1 Aufgabe der Thermodynamik und ihre Bilanzgleichungen.- 1.1 Die Felder der Mechanik und Thermodynamik.- 1.1.1 Massendichte, Geschwindigkeit und Temperatur.- 1.1.2 Historisches zur Temperatur.- 1.2 Bilanzgleichungen.- 1.2.1 Die Erhaltungssätze der Thermodynamik.- 1.2.2 Bilanzen für abgeschlossene und offene Systeme.- 1.2.3 Lokale Bilanz in regulären Punkten.- 1.3 Massenbilanz.- 1.3.1 Integrale und lokale Massenbilanzen.- 1.3.2 Beispiel zur Massenbilanz: Düsenströmung.- 1.4. Impulsbilanz.- 1.4.1 Integrale und lokale Impulsbilanzen.- 1.4.2 Druck.- 1.4.3 Beispiel I zur Impulsbilanz: Druckverlauf in ruhender inkompressibler Flüssigkeit.- 1.4.4 Historisches zu Druck und Luftdruck. Druckeinheiten.- 1.4.5 Beispiel zum Druck: Auftriebsgesetz von Archimedes.- 1.4.6 Beispiel II zur Impulsbilanz: Raketengrundgleichung.- 1.4.7 Beispiel III zur Impulsbilanz: Konvektiver Impulsfluß.- 1.4.8 Beispiel IV zur Impulsbilanz: Düsenströmung.- 1.4.9 Beispiel V zur Impulsbilanz: Bernoulli-Gleichung.- 1.4.10 Beispiel zur Bernoulli-Gleichung: Auftriebsformel von Kutta-Joukovsky.- 1.5 Energiebilanz.- 1.5.1 Kinetische Energie, potentielle Energie und vier Arten der inneren Energie.- 1.5.2 Integrale und lokale Energiebilanzen.- 1.5.3 Potentielle Energie.- 1.5.4 Beispiel I zum Energiesatz: Düsenströmung.- 1.5.5 Beispiel II zum Energiesatz: Adiabate Drosselung.- 1.5.6 Beispiel III zum Energiesatz: Verdampfung.- 1.5.7 Beispiel IV zum Energiesatz: Fön.- 1.5.8 Beispiel V zum Energiesatz: Turbine.- 1.6 Bilanz der inneren Energie.- 1.6.1 Ableitung aus Energie-, Impuls-und Massenbilanz.- 1.6.2 Kurzform der Energiebilanzen für abgeschlossene Systeme.- 1.7 Erster Hauptsatz für reversible Prozesse. Grundlage der "pdV-Thermodynamik".- 1.7.1 Arbeitsleistung und innere Arbeitsleistung im reversiblen Prozeß.- 1.7.2 Reversible Prozesse.- 1.8 Zusammenfassung der Bilanzgleichungen.- 1.9 Historisches zum ersten Hauptsatz.- 2 Materialgleichungen.- 2.1 Allgemeine Form der Materialgleichungen in Flüssigkeiten, Dämpfen und Gasen.- 2.1.1Notwendigkeit von Materialgleichungen.- 2.1.2Materialgleichungen für wärmeleitende Flüssigkeiten, Dämpfe und Gase mit innerer Reibung.- 2.2 Bestimmung von Viskosität und Wärmeleitfähigkeit.- 2.2.1 Scherströmung zwischen zwei Platten. Newton'sches Reibungsgesetz.- 2.2.2 Wärmeleitung an Fensterscheibe.- 2.3 Zustandsgieichung idealer Gase.- 2.3.1Thermische Zustandsgieichung idealer Gase.- 2.3.2Historisches zur thermischen Zustandsgieichung idealer Gase.- 2.3.3Kalorische Zustandsgieichung idealer Gase.- 2.3.4Historisches zur kalorischen Zustandsgieichung idealer Gase. Der Versuch von Gay-Lussac.- 2.3.5 Eine instruktive Trivialform der kinetischen Gastheorie. Molekulare Deutung von Druck und Temperatur.- 2.3.6Beispiel I zum idealen Gas: Kolben fällt in Zylinder.- 2.3.7Beispiel II zum idealen Gas: Heizung eines Zimmers.- 2.3.8Beispiel III zum idealen Gas: Geschwindigkeit und Temperatur am Austritt eines Föns.- 2.3.9Beispiel IV zum idealen Gas: Düsenströmung.