Soojustehnika eksami küsimused (0)

Sellelt  lingilt saab tõmmata  Arvo  otsa  soojustehnika  raamatu.  http://digi.lib.ttu.ee/i/?967 
Faili lõpus on eksami näide, mida tunnis vaadati. 
1.  Termodünaamika  põhimõisted, termodünaamiline süsteem, termodünaamiline keha 
jatermodünaamilised  olekuparameetrid . 
Termodünaamiline süsteem. 
Nimetus „termodünaamika” hõlmab see mõiste kõik nähtused mis kaasnevad energiaga ja energia 
muundusega. Jaguneb füüsikaline, keemiline ja tehniline termodünaamika. Tehniline 
termodünaamika käsitleb ainult mehaanilise töö ja soojuse vastastikuseid  seoseid . 
Termodünaamiline süsteem on kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka  väliskeskkonnaga  
energeetilises vastasmõjus. Väliskeskkond on termodünaamilist süsteemi ümbritsev suure energia 
mahtuvusega keskkond, mille teatud olekuparameetrid (T, p jne.) ei muutu, kui süsteem mõjutab 
teda soojuslikul, mehaanilisel või mõnel muul viisil. Termodünaamilise süsteemi üks lihtne näide on 
gaas  balloonis. Süsteemi ja ümbruskeskkonna vaheline piir on ballooni sisepind, ümbruskeskkonna 
moodustab aga  balloon  ise koos seda ümbritseva õhuga. 
Termodünaamiline süsteem võib olla  homogeenne  või  heterogeenne . Homogeenses süsteemis on 
aine füüsikalis-keemilised omadused kõigis punktides ühesugused. Sellise süsteemi näiteid on gaas, 
vesi ja jää. Heterogeenseks nimetatakse süsteemi, mille üksikosade füüsikalis-keemilised omadused 
on erisugused. Seejuures on süsteemi osad üksteisest eraldatud lahutuspinnaga. Heterogeenne 
süsteem on näiteks vesi ja jää, aur ja vesi, aur ja jää. 
Termodünaamiline süsteem võib olla kas materiaalselt suletud või materiaalselt avatud. 
Süsteem on materiaalselt suletud, kui puudub aine juurdevool süsteemi või  äravool  sellest, sest siis ei 
vahetu aine mass süsteemis, olles püsiv. Süsteem on materiaalselt avatud, kui esineb aine  sissevool  
süsteemi ja  väljavool  sellest või üks  nendest . Termodünaamilist süsteemi, millel puudub 
soojusvahetus  ümbruskeskkonnaga (isegi siis, kui süsteemi ja ümbruskeskkonna temperatuur on 
erinev), nimetatakse soojuslikult isoleeritud ehk adiabaatseks süsteemiks, soojusülekannet 
tõkestavat pinda aga adiabaatpinnaks. Süsteem, mis on ümbruskeskkonnast eraldatud samaaegselt 
adiabaatselt ja mehaaniliselt absoluutselt jäiga pinnaga, kannab isoleeritud termodünaamilise 
süsteemi  nimetust ,  eeldusel , et süsteemi ja ümbruskeskkonna vahel ei ole muid vastastikmõjusid. Sel 
juhul puudub isoleeritud süsteemi ja väliskeskkonna vahel nii  soojuslik  kui ka  mehaaniline  
vastastikmõju. Isoleeritud termodünaamiline süsteem võib olla ka üksikutest seadmetest ja 
seadmegruppidest moodustatud ning ümbruskeskkonnast isoleeritud süsteemi tunnustega  kooslus . 
Näited: Materiaalselt avatud süsteemi näideteks sobivad  turbiin ,  pump , ventilaator. Materiaalselt 
suletud on  balloon, kolviga  silinder . 
Termodünaamiline keha. 
Termodünaamilises süsteemis asuvat keha, mille vahendusel toimuvad  termodünaamilised  
protsessid ning energialiikide vastastikune muundumine, nimetatakse termodünaamiliseks kehaks. 
Soojusjõuseadmetes on termodünaamiliseks kehaks aine, mis  vahendab  neis sisalduva või ülekantava 
energia muundamist tööks. Soojustransformaatorites on termodünaamiliseks kehaks aine, mille 
kaudu  soojus  siirdub jahedamalt kehalt kuumemale. Soojusjõuseadmetes ja –transformaatorites 
termodünaamilise kehana kasutatavat ainet nimetatakse ka töökehaks. Termodünaamiliseks kehaks 
võib olla nii tahke, vedel kui ka gaasiline aine. Kolbmootorites on termodünaamiliseks kehaks kütuse 
põlemisgaas . Aurujõuseadmes on termodünaamiliseks kehaks enamikul juhtudel veeaur. Sõltuvalt 
parameetritest aurujõuseadmes võib veeaur kui termodünaamiline keha töötsükli jooksul muuta 
oma agregaatolekut. 
Termodünaamilised olekuparameetrid. 
Termodünaamilised olekuparameetrid on füüsikalised makrosuurused, mis iseloomustavad 
termodünaamilise keha olekut. Kui muutub süsteemi mingi olekuparameeter muutuvad ka ülejäänud 
olekuparameetrid. Temperatuur iseloomustab keha  kuumenemise  astet mingi teise keha suhtes ja 
määrab nendevahelise soojusvoo suuna. 
Intensiivseks nimetatakse sellist olekuparameetrit, mis ei sõltu termodünaamilises süsteemis oleva 
keha massist või osakeste arvust. Intensiivsed olekuparameetrid on näiteks rõhk ja temperatuur. 
Aditiivne  ehk ekstensiivne olekuparameeter on selline, mis sõltub süsteemis oleva keha massist või 
osakeste arvust. Ekstensiivsed olekuparameetrid on näiteks süsteemi mass, maht ja energia. 
Erimaht  on keha ühikmassi maht. Kui keha maht on V ja mass M, siis erimaht  
 
