Heterogeenne süsteem süsteem, mis koosneb mitmest erisuguste omadustega osast faasist. Avatud süsteem toimub nii energia- kui ka ainevahetus ümbritseva keskkonnaga Suletud süsteem puudub ainevahetus ümbrusega, aga võib toimuda energiaülekanne kas töö (mehaaniline toime) või soojusena (termiline toime). Isoleeritud süsteem puudub nii energia- kui ka ainevahetus. Väliskesskonnaga pole ei mehhaanilist ega soojuslikku kontakti. Adiabaatne süsteem soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub Eksotermiline protsess soojus eraldub Endotermiline protsess soojus neeldub Adiabaatne protsess puudub soojusvahetus Isotermiline protsess temperatuur konstantne Isobaariline protsess rõhk konstantne Isokooriline protsess ruumala konstantne Paisumistöö töö, mis on tingitud ruumalamuutusest Kasulik töö töö. mis ei ole seotud rummalamuutusega (näiteks akus või kütuseelemendis
Koostisosad kõik süsteemi keemilised ühendid, millega saab süsteemi iseloomustada Komponendid Koostisosad, mida saab süsteemist eraldata, ilma et ta sõltuks teistest koostisadest Komponentide arv = koostisosade arv seosevõrrandite arv Avatud süsteem keskkonnaga energiavahetus ja ainevahetus Suletud süsteem kesskkonnaga ainult energiavahetus Isoleeritud süsteem keskkonnaga puudub igasugune vahetus, aine või energia Adiabaatne süsteem keskkonnaga ei vaheta soojust (q) Eksotermiline protsess soojus eraldub Endotermiline protsess soojus neeldub Adiabaatne protsess protsess, kus soojus (q) ei kandu üle Isotermiline protsess T=const (T-temp.) Isobaariline protsess P=const (P-rõhk) Isokooriline protsess V=const (V-ruumala) Paisumistöö töö, mis on seotud ruumalamuutusega Kasulik töö töö, mis ei ole paisumistöö (s.t. näiteks mootori töötamise töö)
P = Const , P2 = P1 - : 2 / 1 = T2 / T1 , (2 -32) : l = P( 2 - 1). (2 - 33) 1- / : q = u + l = (t2 - t1); (2 - 34) 3). Isotermiline protsess ( .4.3). = Const , 2 = 1 Boyle Mariotte : P1 / P2 = 2 / 1 , ( 2 35 ) 2 = 1, u = 0 1- / : q = l = RTln( 2/ 1), ( 2 - 36) q = l = RTln(P1/P2), (2 - 37) R = Rµ/ µ () [/()]. 4). Adiabaatne protsess (.4.4). , .. q =0. : P k = Const, (2 - 38) k = cp / cv adiabaadi astendaja ( ). 1- / : l = -u = = -v(t2 t1) = v(t1 t2), (2-40) l = R(T1 T2) / (k -1); (2 -41) l = RT1[1 ( 1/ 2)k -1] /(k 1); (2 -42) l = RT2[1 (P2/P1) (k -1)/k] /(k 1). (2 - 43) 1 2, : T2/T1 = (1/2)k-1 = (p2/p1)k-1/k ( 2 44) k=1, . k>1, , .
Adiabaatne protsess/süsteem puudub soojusvahetus Olekuparameetrid suurused, millega saab TD süsteemi väliskeskkonnaga olekut iseloomustada Avatud süsteem toimub energia ja ainevahetus Olekuvõrrand süsteemi olekut iseloomustav ümbritseva keskkonnaga parameetrite omavaheline sõltuvus Borni algoritm Born koostas abivahendi seoste Paisumistöö töö, mis on tingitud ruumalamuutusest leidmiseks olekufunktsioonide omavahelistes sõltuvustes. Protsessifunktsioon süsteemis toimuvat protsessi Nelinurgas on 2 noolt, 1 ülalt alla, 2. Vasakult paremale. iseloomustav suurus, sõltub protsessi läbiviimise viisist, Vaadates olekufunkts ja olekupar paigutust on näha, et iga tähistatakse väiketähega (töö w, soojus q) olekufunkts on ümbritsetud temale omaste Reaktsiooni isobaar Isobaariga saab leida...