- 2.3.10 Beispiel V zum idealen Gas: Barometrische Höhenstufe.- 2.3.11 Beispiel VI zum idealen Gas: "Adiabatische Zustandsgieichung".- 2.3.12 Beispiel VII zum idealen Gas: Kaminströmung.- 2.3.13 Beispiel VIII zum idealen Gas: Aufwindkraftwerk.- 2.4 Zustandsgieichungen von Flüssigkeiten und Dämpfen (ohne Phasenübergang).- 2.4.1 Die Notwendigkeit von Messungen.- 2.4.2Thermische Zustandsgieichung.- 2.4.3Kalorische Zustandsgieichung.- 2.4.4Zustandsgieichungen von flüssigem Wasser.- 2.5 Zustandsdiagramme für Flüssigkeiten und Dämpfe (mit Phasenübergang).- 2.5.1 Das Phänomen des Phasenübergangs "flüssig - dampfförmig".- 2.5.2Schmelzen und Sublimieren.- 2.5.3Dampfdruckkurve und (p,T)-Diagramm von Wasser.- 2.5.4Naßdampfgebiet und (p,v)-Diagramm von Wasser.- 2.5.53-D-Phasendiagramm.- 2.5.6Verdampfungswärme und (h,T)-Diagramm von Wasser.- 2.5.7Beispiel I zur Verdampfung: Das Einweckglas.- 2.5.8Beispiel II zur Verdampfung: Der Dampfkochtopf.- 2.5.9Historisches zur Verflüssigung von Dämpfen und zur Erstarrung von Flüssigkeiten.- 2.5.10 Van-der-Waals-Gleichung.- 3 Reversible Prozesse. Die "pdV-Thermodynamik" bei der Berechnung thermodynamischer Maschinen.- 3.1 Kompressor und Preßluftmaschine. Heißluftmaschine.- 3.1.1Die Arbeit am Kompressor.- 3.1.2Der zweistufige Kompressor.- 3.1.3Die Preßluftmaschine.- 3.1.4Die Heißluftmaschine.- 3.1.5Die Dampfmaschine.- 3.2 Arbeit und Wärme bei speziellen reversiblen Problemen.- 3.2.1Arbeit und Wärme im reversiblen Prozeß allgemein.- 3.2.2Arbeit und Wärme in irreversiblen "Isoprozessen" und im adiabaten Prozeß für ideale Gase.- 3.3 Kreisprozesse.- 3.3.1 Wirkungsgrad bei der Umsetzung von Wärme in Arbeit.- 3.3.2 Beispiel I zum Wirkungsgrad. Joule-Prozeß.- 3.3.3 Beispiel II zum Wirkungsgrad. Carnot-Prozeß.- 3.3.4 Beispiel III zum Wirkungsgrad. Ericson-Prozeß.- 3.4 Verbrennungsmotoren.- 3.4.1 Ottomotoren.- 3.4.2 Dieselmotor.- 4 Entropie.- 4.1 Der zweite Hauptsatz.- 4.1.1 Formulierung.- 4.1.2 Ergebnisse.- 4.1.3 Der universelle Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses.- 4.1.4 Absolute Temperatur als integrierender Faktor.- 4.1.5 Wachstum der Entropie.- 4.1.6 (T,S)-Diagramm und Maximaler Wirkungsgrad des Carnot-Prozesses.- 4.2 Auswertung des zweiten Hauptsatzes.- 4.2.1 Integrabilitätsbedingung.- 4.2.2 Innere Energie und Entropie des Van-der-Waals-Gases und des idealen Gases.- 4.2.3 Alternativformen der Gibbs-Gleichung und der Integrabilitätsbedingung.- 4.2.4 Phasengleichgewicht. Gleichungen von Clausius-Clapeyron.- 4.2.5 Phasengleichgewicht im Van-der Waals-Gas.- 4.2.6Temperaturänderungen bei adiabater Drosselung. Beispiel: Van-der-Waals-Gas.- 4.2.7 Thermodynamische Stabilitätskriterien.- 4.2.8 Stabilitätsbedingungen.- 4.2.9 Legendre Transformationen.- 4.3 Historisches zum zweiten Hauptsatz.- 4.4 Die Entropie als S = k In W.- 4.4.1 Molekulare Deutung der Entropie.- 4.4.2 Entropie eines Gases und eines Polymermoleküls.- 4.4.3 Entropie als ein Maß für Unordnung.