Soojusmasin, sisepõlemismootor, auruturbiin ja külmik Soojusmasin Soojusmasin muundab soojushulga mehaaniliseks tööks. esimeseks soojusmasinaks aurumasin kasutati kaevandustest vee väljapumpamiseks ja õhutamiseks (17. saj) hiljem kasutati ka jõumasinana transpordis, auruvedurites ja aurulaevades Tööpõhimõte Koosneb alati kolmest põhiosast: soojendi, töötav keha ja jahuti Töötavale kehale, milleks on tavaliselt gaas, antakse soojendist soojushulk Q1. Gaas teeb paisudes mehaanilist tööd A. Pideva töö tegemiseks peab töötava keha olek taastuma teatava aja jooksul, milleks tuleb soojendist saadud soojushulgast anda osaQ2 jahutile. Jahu- tiks on ümbritsev keskkond. Tsükkli lõpuks on gaas jälle tavaolekus ja siseenergia muut 0 Termodünaamika esimese seaduse kohaselt on mehaaniline töö gaasi paisumisel A = Q1 Q2 Soojusmasina kasutegur on mehaanilise töö ja
soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks[Q =DeltaU + A] 12. Gaas kui töötav keha –gaas paisub võrreldes vedelike ja tahkete ainetega palju rohkem;soojushulga üleandmine vedelikule või tahkele ainele on palju raskem kui gaasile, kuna gaasis saavutatakse see erinevate gaaside reageerimise teel. 13. Soojusmasin – masin, mis muudab keha siseenergia mehaaniliseks energiaks, koosneb alati soojendist, töötavast kehast ning jahutist(soojusmasin võtab soojendilt soojushulga Q2, teeb mehaanilist tööd A ja annab jahutile soojushulga Q2) 14. Jahuti – võtab ära soojushulga Q2, mis eraldub kokkusurumisel, jahutiks on tavaliselt väliskeskkond 15. Soojendi - annab soojushulga Q1, mida kasutatakse gaasi paisumisel, tavaliselt küttesegu vms 16. 4 takti mootor – töötakt; väljalasketakt, sisselasketakt ja survetakt 17
Süsteemi olekuparameetrid (p, V, T) ühtlustuvad Osakeste jaotus süsteemis ühtlustub (ainete segunemine, korrapära kadumine) 47 Millest sõltub töö gaasi paisumisel ? Temperatuurist. Mida madalam on temperatuur, seda vähem tööd peab tegema väiksema energiahulgaga, sellest tulebki nö kasulik töö. 48 soojusmasina tööpõhimõte: Töötavale kehale, milleks on tavaliselt gaas antakse soojendist soojushulk Q1. Gaas teeb paisudes mehaanilist tööd A. Pideva töö tegemiseks peab töötava keha olek taastuma teatava aja jooksul, milleks tuleb soojendist saadud soojushulgast anda osa Q2 jahutile (ümbritsev keskkond). 49 Soojusmasina kasutegur näitab kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks η = A/Q1 η = Q1-Q2/Q1 50 entroopia - Iseloomustab süsteemi tasakaalulisust, mida tasakaalulisem on süsteem, seda suurem on entroopia.
1. Mis on soojusmasin? Too 2 näidet konkreetsete masinate kohta. Selgita, kus soojushulk tekib ja milleks kasutatakse. Soojusmasin on masin, mis muundab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha) a) Aurumasin soojushulk tekib veeanumas/küttekatlas, mille tulemusena vesi muutus auruks. Kasutati varem aurulaevadel, aururongidel, soekaevandustes. b) Neljataktiline sisepõlemismootor silindris toimub küttesegu põlemine ja soojusenergia muundamine
20. Kuidas on võimalik muuta keha siseenergiat? Keha siseenergia muutmiseks on kaks võimalust: · Mehaaniline töö · Soojusülekanne 21. Mida nimetatakse soojusmasinaks? Soojusmasinaks nim. siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet, milles iseloomustab energia muutumist mehaaniline töö. 22. Missugustest osadest koosneb soojusmasin? Soojusmasin koosneb: · Soojendist · Jahutist · Töökehast 23. Mida nimetatakse soojusmasina kasuteguriks? Soojusmasina kasuteguri näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast muundab masin kasulikuks tööks. 24. Mida näitab antud valem? Akas = Q1 - Q2 Valem näitab, et kasulikuks tööks muundub süsteemile juurdeantava ja jahutile äraantava soojushulga vahe.
avaldises algebralised suurused. Kui Q on negatiivne, siis tähendab see, et 1 süsteem annab ära vastava soojushulga ja kui A on negatiivne, siis teevad välisjõud süsteemiga tööd, näiteks suruvad seda kokku. Siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet nimetatakse soojusmasinaks. Soojusmasinas iseloomustab energia muundumist mehaaniline töö. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muudab masin kasulikuks tööks Akas . Kasulikuks tööks
Soojendi massi m ( kg ) ja kütuse kütteväärse q ( J/ kg ) korrutisega. Q1 Q1 = mq Mõningate kütuste kütteväärtused - q ( MJ/ kg ) Bensiin. petroolium, nafta ( ligikaudu ) 46, diiselkütus 42, kivisüsi 29. Töötavaks kehaks on aur või gaas, mis soojendist saab soojusenergiat Q1. Osa soojusenergast muudetakse kasulikuks tööks A ( J ), osa soojusenergiast aga läheb nn. jahutisse (meie jaoks kasutult) Q2 ( J ) Seega kasulik töö on võrdne soojendist väljastatud ja jahutisse läinud soojusenergiate vahega.
