Fluid- und Thermodynamik

1. Einleitung.- 1.1 Historische Notizen und Abgrenzung des Fachgebietes.- 1.2 Eigenschaften von Flüssigkeiten.- 2. Hydrostatik.- 2.1 Der Flüssigkeitsdruck.- 2.2 Grundgleichung der Hydrostatik.- 2.3 Druckverteilung in einem dichtebeständigen, schweren Fluid.- 2.4 Hydrostatischer Auftrieb schwimmender Körper.- 2.5 Hydrostatik im beschleunigten Bezugssystem.- 2.6 Druckverteilung in der Atmosphäre.- 3. Hydrodynamik idealer Fluide.- 3.1 Kinematische Grundbegriffe.- 3.1.1 Bewegung, Geschwindigkeit.- 3.1.2 Stromlinien, Bahnlinien, Streichlinien.- 3.2 Massenbilanz, Kontinuität.- 3.3 Impulsbilanz.- 3.4 Die Bernoullische Gleichung.- 3.5 Einfache Anwendungen der Bernoullischen Gleichung.- 3.6 Globale Formulierung des Impulssatzes.- 3.7 Anwendungen des Impulssatzes.- 3.7.1 Reaktionskräfte in durchströmten Rohren.- 3.7.2 Bordamündung.- 3.7.3 Aufprallen eines Freistrahles auf eine Wand.- 3.7.4 Mischvorgänge.- 3.7.5 Wassersprung.- 3.8 Strömungen um unendlich lange Tragflügel.- 3.8.1 Strömung durch ein periodisches Flügelgitter.- 3.8.2 Strömung um einen Einzelflügel.- 3.9 Drallbilanz.- 3.10 Anwendungen des Drallsatzes.- 3.10.1 Segnersches Wasserrad.- 3.10.2 Eulersche Turbinengleichung.- 4. Viskose Flüssigkeiten.- 4.1 Dynamische Grundgleichungen viskoser Flüssigkeiten.- 4.1.1 Newtonsche Fluide.- 4.1.2 Dilatante und pseudoplastische, dichtebeständige Fluide.- 4.2 Ebene Schichtenströmungen.- 4.3 Anwendungen.- 4.3.1 Couette Viskosimeter.- 4.3.2 Drehkegel-Viskosimeter.- 4.3.3 Öldruckpolster.- 4.3.4 Filmströmung.- 4.3.5 Einfluß des Eigengewichtes bei der ebenen Poiseuille Strömung.- 4.3.6 Gleitlagertheorie.- 4.4 Dreidimensionale Kriechströmung eines pseudo-plastischen Fluids mit freier Oberfläche.- 5. Rohrströmimgen.- 5.1 Laminare Rohrströmungen.- 5.1.1 Das Gesetz von Hagen-Poiseuille.- 5.1.2 Laminare Strömung in zylindrischen Rohren allgemeinen Querschnitts.- 5.1.3 Ausfluß aus einem Gefäß.- 5.2 Turbulente Strömungen in Rohren.- 5.2.1 Widerstandszahl.- 5.2.2 Einiges zur Turbulenz nach Prandtl und von Kármán.- 5.2.3 Druckverlustberechnung in turbulenten Rohrströmun-gen.- 6. Thermodynamik.- 6.1 Grundsätzliches sowie geschichtliche Bemerkungen.- 6.2 Allgemeine Begriffe und Definitionen.- 6.2.1 System.- 6.2.2 Zustand, Prozeß.- 6.2.3 Extensive, intensive, spezifische, molare Zustandsgröße.- 6.2.4 Adiabate und diatherme Wände.- 6.2.5 Empirische Temperatur, Gastemperatur, Temperaturskalen.- 6.3 Thermische Zustandsgieichungen.- 6.3.1 Ideales Gas.- 6.3.2 Reale Gase.- 6.3.3 Das phänomenologische Modell von van der Waals.- 6.4 Reversible und irreversible thermodynamische Prozesse.- 6.4.1 Reversible Expansion und Verdichtung eines Gases.- 6.5 Der erste Hauptsatz.- 6.5.1 Mechanische Energien.- 6.5.2 Der erste Hauptsatz.- 6.5.3 Die kalorische Zustandsgieichung der Fluide.- 6.5.4 Einfache Anwendungen des 1. Hauptsatzes.- 6.5.5 Spezifische Wärmen bei realen Gasen.- 6.6 Der zweite Hauptsatz-Prinzip der Irreversibilität.- 6.6.1 Vorbemerkungen.- 6.6.2 Der zweite Hauptsatz für einfache adiabate Systeme.- 6.7 Verallgemeinerung des 2. HS für nicht-adiabate Systeme.- 6.8 Anwendungen des zweiten Hauptsatzes.- 6.8.1 Einfache Beispiele.- 6.8.2 Auswertung des einfachen Entropieprinzips für eine wärmeleitende viskose Flüssigkeit.- 6.9 Zustandsgieichungen.- 6.9.1 Kanonische Zustandsgieichungen.- 6.9.2 Spezifische Wärmen und andere thermodynamische Größen.- 6.9.3 Anwendung auf ideale Gase.- 6.9.4 Isentrope Prozesse in kalorisch idealen Gasen.- 7. Gasdynamik.- 7.1 Einleitende Bemerkungen.- 7.2 Ausbreitung kleiner Störungen in einem Gas.- 7.2.1 Grundgleichungen.- 7.2.2 Ebene Wellen und Kugelwellen.- 7.2.3 Eigenschwingungsansatz nach Bernoulli.- 7.3 Stationäre, isentrope Stromfadentheorie.- 7.4 Stoßtheorie.- 7.4.1 Grundsätzliches.- 7.4.2 Sprungbedingungen.- 7.4.3 Stationäre Stöße bei einfachen Fluiden unter adiabaten Bedingungen.- 8. Dimensionsanalyse.- 8.1 Maß-Systeme und Dimensionen.- 8.2 Theorie der dimensionsbehafteten Gleichungen.- 8.2.1 Dimensionshomogenität.- 8.2.2 Das Theorem von Buckingham.- 8.2.3 Systematische Berechnung von dimensionslosen Produkten.- 8.3 Algebraische Theorie der Dimensionsanalyse.- 8.3.1 Transformation von Grundeinheiten.- 8.3.2 Exakte Definition der Dimensionshomogenität.- 8.3.3 Kalkül der dimensionslosen Produkte.- 8.4 Theorem von Buckingham.- 8.4.1 Beweis des Theorems von Buckingham.- 8.4.2 Anwendungen der Theorie.- 8.5 Ähnlichkeit und Modellversuche.- 8.5.1 Theorie.- 8.5.2 Anwendungen.- A. Anhang.- A Vektoranalysis und Integralsätze.- A.1 Der Gradient.- A.2 Der Gaußsche Satz und die Divergenz.- A.3 Der Stokessche Satz und die Rotation.