- 4.4.4 Das Wachstum der Unordnung.- 4.4.5Maxwell'sche Verteilungsfunktion.- 4.4.6Die Entropie eines Gummistabes.- 4.5 Beispiel zu Entropie und zweitem Hauptsatz: Gas und Gummi.- 4.5.1 Gibbs-Gleichung und Integrabilitätsbedingungen für Flüssigkeiten und Festkörper.- 4.5.2Beispiele für entropische Elastizität.- 4.5.3Reales Gas und kristallisiertes Gummi.- 4.5.4Freie Energie von Gasen und Gummis. (p,V)- und (P,L)-Kurven.- 4.5.5 Reversible und hysteretische Phasenübergänge.- 4.6 Historisches zur statistischen Interpretation der Entropie.- 5 Dampfmaschine und Kältemaschinen.- 5.1 Historisches zur Dampfmaschine.- 5.2 Dampfmaschine.- 5.2.1Das (T,s)-Diagramm.- 5.2.2Clausius-Rankine-Prozeß im (T,s)-Diagramm.- 5.2.3 Das (h,s)-Diagramm.- 5.2.4 Beispiel: Dampfdurchsatz und Wirkungsgrad einer Dampfkraftanlage.- 5.2.5 Instruktive Versuche zur Erhöhung des Wirkungsgrades.- 5.3 Kältemaschine und Wärmepumpe.- 5.3.1 Prinzip einer Kompressionskältemaschine.- 5.3.2Beispiel: Berechnung einer Kompressionskältemaschine.- 5.3.3 Wärmepumpe. Ein Beispiel.- 6 Wärmeübertragung.- 6.1 Instationäre Wärmeleitung.- 6.1.1Wärmeleitungsgleichung.- 6.1.2Trennung der Variablen.- 6.1.3Beispiel I: Wärmeleitung in einem adiabaten Stab der Länge L.- 6.1.4Beispiel II: Wärmeleitung in einem unendlich langen Stab.- 6.1.5Beispiel III: Temperaturmaximum in der Nähe eines Wärmepols.- 6.1.6Beispiel IV: Wärmewellen im Erdboden.- 6.1.7Historisches zur Wärmeleitung.- 6.2 Wärmetauscher.- 6.2.1Wärmeübergangszahlen und Wärmedurchgangszahl.- 6.2.2Temperaturgleichungen in Strömungsrichtung.- 6.2.3Temperaturverläufe.- 6.3 Wärmestrahlung.- 6.3.1Spektrales Emissionsverhältnis und spektrale Absorptionszahl.- 6.3.2Gemitteltes Emissionsverhältnis und gemittelte Absorptionszahl.- 6.3.3 Beispiel I zum Stefan-Boltzmann-Gesetz: Temperatur von Sonne und Planeten.- 6.3.4 Beispiel II zum Stefan-Boltzmann-Gesetz: Vergleich von Strahlung und Leitung.- 6.3.5 Historisches zur Wärmestrahlung.- 6.4 Nutzung der Sonnenenergie.- 6.4.1Verfügbarkeit der Sonnenenergie.- 6.4.2Thermosiphon.- 6.4.3Treibhaus.- 6.4.4Konzentrierende Kollektoren. Das Brennglas.- 7 Mischungen und Mischphasen.- 7.1 Chemisches Potential.- 7.1.1 Charakterisierung von Mischungen, Lösungen und Legierungen.- 7.1.2Das chemische Potential.- 7.1.3Acht nützliche Eigenschaften des chemischen Potentials.- 7.1.4Die Meßbarkeit des chemischen Potentials.- 7.2 Vermischungsgrößen Chemisches Potential idealer Mischungen.- 7.2.1Vermischungsgrößen allgemein.- 7.2.2Vermischungsgrößen bei idealen Gasen.- 7.2.3Ideale Mischungen.- 7.2.4Chemische Potentialfunktionen idealer Mischungen.- 7.3 Osmose.- 7.3.1 Osmotischer Druck in verdünnten Lösungen. Van't Hoff sches Gesetz.- 7.3.2Beispiel I zum osmotischen Druck Pfeffer'sche Säule.- 7.3.3Beispiel II zum osmotischen Druck: Meerwasserentsalzung.- 7.3.4 Beispiel III zum osmotischen Druck: Physiologische Kochsalzlösung.- 7.3.5 Eine energetische Interpretation der Osmose.- 7.4 Mischphasen.