(T=const, T=0). p1v1=p2v2 => p1/p2=v2/v1— Boyle-Mariotte´i seadus. Siin mehaaniline ja tehniline töö on omavahel võrdsed. Seega muundub isotermilisse protsessi antav soojus täielikult tööks. Kunaideaalse gaasi siseenergia ja entalpia sõltuvad ainut temp-ist, siis on isoterm. protsessis Δu=Δi=T(s2-s1). Ts-diagrammil väljendub isotermiline protsess horisontaalse joonena. Joonis: p T 5. Adiabaatne protsess on selline td prot. mis toimub soojuslikult isoleeritud tingimustes. (dq=0, q=0). Adiabaatilises td- lies protsessis tehtav mehaaniline töö võrdub siseenergia vähenemisega, tehniline töö entalpia vähenemisega. k=cp/cv. p T v s Polütroopne protsessiks nim. sellist protsessi, mille käigus erisoojus ei muutu. s.t
elementaarse soojushulga dQ siis temperatuur tõused dT võrra, suureneb maht dV ja suureneb siseenergia dU. Paisumisel on gaas võimeline tegema tööd dL. dQ = dU + dL või keha massiühiku kohta dq = du + dl. Lõplike vahede kaudu avaldub seadus kuju ∆q = ∆u + l . Materiaalselt suletud termodünaamilisse süsteemi sisestatud soojushulk kulub siseenergia muutmiseks ja tööks. dq = du + dl . Kuna toimub süsteemis ainult mehaaniline töö, siis dq = du + pdv . Adiabaatne süsteem (dq = 0): dl = – du . Isohoorne protsess (dv = 0): dq = du . 9. Entalpia. Termodünaamilise keha entalpiaks H nimetatakse siseenergia (U) ja rõhuenergia (pV) summat. H = U + pV, J . Erientalpia h = H/M = u + pv, J/kg. Entalpia põhimõõtühik on džaul (J). Entalpia antakse tavaliselt keha 1 kg kohta (erientalpia): h = H/M J/kg (M on keha mass). Süsteemi entalpia on ekstensiivne suurus, keha ühiku kohta antuna aga intensiivparameeter. Entalpia on olekufunktsioon :
Siseenergia- süsteemi sumaarne võime teha tööd (U). Ühikuks 1 Dzaul. Siseenergia on süsteemi koguenergia. Me ei saa mõõta süsteemi koguenergiat, kuid saame mõõta energiamuutust. Kui tehakse tööd, siis süsteemi siseenergia KASVAB ! Soojus energia, mis kantakse üle tänu temperatuuri erinevusele energia voolab soojusena kõrgema temperatuuri osalt madalamale. Ühikuks 1 Dzaul. Suletud süsteemide tüübid : adiabaatne puudub soojusvahetus keskkonnaga , kuid energiat saab üle kanda tööna. Diatermiline soojusvahetus keskkonnaga on olemas ja seega ka siseenergia muutuda ülekantud soojuse arvel. Termodünaamika 1. Seadus suletud süsteemi siseenergia muutus algolekust lõppolekusse on võrdne väliskeskkonnast soojuse kujul saadava energiahulgaga , millest on lahutatud energiahulk , mille süsteem annab ära tööga. Isoleeritud süsteemi siseenergia on konstantne
süst., mis koosneb mitmest erisuguste omadustega osast faasist Avatud süst toimub nii energia- kui ka ainevahetus ümbritseva keskk-ga Suletud süst puudub ainevahetus ümbrusega, aga võib toimuda energiaülekanne kas töö (meh toime) või soojusena (termiline toime) Isoleeritud süst puudub nii energia kui ka ainevahetus. Väliskeskk pole ei meh. ega soojuslikku kontakti. Adiabaatne süst soojusvahetus väliskeskk. Puudub Paisumistöö töö, mis on tingitud ruumalamuutusest Soojusmahtuvus C on soojushulk, mis kulub, et tõsta keha soojust 1 kraadi võrra Erisoojus - Ce soojushulk, mis kulub 1 g aine temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra Moolsoojus - Cm soojushulk, mis kulub 1 mooli aine temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra
süsteemi) või soojuslik (soojuse ülekandumine väljendub pindalana q1=A12BA. Isotermilisele väliskeskkonnast süsteemi). Väliskeskkonna soojusliku paisumisele järgneb adiabaatne paisumine2--3. vastasmõju puudumisel on termodünaamiline süst. Termodünaamiline keha tuuakse olekust 3 olekusse 1 soojuslikult isoleeritud e. adiabaatne. kahejärgulise komprimeerimisega, kus 3--4 toimub
