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Course Type (SWS)
Lecture: 2 │ Exercise: 1 │ Lab: 0 │ Seminar: 0
Exam Number: ZKB 42057
Type of Lecture:
Language: English
Cycle: SS
ECTS: 4
Exam Type Written Exam (120 min.)
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Information
Beschreibung:

Die Vorlesung baut auf den im ersten Teil behandelten Grundlagen auf. Es findet jedoch eine kurze Wiederholung der Grundbegriffe (Systemdefinitionen, Phasen, Arbeit, Wärme, Enthalpie und Entropie) statt, bevor die Grundlagen auf (idealisierte) technische Prozesse angewendet werden.
Inhalt:
Wiederholung des ersten Teils
Das Exergiekonzept
Kreisprozesse (Arbeits- und Kälteprozesse mit Gasen)
Ideale Mischungen
Chemische Relationen (Maxwell-R. Clapeyron Gleichung etc.)
Thermodynamik chemischer Reaktionen
Chemische Gleichgewichte
Konzepte der Elektrochemie
Eine Einführung in die Wärmeübertragung am Beispiel von chemischen Reaktoren
Kapillar- und Oberflächeneffekte
Eine Einführung in die Grundlagen der statistischen Thermodynamik

Lernziele:

Bei erfolgreicher Teilnahme an dieser Veranstaltung sollten Studierende ein gutes Verständnis folgender Gebiete der Thermodynamik haben und dieses auf entsprechende Problemstellungen anwenden können:
Entropie - Die Studenten kennen die Definition der Entropie und den zweiten Hauptsatz der Thermodynamik. Sie sind in der Lage die Entropiebilanz eines Prozesses zu verstehen.
Exergie - Die Studenten sind mit dem Konzept der Exergie zur Bewertung thermodynamischer Prozesse vertraut.
Kreisprozesse – Die Studenten haben einen Einblick in technische Kreisprozesse bekommen.
Ideale Mischungen – Die Studenten kennen die thermodynamischen Gesetze zur Beschreibung idealer Mischungen von Gasen und Flüssigkeiten.
Zusammenhänge thermodynamischer Größen – Die Studenten haben den Umgang mit mathematischen Beziehungen für Zustandsgrößen geübt, kennen die Maxwell Relationen und den Begriffs des chemischen Potentials.
Chemische Reaktionen und Gleichgewichte – Die Studenten verstehen den Begriff der Reaktionsenthalpie und können beschreiben, wie die Lage von chemischen Gleichgewichten durch Druck und Temperatur verschoben werden.
Wärmeübertragung- Die Grundlagen des Wärmetransports sind bekannt und können auf einfache Probleme angewendet werden.
Elektrochemie – Die Studenten sind mit den Grundlagen elektrochemischer Reaktionen vertraut.
Statistische Thermodynamik - Die Studenten haben einen Einblick in der Grundlagen der statistischen Thermodynamik bekommen.

Literatur:

1 Fundamentals of Thermodynamics, Richard E. Sonntag, Claus Borgnakke, Gordon J. Van Wylen, 6.Aufl., 2003, John Wiley & Sons .
2 Fundamentals of Engineering Thermodynamics von Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, 5. Aufl., 2003, John Wiley & Sons .
3 Chemical and Engineering Thermodynamics, Sandler, Stanley I., 3.Aufl. 2006,John Wiley & Sons
4 Physical Chemistry, P.W. Atkins, 1998, Oxford University Press

Vorleistung:

Thermodynamik 1

Infolink:
Bemerkung:
Description:

This lecture is based on the fundamental understanding of thermodynamics gained in the first part of the lecture. Basic concepts from the first part (definition of systems, phases, work, heat, enthalpy, and entropy) will be recapitulated before they are applied to (idealized) technical systems.
Contents:
Recapitulation of the first course
Availability (Exergy)
Gas power cycles
Properties of ideal mixtures
Chemical relations (Maxwell-R., Clapeyron equation,…)
Thermodynamics of chemical reactions
Chemical Equilibrium
Concepts of electrochemistry
Basic heat transfer, e.g. in chemical reactors
Capillary- and surface effects
Introduction to the concepts of statistical thermodynamics

Learning Targets:

Upon successful completion of this course, students will have gained working knowledge of the following topics in thermodynamics and apply it for problem solving:
Entropy -The students know the definition of entropy and the second law of thermodynamics. They can understand entropy balances.
Availability -The students should now be familiar with the availability concept, to quantify the quality of an energy source.
Power cycles – The students have gained a basic understanding of power cycles.
Ideal mixtures – The students know the thermodynamic laws to describe ideal mixtures in the gas and liquid phase.
Relation of thermodynamic properties – The students have trained how to use mathematical relations between thermodynamical properties to describe problems, know the Maxwell relations and understand the concept of chemical potential.
Chemical reactions and equilibriums – The students understand the concept of reaction enthalpy and can describe how the positions of chemical equilibria can shifted by changes in pressure and temperature.
Heat transfer - The fundamental modes of heat transfer should be understood. The students should be able to solve simple conduction and convection problems.
Electrochemisty – The students understand the basics of electrochemical reactions.
Statistical Thermodynamics – The students have gained first insights into the concepts of statistical thermodynamics.

Literature:

1 Fundamentals of Thermodynamics, Richard E. Sonntag, Claus Borgnakke, Gordon J. Van Wylen, 6.Aufl., 2003, John Wiley & Sons .
2 Fundamentals of Engineering Thermodynamics von Michael J. Moran, Howard N. Shapiro, 5. Aufl., 2003, John Wiley & Sons .
3 Chemical and Engineering Thermodynamics, Sandler, Stanley I., 3.Aufl. 2006,John Wiley & Sons
4 Physical Chemistry, P.W. Atkins, 1998, Oxford University Press

Pre-Qualifications:

Thermodynamics 1

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