- 7.4.1Gibbs'sche Phasenregel.- 7.4.2Freiheitsgrade.- 7.5 Flüssig-Dampf-Gleichgewichte (ideal).- 7.5.1Ideales Raoult'sches Gesetz.- 7.5.2Ideale Phasendiagramme binärer Mischungen.- 7.5.3Verdampfungsvorgang im Phasendiagramm.- 7.5.4Beispiel I zum Raoult'schen Gesetz: CO2 in Atmosphäre und Meer.- 7.5.5Beispiel II zum Raoult'schen Gesetz: Mineralwasser.- 7.5.6Beispiel III zum Raoult'schen Gesetz: Dampfdruckerniedrigung und Siedepunktserhöhung.- 7.6 Weitere Beispiele zum Raoult'schen Gesetz.- 7.6.1Molmasse - das mol als Einheit.- 7.6.2Beispiel IV zum Raoult'schen Gesetz: Binäre Mischung aus Propan und Butan.- 7.6.3 Destillation im "Batch" Verfahren.- 7.7 Flüssig-Dampf-Gleichgewicht (Real).- 7.7.1Aktivität und Fugazität.- 7.7.2Reales Raoult'sches Gesetz.- 7.7.3Bestimmung der Aktivitätskoeffizienten.- 7.7.4Bestimmung der Fugazitätskoeffizienten.- 7.7.5Aktivitätskoeffizient bei Mischungswärme Konstruktion von Phasendiagrammen.- 7.8 Freie Enthalpie einer Phasenmischung.- 7.8.1Graphische Bestimmung der Gleichgewichtsbedingungen.- 7.8.2Phasendiagramm bei lückenloser Mischbarkeit.- 7.8.3Mischungslücke in der flüssigen Phase.- 7.9 Legierungen.- 7.9.1(T,cl)-Diagramme.- 7.9.2Mischkristalle und Eutektikum.- 7.9.3Gibbs'sehe Phasenregel.- 7.9.4Andere Phasendiagramme.- 8 Chemisch reagierende Mischungen.- 8.1 Stöchiometrie und Massenwirkungsgesetz.- 8.1.1Stöchiometrie.- 8.1.2Beispiel zur Stöchiometrie: Atmungsquotient RQ.- 8.1.3Massenwirkungsgesetz.- 8.1.4Massen Wirkungsgesetz für ideale Mischungen und Mischungen idealer Gase.- 8.1.5Historisches zum Massenwirkungsgesetz.- 8.1.6Beispiel I zum Massenwirkungsgesetz idealer Gase:  aber-Bosch-Synthese.- 8.1.7Historisches zur Haber-Bosch-Synthese.- 8.1.8Beispiel II zum Massenwirkungsgesetz idealer Gase: Zerfall von Kohlendioxid.- 8.1.9 Gleichgewicht in stöchiometrischen Mischungen idealer Gase.- 8.2 Reaktionswärmen, Reaktionsentropie und absolute Entropiewerte.- 8.2.1Die additiven Konstanten in u und s.- 8.2.2Reaktionswärmen und Bindungsenergien.- 8.2.3Reaktionsentropien.- 8.2.4Prinzip vom kleinsten Zwang.- 8.3 Nernst'sches Wärmetheorem. Dritter Hauptsatz der Thermodynamik.- 8.3.1Dritter Hauptsatz in der Nernst'schen Formulierung.- 8.3.2Beispiel zum3. Hauptsatz: Umwandlungswärme von Zinn.- 8.3.3Dritter Hauptsatz in der Planck'schen Formulierung.- 8.3.4Absolutwerte von Energie und Entropie.- 8.4 Energetische und entropische Beiträge zum Gleichgewicht.- 8.4.1Drei Anteile der freien Enthaltpie.- 8.4.2Beispiel I: Wasserstoffdissoziation.- 8.4.3Beispiel II: Ammoniaksynthese.- 8.5 Die Brennstoffzelle.- 8.5.1Chemische Reaktionen.- 8.5.2Typenvielfalt.- 8.5.3Thermodynamik.- 8.5.4Effekt von Temperatur- und Druckänderungen.- 8.5.5Leistung der Brennstoffzelle.- 8.5.6Wirkungsgrad.- 8.6 Thermodynamik der Photosynthese.- 8.6.1Das Dilemma der Glukose-Synthese.- 8.6.2Massenbilanzen.- 8.6.3Energiebilanz. Warum eine Pflanze viel Wasser braucht.- 8.6.4Entropiebilanz. Warum eine Pflanze viel Luft braucht.