keemilistes protsessides. üldisemas mõttes uurib soojuse ja töö suhet ja vastastikust üleminekut. süsteem – vaadeldav ruumi/universumi osa 1) avatud süsteem – keskkonnaga toimub nii aine- kui energiavahetus 2) suletud süsteem – keskkonnaga toimub energiavahetus 3) isoleeritud süsteem – keskkonnaga ei toimu ei aine- ega energiavahetust või 1) diatermiline süsteem – soojusvahetus väliskeskkonnaga võimalik 2) adiabaatne süsteem – soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub termodünaamiline süsteem – süsteem, mida saab ümbritsevast keskkonnast kuidagi eraldada ja eksperimentaalselt uurida 1) homogeenne süsteem – omadused on samad kõikides ruumiosades või muutuvad ühest kohast teise üleminekul pidevalt 2) heterogeenne süsteem – koosneb mitmest erisuguste omadustega faasist faas – ühtlane süsteemi osa, mis on teistest osadest eralduspinnaga lahutatud ning erineb
Protsessijoone ja entroopiatelje vaheline pindala a12 ba on võrdne protsessist osavõtva soojushulgaga ning ühtlasi ka protsessis sooritatud tööga. Joonis 11a. Isotermne protsess Ts-diagrammil. Seose s = s2 s1 = cv ln T2/T1 + R ln v2/v1 põhjal entroopia muutus s = R ln v2/v1 ehk s = R ln p1/p2 Isotermilisest protsessist osavõtva soojushulga võime avaldada ka selliselt: q = s T 5.8. Adiabaatne protsess. A d i a b a a t s e k s nimetatakse sellist termodünaamilist protsessi, mis toimub soojuslikult isoleeritud tingimustes, so soojusvahetuse puudumisel. Adiabaatilise protsessi tingimuseks on, et dq = 0 . Adabaatses protsessis muutuvad üheaegselt maht, temperatuur ja rõhk. Muutumatuks jäävad mass (m= konst) ja entroopia, seetõttu nimetatakse protsessi isoentroopseks. Kuna adiabaatne protsess toimub soojuslikult isoleeritud süsteemis, siis on protsessist
ainekoguse temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra. SI-süsteemi mõõtühik on J·kg-1·K-1. Termodünaamilised põhiprotsessid ideaalgaasidega 1m3 metaani CHu=0,7kg. Leida selle metaani tihedus ja eimaht. Rõhu mõõtmine v Rõhu mõõtmiseks vedelik manomeetriga gaasi rõhk siin anumas mõjutab manomeetri näitu. Õhurõhk elavhõbeda paromeetri järgi 770mm/Hg. Arvutada rõhk paskalites Termodünaamilised protsessid nimetatakse isohoorne, isobaarne, isotermiline, adiabaatne, polütroopne. 1. Määratakse termiliste olekuparameetrite vaheline seos antud protsessis. (p,v,t) 2. Määratakse protsessis sooritatud või kulutatud mehhaaniline ja tehniline töö. (l,lt) 3. Siseenergia muutus protsessis , entalpia muutus protsessis , entropia muutus protsessis . 4. Protsessis osalev soojushulk (q), p-v diagrammil graafiline töö, t-S diagrammil graafiliselt soojushulka. Isihoorne protsess Nimetatakse protsessi, mis kulgeb konstantsel mahul
muundub isotermilisse protsessi Aditiivseteks e. ekstensiivseteks termodün parameetriteks on antav soojus täielikult tööks. Ts- parameetrid, mis on proport-sionaalsed süsteemis olevate diagrammil väljendub isotermiline protsess horisontaalse kehade massiga või osakeste arvuga. Nt. maht, energia, joonena. entroopia, entalpia. Parameetreid, mille kaudu iseloomustatakse soojuse ja töö vastastikust muundumist, nim. 5. Adiabaatne protsess on termilisteks olekuparameetriteks. Termodünaamilise keha selline td prot. mis toimub termilisteks olekuparameetriteks on erimaht (tihedus), rõhk ja soojuslikult isoleeritud temp. Soojuslikeks olekuparameetriteks on aga suurused, mis tingimustes. (dq=0, q=0). iseloomustavad termodünaamilise süst. energeetilist olukorda. k=Cp/Cv. Nendeks on: siseenergia u,[J/kg]; entalpia h,[J/kg]; entroopia s, [J/kg]
