Thermodynamische Simulationen: Online-Quiz für Maschinenbau-Studierende

Question 1

Welche Randbedingung wird verwendet, um die Temperatur an einer Oberfläche festzulegen?

Accepted Answer

Dirichlet-Randbedingung

Answer

Neumann-Randbedingung

Answer

Cauchy-Randbedingung

Answer

Periodische Randbedingung

Question 2

Welches physikalische Gesetz beschreibt die Erhaltung der Energie in einem thermodynamischen System?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Dritter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Nullter Hauptsatz der Thermodynamik

Question 3

Welche thermodynamische Größe ist ein Maß für die Unordnung in einem System?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Enthalpie

Answer

Innere Energie

Answer

Exergie

Question 4

Welche Maschine wandelt Wärmeenergie in mechanische Energie um?

Accepted Answer

Wärmekraftmaschine

Answer

Kältemaschine

Answer

Wärmepumpe

Answer

Klimaanlage

Question 5

Wie wird die Änderung der inneren Energie eines Systems während einer Simulation berechnet?

Accepted Answer

Differenz zwischen zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit

Answer

Summe von zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit

Answer

Produkt aus zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit

Answer

Quotient aus zugeführter Wärme und geleisteter Arbeit

Question 6

Wie wird die Viskosität eines Fluids bei der Simulation einer Strömung berücksichtigt?

Accepted Answer

Durch Implementieren der Navier-Stokes-Gleichungen

Answer

Durch Berechnung der Reynolds-Zahl

Answer

Durch Verwendung der Prandtl-Zahl

Answer

Durch Abschätzen der Nusselt-Zahl

Question 7

Wie beeinflusst die Wahl des Zeitschritts die Genauigkeit einer Simulation?

Accepted Answer

Ein kleinerer Zeitschritt führt in der Regel zu einer höheren Genauigkeit.

Answer

Ein größerer Zeitschritt führt in der Regel zu einer höheren Genauigkeit.

Answer

Der Zeitschritt hat keinen Einfluss auf die Genauigkeit.

Answer

Die Wahl des Zeitschritts hängt vom jeweiligen Problem ab.

Question 8

Welche der folgenden Annahmen wird bei der idealen Gasgleichung getroffen?

Accepted Answer

Die Gasmoleküle haben keine Wechselwirkungen untereinander.

Answer

Die Gasmoleküle haben eine Kugelform.

Answer

Das Gas hat eine konstante Temperatur.

Answer

Das Gas hat ein konstantes Volumen.

Question 9

Wie wird der Druck eines idealen Gases berechnet?

Accepted Answer

p = nRT/V

Answer

p = nRTV

Answer

p = nkV/RT

Answer

p = V/nRT

Question 10

Welche der folgenden Aussagen beschreibt Fehlerquellen bei thermodynamischen Simulationen korrekt?

Accepted Answer

Diskretisierungsfehler entstehen durch die Unterteilung des Simulationsgebiets in Zeit und Raum.

Accepted Answer

Modellierungsfehler entstehen durch Vereinfachungen und Annahmen im Simulationsmodell.

Accepted Answer

Numerische Fehler entstehen durch Rundungs- und Trunkierungsfehler in den Algorithmen.

Question 11

Welche der folgenden numerischen Methoden wird zur Lösung thermodynamischer Probleme eingesetzt?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode (FEM)

Answer

Monte-Carlo-Methode

Answer

Experimentelle Methode

Answer

Graphische Methode

Question 12

Was ist das primäre Ziel einer thermodynamischen Simulation?

Accepted Answer

Das Verhalten thermodynamischer Systeme vorhersagen

Answer

Neue Experimente konzipieren

Answer

Thermodynamische Gesetze ableiten

Answer

Daten für empirische Studien sammeln

Question 13

Welche grundlegende Gleichung wird in der thermodynamischen Simulation eines geschlossenen Systems angewendet?

Accepted Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Maxwellsche Gleichungen

Answer

Navier-Stokes-Gleichungen

Question 14

Welche der folgenden Aussagen zur Finite-Elemente-Methode (FEM) ist falsch?

Accepted Answer

FEM ist immer eine exakte Lösungsmethode.

Answer

FEM verwendet eine numerische Integration.

Answer

FEM kann für Geometrien mit komplexer Form angewandt werden.

Answer

FEM unterteilt das System in kleinere Elemente.

Question 15

Welcher Begriff beschreibt die Überprüfung einer thermodynamischen Simulation?

Accepted Answer

Validierung

Answer

Verifikation

Answer

Kalibrierung

Answer

Optimierung

Question 16

Welches Gesetz der Thermodynamik beschreibt die Richtung von irreversiblen Prozessen?

