reaktor (Pressurized Water Reactor).<\/figcaption><\/figure>\n

Ein typisches\u00a0Kernkraftwerk<\/strong><\/a>\u00a0hat eine Stromerzeugungskapazit\u00e4t von\u00a01000 MWe<\/strong>\u00a0.\u00a0Die W\u00e4rmequelle im Kernkraftwerk ist ein\u00a0Kernreaktor<\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Wie in allen herk\u00f6mmlichen W\u00e4rmekraftwerken \u00fcblich, wird die W\u00e4rme zur Erzeugung von Dampf verwendet, der eine\u00a0Dampfturbine antreibt,<\/strong>\u00a0die an einen Generator angeschlossen ist, der Elektrizit\u00e4t erzeugt.\u00a0Die Turbinen sind W\u00e4rmekraftmaschinen und unterliegen den Wirkungsgradbeschr\u00e4nkungen des\u00a0zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik<\/strong>\u00a0.\u00a0In modernen Kernkraftwerken betr\u00e4gt der thermodynamische Gesamtwirkungsgrad etwa\u00a0ein Drittel<\/strong>\u00a0(33%), sodass\u00a03000 MWth<\/strong>\u00a0der thermischen Leistung aus der Spaltreaktion zur Erzeugung von\u00a01000 MWe ben\u00f6tigt werden<\/strong>\u00a0von elektrischer Energie.<\/p>\n

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In den folgenden Abschnitten werden wir mit dem Problem umgehen, wie man\u00a0<\/span>die thermische Energie umwandeln<\/span><\/strong>\u00a0im Innern des Reaktors in der erzeugte\u00a0<\/span>elektrische Energie<\/span><\/strong>\u00a0in einem\u00a0<\/span>effektivste Weg<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Gesetze der Thermodynamik<\/span><\/h2>\n

Es gibt\u00a0<\/span>vier Gesetze der Thermodynamik<\/span><\/strong>\u00a0, die grundlegende physikalische Gr\u00f6\u00dfen (Temperatur, Energie und Entropie) definieren und thermodynamische Systeme im\u00a0<\/span>thermischen Gleichgewicht<\/span><\/strong><\/a>\u00a0charakterisieren\u00a0.\u00a0Diese gelten als eines der wichtigsten Gesetze der gesamten Physik.\u00a0Die Gesetze lauten wie folgt:<\/span><\/p>\n

Zeroth-Gesetz der Thermodynamik:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

Befinden sich zwei Systeme mit einem dritten im thermischen Gleichgewicht, befinden sie sich im thermischen Gleichgewicht miteinander. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Dieses Gesetz bietet eine Definition und Methode zur Definition von Temperaturen, m\u00f6glicherweise die wichtigste intensive Eigenschaft eines Systems bei der Behandlung von Problemen bei der Umwandlung von W\u00e4rmeenergie.<\/span><\/p>\n

Erster Hauptsatz der Thermodynamik:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

Die Zunahme der inneren Energie eines geschlossenen Systems entspricht der dem System zugef\u00fchrten W\u00e4rme abz\u00fcglich der von ihm geleisteten Arbeit. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Dieses Gesetz ist das\u00a0<\/span>Prinzip der Energieeinsparung<\/span><\/strong><\/a>\u00a0.\u00a0Es ist das wichtigste Gesetz f\u00fcr die\u00a0Analyse der meisten Systeme und die, die quantifiziert ,\u00a0wie thermische Energie\u00a0<\/span>umgewandelt<\/span><\/strong>\u00a0in andere\u00a0<\/span>Energieformen<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Daraus folgt, dass Perpetual-Motion-Maschinen der ersten Art unm\u00f6glich sind.<\/span><\/p>\n

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

Die Entropie eines isolierten Systems nimmt niemals ab.\u00a0In einem nat\u00fcrlichen thermodynamischen Prozess nimmt die Summe der Entropien der wechselwirkenden thermodynamischen Systeme zu. \u00a0<\/span><\/em><\/p>\n

Dieses Gesetz gibt die\u00a0<\/span>Unumkehrbarkeit<\/span><\/strong>\u00a0der\u00a0<\/span>nat\u00fcrlichen Prozesse<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0<\/span>Reversible Prozesse<\/span><\/a>\u00a0sind eine n\u00fctzliche und bequeme theoretische Fiktion, kommen aber in der Natur nicht vor.\u00a0Aus diesem Gesetz folgt, dass es unm\u00f6glich ist, eine Vorrichtung zu konstruieren, die in einem Zyklus arbeitet und deren einzige Wirkung die \u00dcbertragung von W\u00e4rme von einem k\u00fchleren K\u00f6rper auf einen hei\u00dferen K\u00f6rper ist.\u00a0Daraus folgt, dass Perpetual-Motion-Maschinen der zweiten Art unm\u00f6glich sind.<\/span><\/p>\n

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik:<\/span><\/strong><\/a><\/p>\n

Die Entropie eines Systems n\u00e4hert sich einem konstanten Wert, wenn sich die Temperatur dem absoluten Nullpunkt n\u00e4hert.<\/span><\/em><\/p>\n

Basierend auf empirischen Beweisen besagt dieses Gesetz, dass die\u00a0<\/span>Entropie<\/span><\/a>\u00a0einer reinen kristallinen Substanz<\/span><\/strong>\u00a0beim\u00a0<\/span>absoluten Nullpunkt der Temperatur<\/span><\/strong>\u00a00 K\u00a0Null ist<\/strong>\u00a0und dass es mit keinem noch so idealisierten Verfahren m\u00f6glich ist, die Temperatur eines Systems zu senken in einer endlichen Anzahl von Schritten auf den absoluten Nullpunkt.\u00a0Dies erm\u00f6glicht es uns, einen Nullpunkt f\u00fcr die W\u00e4rmeenergie eines K\u00f6rpers zu definieren.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Popul\u00e4re Version der Gesetze der Thermodynamik<\/span><\/h2>\n

0. Sie m\u00fcssen das Spiel spielen.<\/span><\/strong><\/p>\n

1. Du kannst nicht gewinnen;\u00a0Sie k\u00f6nnen nur die Gewinnschwelle erreichen.<\/span><\/strong><\/p>\n

2. Sie k\u00f6nnen nur bei absolutem Nullpunkt die Gewinnschwelle erreichen.<\/span><\/strong><\/p>\n

3. Sie k\u00f6nnen den absoluten Nullpunkt nicht erreichen.<\/span><\/strong><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Umfangreiche Eigenschaften – Intesive Eigenschaften<\/span><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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