keha ja keskkonna temperatuurid on ühtlustunud. • Soojusmasin: Soojusmasin muundab soojushulga mehaaniliseks tööks (vanasti oli selleks aurumasin, nüüd on auruturbiinid ja sisepõlemismootorid nt). Soojusmasinateks loetakse ka vastassuunalise tsükliga töötavaid masinaid (nt külmuti), mis tööd tehes liigutavad soojust külmemalt kehalt soojemale. Soojusmasinal on 3 põhilist osa: jahuti, soojendi ja töötav keha. Töötavale kehale (tavaliselt gaas) antakse soojendist soojushulk. Gaas teeb paisudes mehaanilist tööd. Pideva töö tegemiseks peab keha olek taastuma teatud aja jooksul, seega tul eb saadud soojushulgast anda osa jahutile. Jahutiks on üldjuhul ümbritsev keskkond. Tsükli lõpus on gaas jälle algolekus (ja siseenergia 0). • Sisepõlemismootor (JOONIS!): On olemas kahe- ja neljataktilisi e mootori tsükkel koosneb neljast või kahest taktist. Enamikul sõiduautodel ning väiksematel veoautodel on 4-taktiline
Boyle - Mariotte'i seadus Termodünaamika I seadus süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu Q juurdeantav soojushulk siseenergia muut - välisjõudude vastu tehtav töö Termodünaamika II printsiip soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale. Soojusmasin siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev seade (koosneb soojendist siseenergiat andev keha; jahutist süsteemilt siseenergiat saav keha; töökehast siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muundab masin kasulikuks tööks Akas Ideaalne soojusmasin tagab parima soojuse ärakasutamise (suurim kasuteguri). Töötsükkel koosneb kahest isotermilisest ja kahest adiabaatilisest protsessist. (Carnot' tsükkel) T1 soojendi temperatuur
siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu Q=U+A (Q-juurdeantav soojushulk, U-siseenergia muut. A- välisjõudude vastu tehtud töö). Kui Q on neg., siis süsteem annab ära vastava soojushulga ja kui A on neg, siis teevad väisjõud süsteemiga tööd. Soojusmasinaks nim. siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet, milles iseloomustab energia muutumist mehaaniline töö. Soojusmasin koosneb soojendist(süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist(süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast(siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Soojusmasina kasuteguri näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muundab masin kasulikuks töök Akas. Kasulikuks tööks muundub süsteemile juurdeantava ja jahutile äraantava soojushulga Q2 vahe: Akas= Q1-Q2. Kasuteguri valem: = Q1 - Q2 / Q1 100% Ideaalne soojusmasin on selline, mis tagab isoleeritud süsteemis parima soojuse
Puudub energeetiline ühik Võimalik vähendada-korrastatuse suurendamine Soojusenergia ei saa täielikult üle minna mehaaniliseks energiaks! Universiumi ,,soojussurma" teooria- lõpuks ühtlustub kogu universiumi temperatuur siis on korratus kõige suurem tööd pole võimalik enam teha ja osakesed on lihtsalt kaootilises liikumises. SOOJUSMASIN -muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasina kasutegur (eeta)- tehtud töö ja soojendist saadud soojushulga suhe. Mida suurem on soojushulkade (jahuti ja soojendi temp) vahe, seda rohkem tööd saab süsteem teha. Carnot seadus: 3 Et saada maksimaalset võimaliku kasutegurit (et muuta saadav soojus täielikult tööks), peaks olema jahuti absoluutsel nulltemperatuuril (T 2= 0K), aga see on võimatu. KÜLMKAPI TÖÖ ALUSED 1.kahe erineva temperatuuriga keha korral temperatuurid ühtlustuvad; 2
Tähis Q, ühik 1J. Valem: Q=cm t (c aine erisoojus) Termodünaamika I printsiip: süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu: Q=U+A (Q juurdeantav soojushulk, U siseenergia muut, A välisjõudude vastu tehtud töö (paisumise töö)). U võib olla ka negatiivne. Soojusmasin muudab siseenergiat mehaaniliseks energiaks. Energia muundumist iseloomustab mehaaniline töö. Koosneb soojendist, jahutist ja töökehast. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q muundab masin kasulikuks tööks A . A =Q - Q Valem: =(Q Q )/Q 100%=A/Q 100% Termodünaamika teine printsiip: soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale. Suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekust korrastamata olekusse. Aine agregaatolekud: gaasiline, vedel, tahke. Agregaatolekute muutuste käigus muutub aine osakeste
