Asume nüüd antud konkreetse ülesande juurde. Oletame, et vee lõpptemperatuur on t. Termoses olev vesi sai juurde soojushulga (külmema vedeliku lõpptemperatuur on ilmselt alati kõrgem algtemperatuurist) Q1 = c m1 (t - t1 ) . Juurdekallatav vesi aga andis ära soojushulga Q2 = c m2 (t2 - t ) . Kuna soojushulk kujutab endast ära antud või juurde saadud energiat, siis energia jäävusest lähtudes peab saadud soojushulk võrduma äraantud soojushulgaga Q1 = Q2 . Võrdsustades soojushulgad, näeme et erisoojus taandub välja ja saame lõpptemperatuuri arvutamiseks võrrandi m1 (t - t1 ) = m2 (t2 - t ) . Selle võrrandi lahendamiseks viime lõpptemperatuuriga liikmed ühele ja ülejäänud liikmed teisele poole võrdusmärki. Tulemuseks saame (m1 + m2 ) t = m1 t1 + m2 t2 , millest segu lõpptemperatuur arvutatakse valemist m1t1 + m2t2 t= . m1 + m2 Arvutamine annab tulemuseks 0,5 20 + 0,2 100 0 t=( ) C = 43 0C
sukeldati 100 g massiga raudnael temperatuuriga 40°C? Antud vee mass m1=0,1 kg vee temperatuur t1=20ºC J kg vee erisoojus c1 = 4190 K raua mass m2 = 0,1 kg raua temperatuur t2=40ºC J kg raua erisoojus c1 = 470 K Leida lõpptemperatuur t=? Lahendus Lähtume energia jäävusest soojusülekandel Q1 + Q2 = 0 . Avaldame soojushulgad massi, erisoojuse ja temperatuuri muudu kaudu ja avaldame lõpptemperatuuri t: m1c1 (t - t1 ) + m2 c2 (t - t2 ) = 0 m1c1t - m1c1t1 + m2 c2 t - m2 c2 t2 = 0 ( m1c1 + m2 c2 )t = m1c1t1 + m2 c2 t2 m1c1t1 + m2 c2 t2 t=
printsiip soojushulga muundumine tööks. Soojusmasin on masin, kus siseenergia muundub mehaaniliseks energiaks. T T2 Soojusmasina kasutegur A Q1 Q2 m 1 A masina poolt tehtud töö, Q1, Q2 soojendilt saadud ja jahutile antud soojushulgad, Q1 Q1 T1 m maksimaalne kasutegur, T , T 1 2 soojendi ja jahuti temperatuurid m 1 T1 T2 II. Molekulaarfüüsika alused Ainehulk m N
TERMODÜNAAMIKA 1. Tuletada ideaalse gaasi siseenergia valem ja sõnastada lõpptulemus. m0 v 2 3 U = NE k = N = kTN Ideaalse gaasi siseenergia ei sõltub ainult temperatuurist ning ei sõltu gaasi 2 2 ruumalast ega rõhust. 2. Kirjuta energia jäävuse seaduse üldine sõnastus. Energia ei teki ega kao, ta võib vaid muunduda ühest liigist teise ning kanduda ühelt kehalt teisele. 3. Tuletada ideaalse gaasi poolt tehtava töö seos gaasi ruumala isobaarilisel muutumisel. Gaas saab teha tööd siseenergia arvelt. Olgu kolvis oleva gaasi rõhk p ning selle ristlõikepindala S. Leiame mehaanilise töö gaasi paisumisel.Eeldame, et tegu on isobaarilise protsessiga. Ag = F s cos F p = F = p S Ag = p s ( h 2 - h 2 ) Ag = p V S s = h2 - h2 Avj =-Ag ; Avj = Ag 4. Põhjenda, millal teeb gaas a) Positiivset ...