- 8.6.5Diskussion.- 9 Feuchte Luft.- 9.1 Charakterisierung feuchter Luft.- 9.1.1Feuchtegrad.- 9.1.2Enthalpie feuchter Luft.- 9.1.3Tabelle für feuchte Luft.- 9.1.4Das (h1+x, x)-Diagramm.- 9.2 Einfache Prozesse in feuchter Luft.- 9.2.1Zufuhr von Wasser.- 9.2.2Erwärmung.- 9.2.3Mischen.- 9.2.4Mischung feuchter Luft mit Nebel.- 9.3 Verdampfungsgrenze und Kühlgrenze.- 9.3.1Massenbilanz und Verdampfungsgrenze.- 9.3.2Energiebilanz und Kühlgrenze.- 9.4 Zwei instruktive Beispiele - Sauna und Wolkenuntergrenze.- 9.4.1Eine Sauna wird klimatisiert.- 9.4.2Wolkenuntergrenze.- 9.5 Faustregeln.- 9.5.1Alternative Feuchteangaben.- 9.5.2Trocken-adiabatischer Temperaturgradient.- 9.5.3Die Wolkenuntergrenze. Abschätzung.- 9.6 Verdunstung.- 9.6.1Der Druck von gesättigtem Dampf bei Gegenwart von Luft.- 9.6.2Verdunstung.- 9.6.3Zwei Beispiele für Verdunstung.- 10 Ausgesuchte Probleme der Thermodynamik.- 10.1 Tropfen und Blasen.- 10.1.1 Verfügbare freie Energie.- 10.1.2 Notwendige und hinreichende Gleichgewichtsbedingungen.- 10.1.3 Verfügbare freie Energie als Funkton des Radius'.- 10.1.4 Keimbildungsbarriere für Tropfen.- 10.1.5 Keimbildungsbarriere für Blasen.- 10.1.6 Bewertung.- 10.2 Nebel und Wolken. Tropfen in feuchter Luft.- 10.2.1 Problemstellung.- 10.2.2 Verfügbare freie Energie, Gleichgewichtsbedingungen.- 10.2.3 Wasserdampfdruck im Phasengleichgewicht.- 10.2.4 Die Form der verfügbaren freien Energie.- 10.2.5 Keimbildungsbarriere und Tropfenradius.- 10.3 Luftballons.- 10.3.1 Druck-Radius-Charakteristik.- 10.3.2 Stabilität eines Ballons.- 10.3.3 Ein anschauliches Argument zur Stabilität des Ballons.- 10.3.4 Gleichgewichte kommunizierender Ballons.- 10.4 Schall.- 10.4.1 Wellengleichung.- 10.4.2 Lösung der Wellengleichung. d'Alembert-Methode.- 10.4.3 Ebene harmonische Wellen.- 10.4.4 Ebene harmonische Schallwellen.- 10.5 Landau-Theorie der Phasenübergänge.- 10.5.1 Freie Energie und Last als Funktion von Temperatur und Dehnung.- 10.5.2 Phasenübergang erster Ordnung.- 10.5.3 Phasenübergang zweiter Ordnung.- 10.5.4 Phasenübergänge unter Last.- 10.5.5 Eine Bemerkung zur Klassifizierung von Phasenübergängen.- 10.6 Schwellen und Schrumpfen von Gelen.- 10.6.1 Phänomene.- 10.6.2 Freie Enthalpie.- 10.6.3 Schwellen und Schrumpfen als Funktion der Temperatur.- 10.7 Gedächtnislegierungen.- 10.7.1 Phänomene und Anwendungen.- 10.7.2 Ein Modell für Gedächtnislegierungen.- 10.7.3 Entropische Stabilisierung.- 10.7.4 Pseudoelastizität.- 10.7.5 Latente Wärme.- 10.7.6 Simulation einer Gedächtnislegierung.- 11 Thermodynamik irreversibler Prozesse.- 11.1 Reinstoffe.- 11.1.1 Die Gesetze von Fourier und Navier-Stokes.- 11.1.2 Scherströmung und Wärmeleitung zwischen zwei Platten.- 11.1.3 Absorption und Dispersion des Schalls.- 11.2 Mischungen.- 11.2.1 Die Gesetze von Fourier, Fick und Navier-Stokes.- 11.2.2 Diflfusionskoeffizienten und Diffusionsgleichung.- 11.2.3 Stationäre Wärmeleitung gekoppelt mit Diffusion und chemischer  Reaktion.- Namen- und Sachverzeichnis.