selleks on vaja tööd teha. 3) Soojus läheb alati soojemalt kehalt külmemale. 22.(23) Termodünaamilised põhiprotsessid ja nende graafiline kujutamine pv- ja Ts-diagrammil. 1)Isohoorne(isohooriline) protsess, mis kulgeb konsantsel mahul (V=const) , näiteks gaasi kuumutamine kinnises anumas. 2) Isobaarne protsess Protsess, mis kulgeb konstantsel rõhul. (p=const) 3) Isotermiline protsess Protsess, mis kulgeb konstantsel temperatuuril. (T=const.) 4) Adiabaatne protsess Protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta välis või übritsevasse keskkonda. (q=0, s=const- tagastatava puhul) 5) Polütroopne protsess - nimetatakse termodünaamilist protsessi mis kulgeb konstantsel erisoojuse väärtusel. ehk c = dq / dt = const , polüentroopseks võib nimetada igasugust protsessi, mis kulgeb konstantsel erisoojusel. Neid saab rühmitada kolme rühma : I protsessides soojus mis juhitakse protsessi
selleks on vaja tööd teha. 3) Soojus läheb alati soojemalt kehalt külmemale. 22.(23) Termodünaamilised põhiprotsessid ja nende graafiline kujutamine pv- ja Ts- diagrammil. 1)Isohoorne(isohooriline) protsess, mis kulgeb konsantsel mahul (V=const) , näiteks gaasi kuumutamine kinnises anumas. 2) Isobaarne protsess Protsess, mis kulgeb konstantsel rõhul. (p=const) 3) Isotermiline protsess Protsess, mis kulgeb konstantsel temperatuuril. (T=const.) 4) Adiabaatne protsess Protsess, mis toimub ilma soojusvahetuseta välis või übritsevasse keskkonda. (q=0, s=const- tagastatava puhul) 5) Polütroopne protsess - nimetatakse termodünaamilist protsessi mis kulgeb konstantsel erisoojuse väärtusel. ehk c dq / dt const , polüentroopseks võib nimetada igasugust protsessi, mis kulgeb konstantsel erisoojusel. Neid saab rühmitada kolme rühma : I protsessides soojus mis juhitakse protsessi
Temperatuuri tõusuga toimub see seni, kuni muutub v' ja v'' vahe nulliks , see toimub temperatuuril temperatuuril Tk. Temperatuur Tk on aine kriitiline temperatuur- punkt. Aine kriitilisel temperatuuril kaob vedel- ja aurufaasi vahel erinevus. 27. Reaalse gaasi olekuvõrrandid (mõned võrrandi näited) Van der waalsi võrrand a p 2 (v b) RT v 28. Nimetage 7 võimalikku termodünaamilist protsessi. Adiabaatne Protsessis ei toimu soojusvahetust süsteemi ja väliskeskkonna vahel Isotermne Süsteemi temperatuur protsessis ei muutu Isobaarne Süsteemi rõhk protsessis ei muutu Isohoorne Süsteemi maht protsessis ei muutu Isoentroopne Entroopia protsessis ei muutu Isoentalpne Süsteemi entalpia protsessis ei muutu Polütroopne Gaasiga toimuva protsessi puhul pvn on konstantne 29. Ringprotsessi mõiste, ringprotsessi teostamise eesmärk.
määratletud kui ideaal- ja reaalgaasi mahu suhtarv: Vreaal pVreaal v z= = = reaal Videaal Ru T videaal 27. Reaalse gaasi kriitiline punkt. 28. Reaalse gaasi olekuvõrrandid (mõned võrrandi näited) Van der waalsi võrrand a p + 2 (v - b) = RT v 29. Nimetage 7 võimalikku termodünaamilist protsessi. Adiabaatne Protsessis ei toimu soojusvahetust süsteemi ja väliskeskkonna vahel Isotermne Süsteemi temperatuur protsessis ei muutu Isobaarne Süsteemi rõhk protsessis ei muutu Isohoorne Süsteemi maht protsessis ei muutu Isoentroopne Entroopia protsessis ei muutu Isoentalpne Süsteemi entalpia protsessis ei muutu Polütroopne Gaasiga toimuva protsessi puhul pvn on konstantne 30. Ringprotsessi mõiste, ringprotsessi teostamise eesmärk.
