Lehre

Das ITLR bietet eine breite Reihe von Lehrveranstaltungen. Die Prüfungen und Sprechstunden dazu werden regelmäßig aktualisiert.

Unseren Mitarbeiter/innen schreiben regelmäßig Stellenangebote in der Wissenschaft oder der Lehre aus. Weiterhin gibt es Angebote für Bachelor- und Masterarbeiten .

Die Themen der Lehre am ITLR befassen sich hauptsächlich mit der Thermodynamik. Thermodynamik setzt sich aus den griechischen Worten thermós (warm) und dýnamis (Kraft) zusammen. Es ist die Wissenschaft der Energiewandlung (z.B. von thermischer in mechanische Energie), der Energieflüsse und der Wärmeübergänge.

Diese Prozesse werden mit makroskopischen Systemgrößen (wie z. B. Temperatur, Druck, Dichte, Wärme, Volumen) beschrieben. Es wird also ein Kontinuum betrachtet und nicht versucht die Dynamik einzelner Teilchen (wie Atome oder Moleküle) zu beschreiben. Die Prozesse sollten theoretisch also so langsam ablaufen, dass alle Größen zu jedem Zeitpunkt die Möglichkeit haben wieder einen Gleichgewichtszustand einzunehmen. In der Realität zeigt sich aber, dass die Gesetze der Thermodynamik auch für zeitlich stark veränderliche Prozesse (wie z. B. die Strömung oder Verbrennung in einer Gasturbine oder in einem Raketenantrieb), noch sehr gute Näherungen liefert.

Deshalb findet die Thermodynamik Anwendungen in zahlreichen Energie erzeugenden Systemen. Unter anderem findet man darunter Dampfkraftwerke, Brennstoffzellen, thermoelektrische Kühler (wie z.B. Kühlschränke), Turbinen oder Hubkolben- und Raketenmotoren.

Thermodynamische Untersuchungen gewinnen an Bedeutung, da sie für die Analyse, Entwicklung und Konstruktion Energie erzeugender Systeme grundlegend sind. Wichtige ingenieurwissenschaftliche Zielvorgaben wie Effizienzsteigerung, verbessertes Design, optimale Betriebsbedingungen, reduzierte Umweltbelastung und alternative Methoden der Energieerzeugung werden durch die Anwendung der Grundlagen der Thermodynamik ermöglicht.

Die Fächer Thermodynamik I/II stellen die Grundlagen der klassischen Thermodynamik vom Standpunkt der Kontinuumstheorie dar. Neben den drei Hauptsätzen der Thermodynamik, die den Kern der Vorlesung bilden, werden folgende Themen im B.Sc.-Studiengang behandelt:

Begriff der Zustandsfunktion, spezielle Zustandsgleichungen, innere Energie, Enthalpie, Entropie, freie Energie, freie Enthalpie, Gleichgewichtsbedingungen, Maxwellbeziehungen, Mehrphasensysteme, Gleichung von Clausius-Clapeyron und die Gibbssche Phasenregel.

Darüber hinaus vermitteln die Vorlesungen des zweiten Teils wichtige Anwendungen der Hauptsätze der Thermodynamik. Behandelt werden Kreisprozesse der Arbeits- und Wärmekraftmaschinen unter besonderer Berücksichtigung der Luft- und Raumfahrt.

Die thermodynamischen Gleichgewichtsbedingungen werden auf das chemische Gleichgewicht und auf das Phasengleichgewicht bei unterschiedlichen Drücken angewendet: chemisches Potential, Massenwirkungsgesetz, Prinzip vom kleinsten Zwang, Satz von Hess, heterogene Reaktionen, Kirchhoffsche Gleichung und Katalyse werden hier behandelt. Auch wird die Thermodynamik auf einfache Strömungsvorgänge angewandt: Es werden schwache Störungen der Zustandsgrößen, die Schallgeschwindigkeit und Zustandsänderungen über den Verdichtungsstoß hinweg betrachtet.

Im Pflichtfach Analytische und numerische Methoden werden Grundlagen der mathematischen Modellierung und Methoden der angewandten Mathematik behandelt. Hier ist das Ziel die Berechnung von Lösungen partieller Differenzialgleichungen.

Analytische Methoden umfassen hier die Dimensionsanalyse, die Störungsrechnung, die mathematische Modellierung mit Differentialgleichungen sowie Lösungsansätze für einfache partielle Differenzialgleichungen, Fourier-Reihen und Transformationen, Separationsansätze und Erhaltungsgleichungen.

Aufbauend auf den Grundlagen der numerischen Mathematik werden die Prinzipien der Konstruktion numerischer Methoden erläutert. Die analytischen und numerischen Werkzeuge werden zur Bestimmung von Lösungen und Näherungslösungen eingesetzt. Dies sind stationäre Wärmeleitungsprobleme, instationäre Diffusion und Wärmeleitung und Wellenausbreitung. Dabei werden Finite-Volumen, Finite-Elemente- und Differenzen-Verfahren abgeleitet und angewandt.

Neben dem Pflichtfach bietet das ITLR auch eine Reihe von Spezialisierungsmodulen an. Darunter sind die kinetischen Gastheorie, die Wärmeübertragungsintensivierung, speziellen Probleme der Wärmeübertragung, Grundlagen der Quantenmechanik und viele mehr.