Accepted Answer

Zweiter Hauptsatz

Answer

Erster Hauptsatz

Answer

Dritter Hauptsatz

Answer

Vierter Hauptsatz

Question 17

Welche Gleichung gibt die Beziehung zwischen Enthalpie und innerer Energie an?

Accepted Answer

Enthalpie = Innere Energie + Druck * Volumen

Answer

Innere Energie = Enthalpie - Druck * Volumen

Answer

Enthalpie = Innere Energie * Volumen / Druck

Answer

Innere Energie = Enthalpie * Druck / Volumen

Question 18

Welche Größe quantifiziert den Strömungswiderstand in einem Rohr?

Accepted Answer

Druckabfall

Answer

Reynoldszahl

Answer

Prandtlzahl

Answer

Stantonzahl

Question 19

Welches numerische Schema ist implizit?

Accepted Answer

Implizites Schema

Answer

Explizites Schema

Answer

Crank-Nicolson-Schema

Answer

Runge-Kutta-Schema

Question 20

Welche der folgenden Randbedingungen gibt die Temperatur an einer Begrenzung vor?

Accepted Answer

Dirichlet-Randbedingung

Answer

Neumann-Randbedingung

Answer

Cauchy-Randbedingung

Answer

Mischrandbedingung

Question 21

Welches Kriterium ist entscheidend für die Konvergenz einer iterativen numerischen Lösung thermodynamischer Probleme?

Accepted Answer

Kleines Residuum

Answer

Stabile Lösung

Answer

Begrenzte Iterationsanzahl

Answer

Kleine Schrittweite

Question 22

Welches Gesetz beschreibt die Zustandsänderung eines idealen Gases?

Accepted Answer

Allgemeines Gasgesetz

Answer

Boyle-Mariotte-Gesetz

Answer

Charles-Gesetz

Answer

Avogadro-Gesetz

Question 23

Welche Annahmen liegen der idealen Gasgleichung zugrunde und wie beeinflussen diese die Genauigkeit thermodynamischer Simulationen?

Accepted Answer

Die Gasteilchen verhalten sich ideal, ohne Wechselwirkungen.

Accepted Answer

Das Eigenvolumen der Gasteilchen wird vernachlässigt.

Answer

Die spezifische Wärmekapazität bleibt konstant.

Answer

Alle möglichen Energieniveaus werden berücksichtigt.

Question 24

Welche thermodynamische Größe beschreibt die Fähigkeit eines Systems, Wärme aufzunehmen und zu speichern?

Accepted Answer

Innere Energie

Answer

Temperatur

Answer

Entropie

Answer

Druck

Question 25

Wie stark beeinflussen Parameter in thermodynamischen Simulationen die Genauigkeit der Ergebnisse?

Accepted Answer

Sie haben einen signifikanten Einfluss.

Answer

Sie haben keinen Einfluss.

Answer

Sie haben einen geringen Einfluss.

Answer

Ihr Einfluss ist unvorhersehbar.

Question 26

Was ist das wesentliche Ziel einer thermodynamischen Simulation?

Accepted Answer

Vorhersage des Verhaltens thermodynamischer Systeme

Answer

Verifizierung experimenteller Ergebnisse

Answer

Entwicklung neuer thermodynamischer Modelle

Question 27

Welche der folgenden Größen kann typischerweise nicht in einer thermodynamischen Simulation berechnet werden?

Accepted Answer

Schallgeschwindigkeit

Answer

Druck

Answer

Wärmefluss

Answer

Temperatur

Question 28

Was versteht man unter einer Randbedingung in der thermodynamischen Simulation?

Accepted Answer

Vorgegebene Werte von Variablen an den Systemgrenzen

Answer

Berücksichtigung von Reibungskräften

Answer

Vereinfachung des thermodynamischen Modells

Question 29

Welche thermodynamische Größe steht im Fokus einer Entropiebilanz?

Accepted Answer

Entropie

Answer

Temperatur

Answer

Druck

Question 30

Welche der folgenden Methoden eignet sich besonders gut zur Simulation des stationären Verhaltens eines thermodynamischen Systems?

Accepted Answer

Finite-Differenzen-Methode

Answer

Zellenautomaten-Methode

Answer

Kinematische Wellenmethode

Answer

Monte-Carlo-Methode

Question 31

Welche der folgenden Randbedingungen ist für die Simulation eines offenen thermodynamischen Systems unerlässlich?

Accepted Answer

Massenstromrandbedingung

Answer

Druckrandbedingung

Answer

Geschwindigkeitsrandbedingung

Answer

Temperaturrandbedingung

Question 32

Welche der folgenden Annahmen wird bei der Simulation eines idealen Gases häufig getroffen?

Accepted Answer

Vernachlässigung intermolekularer Kräfte

Answer

Adiabatische Bedingungen

Answer

Konstante Temperatur

Answer

Laminare Strömung

Question 33

Welche der folgenden Größen wird in der thermodynamischen Simulation typischerweise als Zustandsvariable verwendet?