Suletud süsteemis mittekahanev suurus • iseeneslike protsesside puhul kasvav • mõnikord muutumatu • entroopia kasv väljendab energia kadu Suletud süsteemis ei saa entroopia väheneda! Väljendab korrapäratust, segadust. Võimalik vähendada – korrastatuse suurendamine. Soojusfüüsika Soojusmasin: Muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasina areng: Aurumasin→Sisepõlemismootor→Auruturbiin→Reaktiivmootor Soojusmasina kasutegur, η (eeta) on tehtud töö ja soojendist saadud soojushulga suhe. Mida suurem on soojushulkade vahe, seda rohkem mehaanilist tööd saab süsteem teha! Külmutuskapi töö alused: 1) Kahe erineva temperatuuriga keha korral temperatuurid ühtlustuvad 2) Kui vedelik aurustub neelab ta soojust (ujumisel veest välja tulles hakkab külm) 3) Külmutusaine ringleb külmkapi torudes 1) Kompressor surub külmutusgaasi kokku – p ja T tõuseb 2) Kuum gaas külmiku taga olevatesse torudesse, satub kokku külmema õhuga, annab
st. U võib olla ka negatiivne, sest nii Q kui A on antud avaldises algebralised suurused. Kui Q on negatiivne, siis tähendab see, et süsteem annab ära vastava soojushulga ja kui A on negatiivne, siis teevad välisjõud süsteemiga tööd, näiteks suruvad seda kokku. Siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet nimetatakse soojusmasinaks. Soojusmasinas iseloomustab energia muundumist mehaaniline töö. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q 1 muudab masin kasulikuks tööks Akas . Kasulikuks tööks muutub süsteemile
Soojusmasina kasutegur η näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muundab masin kasulikuks tööks A. Kasulikuks tööks 16 muundub süsteemile juurdeantava ja jahutile äraantava soojushulga Q2 vahe: A=Q1-Q2. Kasuteguri väärtus antakse tavaliselt protsentides ja selle saab leida valemist: η=(Q1-Q2)/Q1*100% Soojusmasina tsükkel: Töötavale kehale, milleks on tavaliselt gaas, antakse soojendist soojushulk Q1. Gaas teeb paisudes mehaanilist tööd A. Pideva töö tegemiseks peab töötava keha olek taastuma teatava aja – tsükli – jooksul, milleks tuleb soojendist saadud soojushulgast anda osa Q2 jahutile. Jahutiks on üldjuhul ümbritsev keskkond. Tsükli lõpus on gaas jälle algolekus ja siseenergia muut 0. SOOJUSPUMBA EFEKTIIVSUS: Tavaliselt levib soojus kõrgema temperatuuriga kehadelt madalama temperatuuriga kehadele. Soojuspumbad on aga võimelised
A=Fx Rõhk kolvile p=F/s F=pS Ruumala suurenemine V=xs x=V/S A=Fx=pS(V/S)=pV 1.Isoterm- 100% saad tood 2.isobar-0-100% 3.Isohoorne 0% 4.Adiobaatiline Q=0 50. Adiabaatiline protsess on protsess, mille vältel süsteem ei ole väliskeskkonnaga soojusvahetuses. Soojusvahetuseta protsess 51. Soojusmasinate töö põhimõte Soojusmasin on soojust mehaaniliseks energiaks muudav jõumasin. (aurumasin, sisepõlemismootor, auru- või gaasiturbiin) Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. 52. Ideaalse soojusmasina töötsükkel -pööratava tsükliga soojusmasin on maksimaalse kasuteguriga, mis sõltub vaid soojendi ja jahuti temperatuuridest
kui A < 0 , siis teevad tööd sisejõud. Termodünaamika esimene seadus väljendab energia jäävuse seadust termodünaamikas. Termodünaamika teine seadus: soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale. Külma ja kuuma vee segust ei enam tagasi eraldada külma ja sooja vett. Soojusprotsessidel on kindel suund. Soojusmasin on siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev seade. Ta koosneb: 1. soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha) 2. jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) 3. töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha) Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q 1 muudab masin kasulikuks tööks Akas
kui A < 0 , siis teevad tööd sisejõud. Termodünaamika esimene seadus väljendab energia jäävuse seadust termodünaamikas. Termodünaamika teine seadus: soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale. Külma ja kuuma vee segust ei enam tagasi eraldada külma ja sooja vett. Soojusprotsessidel on kindel suund. Soojusmasin on siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev seade. Ta koosneb: 1. soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha) 2. jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) 3. töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha) Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q 1 muudab masin kasulikuks tööks Akas
Kehad soojenevad tänu hõõrdejõudude ületamiseks tehtavale tööle. Akogu = Akas + Asise , kus Asise on töö, mis tehakse siseenergia tõstmiseks. Siit on näha, et Akas < Akogu, seega ka < 100 %. 7 Siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet nimetatakse soojusmasinaks. Nendeks on sisepõlemismootorid, diiselmootorid jms. Soojusmasinas iseloomustab energia muundumist mehaaniline töö. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muudab masin kasulikuks tööks Akas . Kasulikuks tööks muutub süsteemile juurdeantava
annaabi.ee 