Mõju ulatub ca 1 km kõrguseni. Mida suurem on hõõrdumine, seda enam kaldub tuul gradienttuule suunast vasakule (kuni 30°). Samaaegselt kasvab kõrguse kasvades ka tuule kiirus. 20. Miks on temperatuuri kuiv- ja märgadiabaatilised gradiendid erinevad? Kuivadiabaatiline gradient oli praktiliselt konstantne, märgadiabaatiline sõltub temperatuurist ja õhurõhust (kõrgusest). Madalatel temperatuuridel läheneb märgadiabaatiline gradient kuivadiabaatiliselt (õhus on vähe niiskust ja ka soojushulgad on seega väikesed. 21. Missugustes tasakaaluolekutes võib keha olla? Kuidas käitub õhuosake, kui ta tasakaalust välja viia? Stabiilne - ümbritsev õhk surub tagasi algnivoo suhtes. Labiilne - ümbritsev õhk surub veelgi kaugemale algnivoost ehk võimendab esialgset häiritust. Neutraalne - ümbritsev õhk ei mõjuta jõududega, jääb uuele nivoole. 22. Mis määrab atmosfääri vertikaalse tasakaalu? Millistel juhtudel on atmosfäär
rõhutõusuastmest, isobaarsest paisumisastmest ning adiabaadi astendajast, kasvades mootori surveastme, isohoorse rõhutõusuastme ja adiabaadi astendaja suurenemisel ning isobaarse paisumisastme alanemisel. [3] KOKKUVÕTE Kolbmootorite ringprotsesside suhteline efektiivsus sõltub konkreetsetest võrdlustingimustest. Võttes võrdluse aluseks võrdsed ringprotsessist eemalduvad soojushulgad ja kompressiooniastmed, osutub kõige efektiivsemaks ringprotsessiks Otto ringprotsess ning kõige madalamat termilist kasutegurit omavaks ringprotsessiks Dieseli ringprotsess. Samas kolbmootorite ringprotsesside võrdlemine võrdsete surveastmete juures ei vasta mootori tegelikele töötingimustele, sest diiselmootorites kasutatakse tunduvalt kõrgemaid surveastmeid kui kütuse isohoorilise põlemisega mootorites. Seetõttu on õigem valida
· Klaasi erisoojusmahtuvus Cklaas=0,80*103(J/(kg*K)) Arvutused 1. Metalli poolt antav soojushulk: q1=m1c(100 t2) Q1=0,0302*C*(100-32) J 2. Vee saadav soojushulk: q2=m2c(t1 t2) 3* Q2=0,0921*4,187*10 (23-32) J 3. Keeduklaasi saadav soojushulk: q3=m3c(t1-t2) 3 Q3=0,0452*0,80*10 *(23-32) 4. Kuna antav ja saadud soojushulgad onvõrdsad, siis: Q1=Q2+Q3 5. Leiame metalli erisoojusmahtuvuse Cmetall asenduse teel punkt 1 all toodud võrrandist: m1* Cmetall *(100 t2)= I Q1+Q2 I => Cmetall = I Q1+Q2 I / ( (100 t2)* m1) Cmetall =I -(325,44+3470,604) I /( (100-32)*0,0302) Cmetall= 1848,18 (J/(kg*K)) 6. Leiame metalli aatommassi Dulong-Petit seaduse järgi Tulemus : Mmetall= 26000/ 1848,18 = 14,06 Järeldused: Metalli, mille aatommass on 14,06 ei ole olemas. Katse ei ole õnnestunud. Põhjuseks
Teisiti öeldes, pole võimalik mika II printsiip protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojendilt saadud soojushulga muundumine tööks. Soojusmasin on masin, kus siseenergia muundub mehaaniliseks energiaks. Soojusmasina A Q1 - Q2 T - T2 A masina poolt tehtud töö, Q1, Q2 soojendilt saadud kasutegur = = m = 1 Q1 Q1 T1 ja jahutile antud soojushulgad, m maksimaalne m < 1 T1 > T2 kasutegur, T1, T2 soojendi ja jahuti temperatuurid II. Molekulaarfüüsika alused Ainehulk = m = N ainehulk (1mol), m aine mass (1kg), M molaarmass (1kg/mol), M NA N molekulide arv, NA Avogadro arv Aine N
