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Berlin
De Gruyter
[2016]
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INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT
V
1
BIOLOGIE UND CHEMIE DES KOCHENS 1
1.1
WAS BEIM GAREN GESCHIEHT 2
1.2
GEMUESE 2
1.3
FLEISCH 5
1.4
SPAGHETTI KOCHEN - ERHITZEN VON STAERKE 9
1.5
GARVERFAHREN 11
2
WASSER UND DAMPF - KOCHEN IM SCHNELLKOCHTOPF 13
2.1
DIE ERFINDUNG DES SCHNELLKOCHTOPFS 14
2.2
ZUSTAENDE THERMODYNAMISCHER SYSTEME 17
2.3
PHASENAENDERUNGEN BEIM ERHITZEN VON WASSER 21
2.4 U-T-DIAGRAMM UND VERDAMPFUNGSENTHALPIE 24
2.5
SIEDEN BEI HOEHEREM DRUCK 26
2.6
KOCHEN IM SCHNELLKOCHTOPF 33
3
PHASENUEBERGAENGE IN DER NATUR - DAMPF, TAU UND NEBEL 47
3.1 GEYSIRE 48
3.2
GASGEMISCHE 58
3.3
VERDAMPFEN UND VERDUNSTEN 61
3.4
KOCHEN IM GEBIRGE 65
3.5
LUFTFEUCHTIGKEIT 67
3.6
TAUBILDUNG UND TAUPUNKTTEMPERATUR 70
3.7
NEBEL UND WOLKEN 76
4
DAS IDEALE GAS - CORNELIS DREBBELS WUNDERAPPARATUR 79
4.1 DER APPARAT VON CORNELIS DREBBEL 80
4.2
DIE ZUSTANDSGIEICHUNG DES IDEALEN GASES 84
4.3
DREBBELS APPARAT ALS BAROMETER UND THERMOMETER 88
5
FUNDAMENTALE KONZEPTE: KINETISCHE GASTHEORIE 97
5.1
DIE BEGRUENDIMG DER THERMODYNAMIK AUS DER KLASSISCHEN ME
CHANIK 98
5.2
MIKROSKOPISCHES MODELL DES IDEALEN GASES 99
5.3
STATISTISCHE BESCHREIBUNG DES DRUCKS 100
5.4
ZUSTANDSGIEICHUNG DES IDEALEN GASES 104
5.5
MAXWELL-BOLTZMANN-VERTEILUNG 110
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VIII
INHALTSVERZEICHNIS
5.6
LUFT, STATISTISCH BETRACHTET 116
5.7
BROWNSCHE BEWEGUNG 121
5.8
REALE GASE 127
6 DER ERSTE HAUPTSATZ - THERMODYNAMIK DES BACKOFENS 129
6.1 DER SONNTAGSBRATEN ALS THERMODYNAMISCH.ES PROBLEM 130
6.2 SYSTEMGRENZEN 132
6.3
ENERGIEFORMEN 134
6.4
INNERE ENERGIE 135
6.5
GESAMTENERGIE 137
6.6
WAERME UND ARBEIT 138
6.7
DER ERSTE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 148
6.8
SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET 152
6.9
SPEZIFISCHE WAERMEKAPAZITAET VON GASEN 158
6.10
C
Y
,
C
P
UND DIE MATHEMATIK DES ERSTEN HAUPTSATZES 158
6.11 WAERMEKAPAZITAETEN UND DER GLEICHVERTEILUNGSSATZ 163
6.12 MODELLE FUER FESTKOERPER UND FLUESSIGKEITEN 168
6.13
ISOBARE PROZESSE UND DIE ENTHALPIE 171
6.14
ERSTER HAUPTSATZ FUER STATIONAERE FLIESSPROZESSE 173
7
ADIABATISCHE PROZESSE - LUFTDRUCK, THERMIK UND WOLKEN 179
7.1 DIE BAROMETRISCHE HOEHENFORMEL 180
7.2
TEMPERATURMESSUNGEN MIT RADIOSONDEN 186
7.3
THERMIK 190
7.4 DER ADIABATISCH-REVERSIBLE PROZESS 195
7.5
DER AUFSTIEG EINES LUFTPAKETES 198
7.6
THERMIK UND TEMPERATURKURVE 200
7.7
FEUCHTADIABATISCHER AUFSTIEG 202
7.8
WOLKENBILDUNG 203
7.9
HOEHENABHAENGIGKEIT DER TAUPUNKTTEMPERATUR 207
8