Accepted Answer

Druck

Answer

Zeit

Answer

Geschwindigkeit

Question 34

Welcher Faktor hat Einfluss auf die Genauigkeit thermodynamischer Simulationen?

Accepted Answer

Gittergröße

Answer

Prozessorgeschwindigkeit

Answer

Betriebssystem

Answer

Speicherkapazität

Question 35

Welche Aussage zu thermodynamischen Simulationen ist zutreffend?

Accepted Answer

Sie ermöglichen die Vorhersage des Verhaltens komplexer thermodynamischer Systeme.

Answer

Sie liefern immer exakte Darstellungen der Realität.

Answer

Sie erfordern keine Validierung.

Question 36

Welche Größe ist eine intensive thermodynamische Größe?

Accepted Answer

Druck

Answer

Masse

Answer

Volumen

Answer

Energie

Question 37

Welcher thermodynamische Prozess ist isobar?

Accepted Answer

Kompression eines Gases in einem Zylinder mit festem Kolben

Answer

Adiabate Expansion eines Gases

Answer

Erwärmung eines Gases in einem offenen Gefäß

Question 38

Welche Aussage zur Entropie eines Systems ist richtig?

Accepted Answer

Sie ist ein Maß für die Unordnung des Systems.

Answer

Sie ist eine extensive Größe.

Answer

Sie kann negativ sein.

Answer

Sie ist immer konstant.

Question 39

Welcher thermodynamische Kreisprozess hat den höchsten thermischen Wirkungsgrad?

Accepted Answer

Carnot-Kreisprozess

Answer

Diesel-Kreisprozess

Answer

Otto-Kreisprozess

Answer

Rankine-Kreisprozess

Question 40

Welche iterative numerische Methode eignet sich zur Lösung nichtlinearer thermodynamischer Gleichungen?

Accepted Answer

Newton-Raphson-Verfahren

Answer

Jacobi-Verfahren

Answer

QR-Zerlegung

Answer

Gauss-Seidel-Verfahren

Question 41

Welche Größe ist NICHT durch thermodynamische Simulationen vorherzusagen?

Accepted Answer

Reibungskoeffizient

Answer

Volumen

Answer

Druck

Answer

Temperatur

Question 42

Welcher Faktor beeinflusst die Genauigkeit thermodynamischer Simulationen am stärksten?

Accepted Answer

Qualität des thermodynamischen Modells

Answer

Anzahl der Simulationen

Answer

Rechenleistung

Answer

Erfahrung des Simulationsingenieurs

Question 43

Welcher Schritt ist für die erfolgreiche Durchführung thermodynamischer Simulationen unerlässlich?

Accepted Answer

Validierung des Simulationsmodells

Answer

Beauftragung eines erfahrenen Simulationsingenieurs

Answer

Erstellung eines komplexen Simulationsmodells

Answer

Verwendung von Hochleistungsrechnern

Question 44

Welche numerische Methode wird zur Lösung nichtlinearer Gleichungssysteme in der Thermodynamik eingesetzt?

Accepted Answer

Newton-Raphson-Verfahren

Answer

Finite-Elemente-Methode

Answer

Finite-Differenzen-Methode

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Question 45

Was ist die primäre Anwendung thermodynamischer Simulationen?

Accepted Answer

Vorhersage des Verhaltens komplexer thermodynamischer Systeme

Answer

Dokumentation thermodynamischer Prozesse

Answer

Vereinfachung der Berechnungen

Answer

Reduzierung der experimentellen Messungen

Question 46

Was ist der wesentliche Unterschied zwischen instationären und stationären thermodynamischen Simulationen?

Accepted Answer

Instationäre Simulationen berücksichtigen zeitabhängige Effekte, während stationäre Simulationen stationäre Zustände annehmen.

Answer

Instationäre Simulationen sind weniger genau als stationäre Simulationen.

Answer

Stationäre Simulationen berücksichtigen räumliche Effekte.

Answer

Instationäre Simulationen benötigen mehr Rechenzeit.

Question 47

Welcher Vorteil ergibt sich aus der Verwendung adaptiver Gitter in thermodynamischen Simulationen?

Accepted Answer

Verbesserte Genauigkeit in Bereichen mit starken Gradienten

Answer

Vereinfachtes Modell

Answer

Geringere Rechenzeit

Answer

Höhere Stabilität

Question 48

Welche Größen werden in thermodynamischen Simulationen typischerweise als abhängige Variablen verwendet?

