Thermo- und Fluiddynamik

11B2081

Bachelor

Deutsch

5.0

nur Wintersemester

1 Semester

Vielteilchen Systeme und kontinuierliche Systeme spielen in vielen Bereichen der Naturwissenschaften und Technik eine wesentliche Rolle. Diese Systeme werden unter den Aspekten Fluiddynamik, Thermodynamik und Wellenausbreitung betrachtet. Im Sinne einer einheitlichen Betrachtung wird die Wellenlehre auch auf elektromagnetische Wellen ausgedehnt. 

Der Fokus liegt dabei auf den grundsätzlichen Konzepten, die den betrachteten physikalischen Theorien zugrundeliegen. Darauf aufbauend werden einfache Anwendungsprobleme rechnerisch untersucht. 

Der Lehrinhalt wird durch begleitende praktische Beispiele im Labor veranschaulicht.

Fluiddynamik:

1. Grundlagen (Stoffgrößen und physikalische Eigenschaften von Fluiden, Hydrostatik)
2. Kinematik der Flüssigkeiten (Kontinuitätsgleichung)
3. Kinetik der Fluide (Bernoulli-Gleichung, Massenerhaltung, (Dreh-) Impulssatz)
4. Laminare und turbulente Strömungen, Reynolds-Zahl

Thermodynamik:

1. Grundlagen (Thermodynamisches System, Systemgrenzen, thermische Zustandsgrößen, thermische Zustandsgleichungen, ideale Gase)
2. Energiebilanzen, Erster Hauptsatz, Innere Energie, Wärme, Volumenänderungsarbeit
3. Zustandsänderungen des idealen Gases, Isothermen, Isobaren, Isochoren, Isentropen
4. Energieumwandlungen, Zweiter Hauptsatz, Entropie, reversible und irreversible Zustandsänderungen
5. Thermodynamische Kreisprozesse, Thermischer Wirkungsgrad, Carnot-Prozess, ideale Vergleichsprozesse, Wärmepumpe
6. Wärmetransport: Wärmeleitung, Konvektion

Wellen:

1. Vorbemerkungen zu Schwingungen
2. Wellengleichung, Reflexion, Interferenz, Brechung, Beugung

Der Arbeitsaufwand für das Modul umfasst insgesamt 150 Stunden (siehe auch "ECTS-Leistungspunkte und Benotung").

• Klausur

• experimentelle Arbeit

Benotete Prüfungsleistung:

• Klausur: siehe jeweils gültige Studienordnung;

Unbenotete Prüfungsleistung:

• Experimentelle Arbeit: Experiment: ca. 6 Versuche

1. Mathematik: komplexe Zahlen, Satz von Taylor, elementare Funktionen und Potenzreihenentwicklung, analytische Geometrie,  Matrizenrechnung, Differentialgleichungen, Lösung per Ansatz und Trennung der Veränderlichen, elementare Integrationsmethoden, mehrdimensionale Integration
2. Statik: Kräfte- und Momentengleichgewicht, ebener Spannungszustand

Die Absolvent*innen dieses Moduls ...

... kennen die Grundlagen der Hydrostatik und Fluiddynamik.
... haben einen Überblick über die wichtigsten thermodynamischen Größen, ihre Zusammenhänge und   Gesetzmäßigkeiten.
... können die Hauptsätze zur qualitativen und quantitativen Beschreibung von thermodynamischen Prozessen anwenden.
... kennen die Arbeitsweise von Wärmepumpen und Wärmekraftmaschinen und die zugehörigen idealen Vergleichsprozesse.
... kennen die Grundlagen der technischen Optik.

Die Absolvent*innen dieses Moduls verstehen die wesentlichen Konzepte, die der Fluidmechanik, Thermodynamik und Wellenlehre zugrunde liegen.

Die Absolvent*innen sind in der Lage, sich im Verlaufe ihrer beruflichen Tätigkeit in weiterführende Problemstellungen der Thermodynamik, Strömungslehre und Optik selbstständig einzuarbeiten.

• Rehm, Ansgar

• Rehm, Ansgar
• Kreßmann, Reiner