THERMODYNAMISCHE KREISPROZESSE - HEIZEN MIT WAERMEPUMPEN 209
8.1 KLIMAWANDEL UND CCVEMISSIONEN 210
8.2
MIT KALTER LUFT HEIZEN? 212
8.3
DIE CARNOT-WAERMEPUMPE 215
8.4
LEISTIMGSZAHL VON WAERMEPUMPEN 224
8.5
DIE CARNOT-WAERMEKRAFTMASCHINE 227
8.6
WAERMEPUMPEN ZUR WOHNUNGSHEIZUNG 228
8.7
LEISTIMGSZAHLEN IN DER PRAXIS 230
8.8
PRIMAERENERGIEBILANZ VON WAERMEPUMPEN 231
8.9
DER KAELTEMITTELKREISLAUF IN EINER WAERMEPUMPE 232
8.10
KAELTEMITTEL 236
8.11
QUANTITATIVE ANALYSE DES KAELTEMITTELKREISLAUFS 237
INHALTSVERZEICHNIS
IX
9
FUNDAMENTALE KONZEPTE: DIE ENTROPIE ALS ZUSTANDSGROESSE 241
9.1 DIE QUALITAET DER ENERGIE 242
9.2
DIE ENTROPIE DER INKOMPRESSIBLEN SUBSTANZ 245
9.3
ADIABATISCHE ERREICHBARKEIT ALS ORDNUNGSRELATION 248
9.4 DIE ENTROPIE 254
9.5
DIE ENTROPIE DES IDEALEN GASES 257
9.6
UNTERIRDISCHE VERBINDUNGEN 260
10
FUNDAMENTALE KONZEPTE: DER ZWEITE HAUPTSATZ 267
10.1
IRREVERSIBLE PROZESSE 268
10.2
BILANZGLEICHUNG FUER DIE ENTROPIE 269
10.3
DER ZWEITE HAUPTSATZ DER THERMODYNAMIK 275
10.4
ENTROPIEERZEUGUNG IN IRREVERSIBLEN PROZESSEN 278
10.5
DAS MAXIMUM DER ENTROPIE 280
10.6
FREIE ENERGIE UND FREIE ENTHALPIE 281
10.7
KLASSISCHE FASSUNGEN DES ZWEITEN HAUPTSATZES 285
10.8 ENTROPIEBILANZ FUER OFFENE SYSTEME 292
11
FUNDAMENTALE KONZEPTE: MIKROSKOPISCHE DEUTUNG DER ENTROPIE 295
11.1 IRREVERSIBILITAET UND DIE ZERSTREUUNG VON ENERGIE 296
11.2 MAKROZUSTAND UND MIKROZUSTAENDE 298
11.3
STATISTISCHE MECHANIK: DAS ZAEHLEN VON ZUSTAENDEN 299
11.4 DAS BOLTZMANN-EINSTEIN-MODELL 300
11.5
DIE VERBINDUNG ZUR THERMODYNAMIK 304
11.6
DIE BOLTZMANN-VERTEILUNG 307
11.7
MIKROSKOPISCHE BEGRUENDIMG DER IRREVERSIBILITAET 312
12
KRAFTWERKSPROZESSE - STROM VON DER SONNE 315
12.1
SOLARKRAFTWERKE IN DER WUESTE 316
12.2
GRUNDAUFBAU EINES SOLARTHERMISCHEN KRAFTWERKS 322
12.3 DER KRAFTWERKSPROZESS 324
12.4
GAS-UND-DAMPF-KRAFTWERKE 333
12.5
KRAFT-WAERME-KOPPLUNG 334
13
MECHANISMEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG - WINDCHILI 335
13.1 WINDCHILLMESSUNGEN IN DER ANTARKTIS 336
13.2
DIE MECHANISMEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG 342
13.3
WAERMELEITUNG 343
13.4
WAERMEUEBERTRAGUNG DURCH STRAHLUNG 347
13.5
WAERMEUEBERTRAGIMG DURCH KONVEKTION 360
13.6
DER BEHAELTER VON SIPLE UND PASSEI 369
13.7
THERMISCHE NETZWERKE 375
X
INHALTSVERZEICHNIS
14
INSTATIONAERE WAERMELEITUNG - DAS PERFEKTE FRUEHSTUECKSEI 379
14.1 DIE WAERMELEITUNGSGLEICHUNG 380
14.2
DIE GLEICHMAESSIGE ERWAERMUNG 382
14.3
MORGEN BRINGE ICH SIE UM 386
14.4
WARUM SICH METALL KALT UND HOLZ WARM ANFUEHLT 393
A
LITERATUR UND BILDNACHWEIS 401
B
TABELLEN UND SYMBOLVERZEICHNIS 409
SACHREGISTER
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