Teisiti öeldes, pole võimalik mika II printsiip protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojendilt saadud soojushulga muundumine tööks. Soojusmasin on masin, kus siseenergia muundub mehaaniliseks energiaks. Soojusmasina A Q1 - Q2 T - T2 A masina poolt tehtud töö, Q1, Q2 soojendilt saadud kasutegur = = m = 1 Q1 Q1 T1 ja jahutile antud soojushulgad, m maksimaalne m < 1 T1 > T2 kasutegur, T1, T2 soojendi ja jahuti temperatuurid II. Molekulaarfüüsika alused Ainehulk = m = N ainehulk (1mol), m aine mass (1kg), M molaarmass (1kg/mol), M NA N molekulide arv, NA Avogadro arv Aine N
0°C. Geoloog valab sinna 300 g kohvi, mille temperatuur on 70.0°C. Milline on kohvi temperatuur siis, kui kruusi ja kohvi vahele on just saabunud soojuslik tasakaal? Vee erisoojus on 4190 J/kg K, alumiiniumi erisoojus 910 J/kg K. Lahendus: = 120 g = 0,12 kg 20° C 293 K 300 g = 0,3 kg 70° C 343 K = 4190 J/kgK = 910 J/kgK Soojushulga valemit kasutades kirjutame välja 2 süsteemi soojushulgad ja Kuna süsteemi koguenergia ei saa muutuda on nende kahe soojussüsteemi summa 0. Seega 0 910 * 0,12 *(T - 293) = - 4190 * 0,3 * (T - 343) 109,2 T – 31995,6 = - 1257 T + 431151 109,2T +1257T = 431151 + 31995,6 1366,2 T = 463 46,6│: 366,2 T = 339 339K – 273 = 66° C
põlemiskambrisse 2-3 soojuse isobaarne juurde juhtimine protsessi (isobaarne põlemine) 3-4 põlemisgaaside isoentroopne paisumine düüsides 3 ja töölabadel 4 ja tehakse kasulikku tehnilist tööd. 4-1 soojuse isobaarne eemaldamine gaasiturbiinist. lo on RP kasuliktöö, q0 kasulikult kasutatud soojus l0=q0= q1-q2. Turbiinis sooritatud teh.töö lt on pind 2’341’2’ ja kompresseerimiseks kulutatud töö lk on pind 2’211’2’ kasulik töö l0=lt-lk on pind 12341. Ts diagrammilt soojushulgad q1=2344’1’12, q2=144’1’, q0=q1-q2, =l0/q1=1-q2/q1 13.Soojusvahetus, Temperatuuriväli, gradient ja soojusvoog. Soojusvahetuseks nim. teadust soojuse leviku protsessidest. Soojus, saab levida termodünaamilise tasakaalu puudumisel T=f(x,y,z,)- mittestatsionaarne. Temp.väljaks nim. temperatturi väärtusi kõigis vaadeldava keha või süsteemi punktides. Kui sealjuures temp muutub ka olenevalt ajast, siis nim
segipaisatum või tasandatum süsteem on. Kõik iseeneseslikud protsessid kulgevad entroopia kasvu suunas. Erinevad rõhud, temperatuurid, erinevad tihedused, konsistentsid kalduvad oma olekut ühtlustama, nende entroopia suureneb. Seejuures on oluline, et isoleeritud süsteemi koguenergia jääb konstantseks. Näiteks suletud süsteemis ühtlustuvad soojusvahetuse teel kõrgema ja madalama temperatuuriga kehade soojushulgad, nende temperatuurid võrdsustuvad. Ka võib seda mõista niimoodi, et korrastatud süsteemi (piltlikult nt pusle mäng) lahtivõtmisel ja uuesti juhuslikul kokkupanemisel on tekkinud pilt suuresti erinev algsest pildist. Aga kui see süsteem oleks juba segamini ning kui see veelkord segi paisata ja juhuslikult kokku panna, siis on tekkinud pilt väga sarnane segipaisatud süsteemi algse pildiga. Entroopia on termodünaamika üks põhimõisteid
