On the derivation of thermodynamic restrictions for materials with internal state variables
Description
Thermodynamic restrictions for the constitutive relations of an internal variable model are derived by evaluating the Clausius-Duhem entropy inequality with two different approaches. The classical Coleman-Noll argumentation of Rational Thermodynamics applied by Coleman and Gurtin to an internal variable model is summarized. This approach requires an arbitrary modulation of body forces and heat supply in the interior of the body which is subject to criticism. The second approach applied in this presentation is patterned after a concept of Mueller and Liu, originally developed within the context of a different entropy inequality and different classes of constitutive models. For the internal variable model the second approach requires only the modulation of initial values on the boundary of the body. In the course of the development of the second approach certain differences to the argumentation of Mueller and Liu become evident and are pointed out. Finally, the results demonstrate that the first and second approach give the same thermodynamic restrictions for the internal variable model. The derived residual entropy inequality requires further analysis. (orig.)
Abstract (German)
Unter Verwendung zweier verschiedener Vorgehensweisen werden thermodynamische Restriktionen fuer die konstitutiven Gleichungen eines Internen Variablen-Modells durch Auswertung der Clausius-Duhem Entropieungleichung abgeleitet. Die klassische Coleman-Noll'sche Argumentation der Rationalen Thermodynamik, wie sie von Coleman und Gurtin fuer ein Internes Variablen Modell angewandt wurde, wird zusammenfassend dargestellt. Diese Vorgehensweise erfordert die beliebige Einstellbarkeit der Volumenkraefte und Waermequellen bzw. -senken im Innern des Koerpers; diese Methode ist nicht unumstritten. Die zweite Vorgehensweise, die in dieser Studie angewandt wird, orientiert sich an einem Konzept von Mueller und Liu, urspruenglich entwickelt im Zusammenhang mit einer anderen Entropieunterschung und anderen Klassen konstitutiver Modelle. Fuer das Interne-Variablen-Modell erfordert die zweite Vorgehensweise nur die beliebige Einstellbarkeit von Anfangswerten auf der Oberflaeche des Koerpers. Im Rahmen der Entwicklung der zweiten Vorgehensweise treten bestimmte Unterschiede zur Argumentationsweise von Mueller und Liu auf, darauf wird erlaeuternd hingewiesen. Schliesslich zeigen die Ergebnisse, dass die erste und die zweite Vorgehensweise dieselben thermodynamischen Restriktionen fuer das Interne-Variablen-Modell liefern. Die abgeleitete Restentropieungleichung erfordert noch eine weitere Auswertung. (orig.)
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Publishing Information
- Imprint Pagination
- 71 p.
- Report number
- KFK--4284
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 19013346
- Subject category
- S42: ENGINEERING;
- Descriptors DEI
- BOUNDARY-VALUE PROBLEMS; CAUCHY PROBLEM; ENERGY BALANCE; ENTROPY; FOURIER HEAT EQUATION; FREE ENERGY; HEAT SINKS; HEAT TRANSFER; LAGRANGIAN FUNCTION; MASS TRANSFER; TEMPERATURE DISTRIBUTION; THERMAL CONDUCTION; THERMODYNAMICS; THREE-DIMENSIONAL CALCULATIONS; TWO-DIMENSIONAL CALCULATIONS
- Descriptors DEC
- DIFFERENTIAL EQUATIONS; ENERGY; ENERGY TRANSFER; EQUATIONS; FUNCTIONS; PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS; PHYSICAL PROPERTIES; THERMODYNAMIC PROPERTIES