P1 / P2 = 2 / 1 , ( 2 – 35 ) Так как Т2 = Т1, то u = 0 и уравнение 1-го закона т/д будет иметь вид: q = l = R∙T∙ln( 2/ 1), ( 2 - 36) или q = l = R∙T∙ln(P1/P2), (2 - 37) где R = Rµ/ µ – (удельная) газовая постоянная [Дж/(кг∙К)]. 4). Adiabaatne protsess Адиабатный процесс (Рис.4.4). В данном процессе не подводится и не отводится тепло, т.е. q =0. Уравнение состояния называют уравнением Пуассона : P∙ k = Const, (2 - 38) где k = cp / cv – adiabaadi astendaja ( показатель адиабаты). Уравнение 1-го закона т/д будет иметь вид:
peamiselt õhu konditsioneerimissüsteemides. Soojuspumpprotsesse kasut õhu konditsioneerimisel ja ventileerimisel ning hoonete kütmisel. (kombineeritud protsesse kasut harva). 17 37. Aurukompressor-külmutusseadme põhimõtteskeem ja ringprotsess TS diagrammil. A aurusti, D drossel, K kompressor, KK külmutuskamber, Ko kondensaator. 1->2 Külmutusagensi aurude komprimeerimine kompressoris. (isoentroopne, adiabaatne protsess). 2->2´ Ülekuumendatud aurude juhtimine küllastusolekuni (isobaarne prots). 2´->3 Kuiva küllastunud auru kondenseerimine (isobaariline prots) (kondensaatoris antakse jahutusveele soojushulk q1) .3->4 Drosselis (tagastamatu prots) osa vedelast agensist aurustub, rõhk ja temperatuur langevad.4->1 Külmaagens juhitakse aurustisse, kus toimub külmutusagensi täielik aurustumine( kuini kuiva olekuni) (aurustumiseks vajalik soojus
isoleeritud - puudub nii energia- kui ka ainevahetus. Väliskeskkonnaga pole ei mehhaanilist ega soojuslikku kontakti. Süsteemide jaotus omaduste järgi eri ruumipunktides: - homogeenne - mille omadused on tema kõigis osades ühesugused või muutuvad ühest kohast teise üleminekul pidevalt - heterogeenne - koosneb mitmest erisuguste omadustega osast faasist Süsteemide jaotus soojusvahetuse järgi: - diatermiline soojusvahetus väliskeskkonnaga võimalik - adiabaatne soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub Olekuparameetrid Olekuparameetrid on mõõdetavad suurused: temperatuur (T) rõhk (P) ruumala (V) ainehulk (n) Parameetrite omavaheline sõltuvus kijutab endast ideaalgaasi olekuvõrrand: pV=m/M *RT; pV=nRT kus R on gaasi universaalkonstant, mis kehtib ühe mooli gaasi korral (8,314 J/K mol) Ideaalgaas on paljudest korrapäratus soojusliikumises olevatest aatomitest või molekulidest koosnev
isoleeritud - puudub nii energia- kui ka ainevahetus. Väliskeskkonnaga pole ei mehhaanilist ega soojuslikku kontakti. Süsteemide jaotus omaduste järgi eri ruumipunktides: - homogeenne - mille omadused on tema kõigis osades ühesugused või muutuvad ühest kohast teise üleminekul pidevalt - heterogeenne - koosneb mitmest erisuguste omadustega osast faasist Süsteemide jaotus soojusvahetuse järgi: - diatermiline soojusvahetus väliskeskkonnaga võimalik - adiabaatne soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub Olekuparameetrid Olekuparameetrid on mõõdetavad suurused: temperatuur (T) rõhk (P) ruumala (V) ainehulk (n) Parameetrite omavaheline sõltuvus kijutab endast ideaalgaasi olekuvõrrand: pV=m/M *RT; pV=nRT kus R on gaasi universaalkonstant, mis kehtib ühe mooli gaasi korral (8,314 J/K mol) Ideaalgaas on paljudest korrapäratus soojusliikumises olevatest aatomitest või molekulidest koosnev
Villu Vares Energia ja keskkond 12: auru isoentroopne paisumine turbiinis (aurujõumasinas); 23: auru täielik isobaar-isotermne kondenseerumine; 33`: vee adiabaatne komprimeerimine toitepumbas; 3`4: vee isobaarne kuumutamine aurugeneraatoris; 44`: vee isobaar-isotermne aurustumine aurugeneraatoris;
annaabi.ee 