Accepted Answer

Temperatur und Druck

Answer

Materialeigenschaften

Answer

Numerische Methoden

Answer

Randbedingungen

Question 49

Was ist die wesentliche Einschränkung der Monte-Carlo-Simulation in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Hoher Rechenaufwand

Answer

Geringere Genauigkeit

Answer

Schwer zu implementieren

Answer

Unfähigkeit, nichtlineare Probleme zu lösen

Question 50

Welche numerische Methode ist am besten geeignet, um die stationäre Wärmeübertragung in einem komplexen Wärmetauscher zu simulieren?

Accepted Answer

Finite-Elemente-Methode (FEM)

Answer

Finite-Differenzen-Methode (FDM)

Answer

Analytische Lösung

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Question 51

Was ist ein wichtiges Kriterium für die Konvergenz einer numerischen Simulation in der Thermodynamik?

Accepted Answer

Gittergröße

Answer

Rechenzeit

Answer

Anfangsbedingungen

Answer

Genauigkeit der Materialeigenschaften

Question 52

Welche Aussage über die Finite-Volumen-Methode (FVM) ist korrekt?

Accepted Answer

FVM befasst sich mit der Erhaltung von physikalischen Größen in kontrollierten Volumen.

Answer

FVM eignet sich nur für lineare Probleme.

Answer

FVM basiert auf der Approximation von Ableitungen durch Differenzen.

Question 53

Ein thermodynamisches System wird durch ein Gleichungssystem beschrieben. Wie kann man dieses System zur Simulation nutzen?

Accepted Answer

Numerische Integration

Answer

Statistische Analyse

Answer

Analytische Lösung

Answer

Experimentelle Messung

Question 54

Was ist der Vorteil der Verwendung von Software-Paketen für thermodynamische Simulationen?

Accepted Answer

Vereinfachte Modellierung und Analyse komplexer Systeme.

Answer

Geringere Rechenzeit im Vergleich zu Handberechnungen.

Answer

Höhere Genauigkeit als handbasierte Berechnungen.

Question 55

Welche Randbedingungen sind für die Simulation eines Wärmetauschers relevant?

Accepted Answer

Temperatur und Wärmeübergangskoeffizient an den Oberflächen.

Answer

Geschwindigkeit und Richtung des Fluids.

Answer

Druck und Volumen des Fluids.

Question 56

Welche Rolle spielt die Validierung bei thermodynamischen Simulationen?

Accepted Answer

Vergleich der Simulationsergebnisse mit experimentellen Daten.

Answer

Optimierung der Rechengeschwindigkeit.

Answer

Bestimmung der benötigten Rechenleistung.

Question 57

Was ist ein typischer Anwendungsfall für thermodynamische Simulationen in der Maschinenbauindustrie?

Accepted Answer

Optimierung der Verbrennungseffizienz von Motoren.

Answer

Entwicklung neuer Materialien.

Answer

Simulation von Fertigungsprozessen.

Answer

Analyse der Festigkeit von Bauteilen.

Question 58

Welche Aussage über die Unsicherheit in thermodynamischen Simulationen ist korrekt?

Accepted Answer

Unsicherheit kann durch die Vereinfachungen des Modells, Messfehler und numerische Näherungen entstehen.

Answer

Unsicherheit ist immer zu vernachlässigen.

Question 59

Welche Strategie kann angewendet werden, um die Rechenzeit einer thermodynamischen Simulation zu reduzieren?

Accepted Answer

Vereinfachung des Simulationsmodells.

Answer

Erhöhung der Gittergröße.

Answer

Verwendung eines komplexeren numerischen Algorithmus.

Question 60

Welche der folgenden Methoden ist eine übliche numerische Methode zur Lösung thermodynamischer Probleme?

Accepted Answer

Finite-Volumen-Methode

Answer

Experimentelle Methode

Answer

Monte-Carlo-Simulation

Answer

Analytische Methode

Question 61

Welches der folgenden Softwarepakete wird häufig für thermodynamische Simulationen verwendet?

Accepted Answer

ANSYS Fluent

Answer

Google Tabellen

Answer

Microsoft Excel

Answer

MATLAB

Question 62

Welche der folgenden Randbedingungen wird verwendet, um eine konstante Temperatur an einer Oberfläche zu simulieren?

Accepted Answer

Dirichlet-Randbedingung

Answer

Periodische Randbedingung

Answer

Neumann-Randbedingung

Answer

Cauchy-Randbedingung

Question 63

Welcher der folgenden Begriffe beschreibt die Änderung der Entropie eines Systems?

Accepted Answer

Zweite Hauptsatz der Thermodynamik

Answer

Clausius-Ungleichung

Answer

Nernst-Theorem

Answer

Erster Hauptsatz der Thermodynamik

Question 64

Welche der folgenden thermodynamischen Größen ist eine intensive Größe?

Accepted Answer

Temperatur

Answer

Energie

Answer

Masse

Answer

Volumen