In diesem Modul beginnen wir mit den grundlegenden Definitionen für die Energieübertragung, einschließlich der Definitionen von Arbeitsübertragung und Wärmeübertragung. Wir werden auch (anhand von Beispielen) zeigen, wie Zustandsdiagramme für die Erklärung von Energieübertragungsprozessen nützlich sind. Dann haben wir alle Werkzeuge, die wir brauchen, um den 1. Hauptsatz der Thermodynamik, auch Energieerhaltungssatz genannt, zu definieren. Ihre zweite Aufgabe wird diese Prinzipien und Fähigkeiten vertiefen.

In diesem Modul stellen wir unsere ersten abstrakten Konzepte der thermodynamischen Eigenschaften vor - einschließlich der spezifischen Wärme, der inneren Energie und der Enthalpie. Es wird einige Zeit dauern, bis Sie sich damit vertraut gemacht haben, wofür diese Eigenschaften stehen und wie wir diese Eigenschaften verwenden. Die innere Energie und die Enthalpie hängen beispielsweise mit der Temperatur und dem Druck zusammen, aber es handelt sich um zwei unterschiedliche thermodynamische Eigenschaften. Eines der schwierigsten Konzepte der Thermodynamik besteht darin, die unabhängigen thermodynamischen Eigenschaften zueinander in Beziehung zu setzen. Wir müssen Experten für diese Zustandsbeziehungen werden, um bei der Analyse von Energiesystemen erfolgreich zu sein. Es gibt mehrere gängige Näherungen, darunter das Modell des idealen Gases, das wir in diesem Kurs verwenden werden. Der Schlüssel zur Bestimmung thermodynamischer Eigenschaften ist Übung, Übung, Übung! Machen Sie so viele Beispiele, wie Sie können.

In diesem Modul stellen wir die kombinierte Anwendung des Massenerhaltungssatzes und des Energieerhaltungssatzes für die Systemanalyse vor. Wir gehen auch auf die allgemeinen Annahmen für typische Energieübertragungsgeräte wie Wärmetauscher, Pumpen und Turbinen ein. Zusammen bilden diese Komponenten die Grundlage für alle weltweit eingesetzten Kraftwerke.

In diesem Modul befassen wir uns mit einigen der am schwierigsten zu analysierenden Systeme - instationäre oder zeitvariable Systeme. Jedes System, bei dem sich die Energieübertragung in Abhängigkeit von der Zeit ändert, erfordert eine transiente Analyse. Diese Probleme sind nicht nur schwierig zu analysieren, sie sind auch schwierig zu entwerfen und abzufragen. Einige wichtige transiente Probleme sind das Anfahren einer Gasturbine oder eines Verbrennungsmotors. Solche Transienten werden aufgrund der Einführung von mehr erneuerbaren Energiequellen, die zudem stärker schwankend sind, immer wichtiger für das elektrische Stromnetz. Dies sind sehr relevante und aktuelle Themen für den stationären Energiesektor.

In diesem Modul werden wir einige Konzepte des Zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik vorstellen. Wir werden nur einen kleinen Teil des umfangreichen Materials besprechen, das unter das Thema des Zweiten Hauptsatzes fällt. Ich möchte Sie ermutigen, sich auch außerhalb unseres Kursmaterials mit sehr interessanten Diskussionen über die Ergebnisse des Zweiten Hauptsatzes zu befassen, darunter die Entropie, die absolute Temperaturskala und die Carnot-Zyklen. Der wichtigste Aspekt für unseren Kurs ist, dass das Zweite Gesetz eine Grundlage für die Definition der theoretischen Maximal- und Minimalwerte für Prozesse bietet. Anhand dieser Grenzwerte können wir die Effizienz von Geräten und Systemen definieren. Wir demonstrieren diese Grenzen anhand von Beispielen für einfache Kraftwerke. Eine gute Übung, die Sie mit nach Hause nehmen können, ist die Anwendung dieser Grenzwerte auf einige der Geräte und Systeme, die Sie jeden Tag um sich herum sehen.

In diesem Modul konzentrieren wir uns auf die eingehende Analyse eines Rankine-Kraftwerks. Das Rankine-Kraftwerk ist die grundlegende Konstruktion für die stationäre Stromerzeugung, wenn das Arbeitsmittel Wasser (oder Dampf) und der Energieträger Kernkraft, Kohle, Gas oder thermische Solarenergie ist. Wir lernen auch, dass konventionelle Kraftwerke eine Menge Abwärme erzeugen! Die Kraft-Wärme-Kopplung ist eine großartige Möglichkeit, diese Abwärme zu nutzen. Fallen Ihnen ein paar Möglichkeiten ein, wie Sie Abwärme auffangen und produktiv nutzen können? Dann haben Sie vielleicht Ihr nächstes ökologisch nachhaltiges Geschäftsvorhaben!

In diesem Modul besprechen wir kurz die Energieträger - einschließlich fossiler Brennstoffe und Batteriematerialien. Diese Vorlesungen beleuchten die thermodynamischen Eigenschaften dieser Energieträger und Speichermaterialien, die diese Systeme so attraktiv und gleichzeitig so schwer ersetzbar machen. Da dies unser letztes Modul des Kurses ist, hoffe ich, dass Ihnen diese Einführung in die Thermodynamik gefallen hat und dass Sie einige neue Kenntnisse erworben haben. Viel Glück bei all Ihren Abenteuern im Bereich der Energiesysteme!