Page - 167 - in Umwelt- und Bioressourcenmanagement für eine nachhaltige Zukunftsgestaltung

167 Umweltrelevante Systeme & Technologien 5 und Temperatur) eindeutig über die sogenannte kalorische Zustandsgleichung, in die Materialeigenschaften einfließen. In vielen praktisch bedeutsamen Fällen (für Fest- stoffe, Flüssigkeiten unterhalb des Siedepunktes und für als Idealgas betrachtbare Gase) kann die Druckabhängigkeit der Enthalpie vernachlässigt werden, und die kalorische Zustandsgleichung vereinfacht sich: )()()( 0 0 TTcmdTTcmTH T T pp −⋅⋅≈⋅⋅= ∫ (5.1.25) Dabei ist m die Masse [kg], cp [J/(kg.K)] die spezifische isobare Wärmekapazität des Stoffs, allgemein eine Funktion der Temperatur, und T0 eine festzulegende Bezugs- temperatur. Liegen die betrachteten Temperaturen hinreichend nahe zusammen, kann mit einer mittleren Wärmekapazität pc gearbeitet werden. In der Energietechnik wird thermische Energie in Form von Enthalpie in Rohr- leitungen transportiert (Zentralheizung, Fernwärme). Wasser eignet sich aufgrund seiner hohen spezifischen Wärmekapazität hervorragend als Wärmeträgermedium. Versorgte Wärmeverbraucher entnehmen dem System Wärmeleistung, indem der Wärmeträger abgekühlt wird. Die entnommene Wärmeleistung entspricht dabei dem Produkt aus Massenstrom, spezifischer Wärmekapazität und der Differenz aus Vorlauf- (VL) und Rücklauftemperatur (RL) des Wärmeträgers: )( RLVLpNutz TTcmQ −⋅⋅=   (5.1.26) 5.1.2.6 Energie in chemischen Systemen Materie ist aus Atomen zusammengesetzt, diese können chemische Bindungen ein- gehen, was letztlich zur Ausgestaltung der Stoffe (Moleküle, Kristalle, Ionen in Lösung) führt. Bei chemischen Vorgängen (Reaktionen) bleiben die Atomkerne stets unver- ändert, die Interaktion passiert auf Ebene der Elektronenhülle. Zwischen den Elemen- tarteilchen wirken Kräfte (z.B. elektrische Anziehung und Abstoßung). Wenn sich Atome also im Zuge einer chemischen Reaktion neu anordnen, verändern sich dabei die Abstände innerhalb der Hülle, und diese Veränderung entspricht physikalisch einer Arbeit (Bewegungen in einem Kraftfeld gemäß Gleichung 5.1.4). Bei chemischen Reaktionen muss diese Energieänderung stets ausgeglichen werden. Die für eine be- stimmte chemische Reaktion benötigte Energie wird, wegen der Annahme, dass die Reaktion bei konstantem Druck abläuft, als deren Reaktionsenthalpie ∆HR bezeich- net. Wird für eine chemische Reaktion Wärme benötigt, ist ∆HR positiv, und man spricht von einer endothermen Reaktion. Wird bei der Reaktion Wärme freigesetzt, ist ∆HR negativ, und man spricht von einer exothermen Reaktion. Die Reaktions- enthalpie ist im Ausmaß der thermischen Enthalpieunterschiede zwischen Ausgangs-