1000.0 17831.0 900.0 15857.0 800.0 13924.0 700.0 12020.0 16. KESKKONNA TEMPERATUUR FESTOONIS 347.0 *C 17. ARVUTUSLIK KYTUSE KULU 4.45 M**3/S 18. GAASIDE MAHT 11.7 M**3/KG ARVUTATUD SUURUSED ----------------------------------- 19. FESTOONI KORGUS 5.65 M 20. KYTTEPIND 93.6 M*M 21. KESKMINE TEMPERATUURIDE VAHE 625.6 K 22. SOOJUSLABIKANDETEGUR 81.54 W/(M*M*K) 23. GAASIDE TEMP. FESTOONI JAREL 945.2 *C ENTALPIAD JA SOOJUSHULGAD - KJ/M**3 24. GAASIDE ENTALPIA FESTOONI JAREL 16748.3 25. FESTOONI SOOJUSVASTUVOTT 26. SUMMAARNE 1726.3 27. SUITSUGAASIDELT 1074.1 28. KIIRGUSEGA KOLDEST 652.2 29. FESTOONI LABIV KIIRGUSLIK SOOJUSHULK 194.8 B5. Ülekuumendi ja järelküttepindade soojusbilansi arvutus. B5.1. Küttepindade bilansi arvutus. Algandmed. Jrk Parameeter Tähis Ühik Põhjendus Väärtus Valitud
sama suurest jahutist temperatuuril Olgu horisontaalteljeks S ning . Ühel täistsüklil on neli osa: ristküliku pikkus . Vastavalt 1) Gaas saab temperatuuril entroopia definitsioonile (vt allpool) isotermiliselt soojust saame arvutada üleantud soojusreservuaarist. See protsess soojushulgad: peab olema hästi aeglane, sest (kogu halliks värvitud ala pindala kiirema protsessi puhul peaks gaasi joonisel) ja temperatuur olema märgatavalt (tumehalli ala pindala). Edasi, madalam reservuaari temperatuurist, termodünaamika esimese seaduse et lasta soojusjuhtivusel kanda üle tõttu säilib energia, st tehtud töö soojust (koguhulgas ) kiirendatud korras. Selle tulemusel
Ideaalse soojusmasina tsükkel e. Carnot' tsükkel on maksimaalse võimaliku kasuteguriga tsükkel, mis koosneb neljast osast: isotermsest paisumisest temteratuuril T1, adiabaatsest paisumisest, isotermsest kokkusurumisest temperatuuril T2 ja adiabaatsest kokkusurumisest. Carnot' tsükli kasutegur avaldub seosena = (T1-T2)/T1, kus T1 on soojendi temperatuur ja T2 jahuti temperatuur. Clausiuse taandatud soojushulgad abimõisted üleminekul entroopia mõiste soojuslikule (klassikalisele) tõlgendusele, tulenevad Carnot' tsükli käsitlusest. Iseloomustavad soojuse liikumist kuumemalt kehalt külmemale. Entroopia mõiste soojuslik (klassikaline) tõlgendus defineerib vaid entroopia muudu S = Q / T, kus S on entroopia muut, Q- protsessis üleantud(hajunud) soojushulk ja T absoluutne temperatuur.
3-4 - põlemissaaduste (põlemisgaaside) paisumine, seda võib lugeda adiabaatseks protsessiks; lõik 3-4 näitab gaasi oleku muutusi; 4-1 - soojushulga q2 eemalejuhtimine; faktiliselt on see väljalase põlemisgaaside atmosfääri paiskamine, siinjuures eemaldub gaasimassiga ka soojus; faktiliselt on protsess diagrammil tinglikult asendatud isohoorse (v = konst), kuna mõlematel protsessidel ei tehta tööd kolvi liikumiseks ning äraantavad soojushulgad on ka võrdsed; 1-A - põlemissaaduste jääkide väljapaiskamine; siin gaasi olek ei muutu, seega 1-A ei ole oleku muutuse joon. Arvestades kõiki mööndusi võib arvestada tsükli olemasoluga. Arvutusteks on vaja teada: 1) töötava keha parameetreid punktis 1 enne kokkusurumist; 2) surveastet (surveaste on mahtude vahe enne ja peale kokkusurumist) = v1/v2 . Kui arvestada sellega, et segu erisoojus ei olene temperatuurist, siis gaasile üleantav
p2 2 43(113) p1 1 A B C v Villu Vares v2 v3 v1 Energia ja keskkond Joonis 5.44 Gaasiturbiinseadme põhimõtteline skeem Joonis 5.45 Braytoni ringprotsessi pv ja Ts diagrammid Ringprotsessist osavõtvad soojushulgad, tehtav kasulik töö w ja kasutegur B avalduvad järgmiste valemite kaudu ( 5 .0), ( 5 .0), ( 5 .0) ja ( 5 .0) q1 = h3 - h2 = c p (T3 - T2 ) (5.0) q2 = h4 - h1 = c p (T4 - T1 ) (5.0) w = q1 - q2 = c p [ (T3 - T2 ) - (T4 - T1 )] (5.0) T4 -1 w T4 - T1 T1 T1
annaabi.ee 