Erimahu pöördväärtust nimetatakse  tiheduseks : 
 
Rõhk on pinnaühikule selle  normaali  suunas mõjub jõud. 
 
Manomeetriga mõõtmisel absoluutne rõhk 
pa pm B  
ja vaakummeetriga mõõtmisel 
pa B pv  
kus B –  baromeetriline  rõhk, pm ja pv – vastavalt manomeetriga ja vaakummeetriga 
mõõdetud rõhk. 
 
Termodünaamiline tasakaal. 
 
Termodünaamiline süsteem on tasakaalus, kui süsteemi mistahes punktis olekuparameetrid ei 
muutu ajas. Juhul kui süsteemile puudub välisjõudude mõju, siis süsteem on tasakaalus, kui vastavad 
olekuparameetrid on ühtlased kogu süsteemi piires. Rõhuühtlus määrab mehaanilise tasakaalu, 
temperatuuriühtlus aga  termilise  tasakaalu. 
 
2.  Ideaalgaas , ideaalgaasi  olekuvõrrand . 4. Gaasidesegud. 
 
Ideaalgaas koosneb elastsetest molekulidest, mille vahel ei toimi jõud ning mille endi maht on 
sedavõrd  tühine, et neid võib käsitada kui materiaalseid punkte. Gaasi molekulid on pidevas 
omavahelises liikumises, mida tuntakse soojusliikumisena. Ideaalgaasis liigub iga  aineosake  
sirgjooneliselt kuni põrkumiseni naaberosakesega või gaasi piirdepinnaga. Molekulide põrked vastu 
piirdepinda põhjustavad rõhu. 
Ideaalgaasi molekulaarkineetilisest teooriast tuleneb 
 
 
 k on Boltzmanni konstant, k = 1,3810–23 J/K 
Võrrandite kooslahendamisel ning mõlema poole läbikorrutamisel gaasi mahuga V saame 
pV nVkT. 
nV = N – gaasimolekulide koguarv  mahus  V , siis pV = NkT