Inimene kui soojusmasin Soojusmasin- mis see on? · ... seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. · Inimese puhul on kütuseks toit. · Füüsika seisukohalt võib kõiki elusolendeid soojusmasinateks pidada. · Ka bioloogiline soojusmasin eraldab väliskeskkonda soojust. · Bioloogilised olendid ei kasuta töö tegemisel gaasi paisumist vaid lihasvalkude potensiaalset energiat. · Kui puudub võimalus soojust eraldada, siis sellises olukorras pole elusolendil võimalik kaua eksisteerida. · Inimese puhul on selliseks temeperatuuriks 36,6 , kus pole võimalust soojust eraldada. · Inimene muudab toitainetes (mis on ühtlasi ka kütuseks) leiduva potensiaalse energia keemilisel teel lihasvalkude potensiaalseks energiaks
Siseenergia I termodünaamika printsiip Q = A + U Süsteemile antud soojushulk kulub välisjõudude vastu tehtud tööks ja siseenergia suurenemiseks. Q = cmt = cmT (soojendamine/jahtumine) Soojushulk näitab, kui palju muutub siseenergia soojusülekandes ilma tööta. Q = +- *m sulamine/tahkumine Q = +- L*M aurumine/kondenseerumine Q = q*m kütte põlemine A = PV Soojusmasin Soojusmasinaks nim masinat, kuis siseenergia mõjul tehakse tööd Soojusmasina kasutegur = Akasulik/Akogu * 100% Kasutegur näiatb, milline osa koguaenergiast läks kasulikuks = (Q1 Q2)/ Q1 *100% Max kaustegur on ideaalse masina kasutegur = (T1 T2)/ T1 * 100% T1 soendi absoluut temp. T2 jahuti abs. Temp. II termodünaamika printsiip 1. soojus ei saa iseenesest üle minna külmalt kehalt kuumemale 2. suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekust mitte korrastatule
Soojusmasinas olev aine (vesi, õhk jne) saab soojust kõrgema temperatuuriga reservuaarist, teeb kasulikku tööd ning annab tagasi algolekusse minnes soojust välja. Tänapäeval võib neid kohata kõikjal meie ümber ning igas eluvaldkonnas: tööstuses, põllumajanduses ja transpordis. Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasin tuleneb Termodünaamika II seadusest, mis ütleb , et soojus ei saa iseenesest minna külmemalt Soojendi T1 kehalt soojemale. Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse Q1 põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. Kasuteguri arvutamiseks on valem: Töötav keha A = Q1-Q2 h =Q1-Q2/Q1*100 %
SOOJUSÕPETUS 10. klassi SOOJUSÕPETUSE PÕHIMÕISTED SISEENERGIA on keha kõikide molekulide kineetilise ja potensiaalse energia summa. SOOJUSHULK on energiahulk, mida keha soojusvahenduse teel saab või ära annab. ERISOOJUS on soojushulk mis on tarvis anda ühele kilogrammile ainele, et tõsta temperatuuri 1 kraadi võrra. SULAMISSOOJUS (J/kg) on tarvis anda ühele kilogrammile ainele sulamistemperatuuril tema sulamiseks. AURUMISSOOJUS L on soojushulk, mis on tarvis anda ühele vedeliku kilogrammile selle aurustamiseks jääval temperatuuril. KÜTUSE KÜTTEVÄÄRTUS on soojushulk, mis eraldub 1kg kütuse täielikul põlemisel. SOOJUSE TASAKAALU VÕRRAND Q antud = Q saadud KALOR Cal on mittesüsteemne soojushulga mõõtühik, mis on kasutusel mitmetel elualadel. 1Cal = 4,2 J 1Cal on soojushulk, mida on vaja 1kg vee temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra. TERMODÜNAAMIKA I SEADUS U=A+Q Siseenergia muutus keha üleminekul ühest soojuslikust olekust teis...
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
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
[p1V1 = p2V2] 11. Termodünaamika I seadus – Termodünaamilisele süsteemile juurdeantav 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
Töö termodünaamikas Kõige lihtsam termodünaamiline süsteem on mingis kinnises anumas olev gaas. Lihtsuse mõttes oletame, et selliseks anumaks on silinder, mille üheks põhjaks on liikuv kolb. Kui silindris olevat gaasi kuumutada isobaariliselt (rõhk ei muutu), siis gaas surub kolbi paremale, nii et gaasi ruumala suureneb. Saab näidata, et jääval rõhul on gaasi paisumistöö järgmine A=pV A-gaasi paisumistöö (J) p-gaasi rõhk (p=const)(Pa) V-gaasi ruumala muut (m3) 4. Soojusmasin Soojusmasinaks nimetatakse masinat, milles toimub kütuse siseenergia muundamine mehaaniliseks tööks. Soojusmasinad on näiteks sisepõlemismootorid, reaktiivmootorid, auru- ja gaasiturbiinid jne. Igas soojusmasinas on järgmised põhiosad: 1) Soojendi soojendina toimib kütuse põlemine. 2) Töötav keha mingisugune gaasikogus, mis saab kuumenemise tõttu paisuda ja tööd teha.
ühelt kehalt teisele, liigid: soojusjuhtivus soojusülekanne, kus energia levib ühelt aineosakeselt teisele molekulivaheliste põrgete tõttu, ilma, et aine ümber paikneks, soojuskiirgus soojuskiirgus, kus energia levib elektromagnetlainete kiirgamise ja neelamise tõttu, toimub ka vaakumis, kuna ainet pole vaja, konvektsioon soojusülekanne, kus energia levib gaasi- või vedeliku liikumise tõttu, ei toimu tahkises, kuna osakesed ei liigu. Soojusmasin seade, mis muudab siseenergia mehaaniliseks energiaks, kasutades gaasi paisumise tööd, põhiosad: soojendi (süsteemile siseenergiat andev keha, põlev küttesegu), töötav keha (gaas), jahuti (süsteemilt siseenergiat saav keha, väliskeskkond), soojusmasinates muundatakse soojust tööks tsüklilises protsessis, töö keha sooritab ringprotsessi, kogu soojust ei saa kunagi tööks muundada, ideaalne soojusmasin seade, mis töötab ideaalse
TERMODÜNAAMIKA Soojusülekanne- siseenergia levimine ühelt kehalt teisele. Soojusülekande liigid: · Soojusjuhtivus- soojusülekande liik,kus energia levib ühelt kehalt teisele molekulide vaheliste põrgete tõttu. · Konvektsioon- soojusülekande liik, kus energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu. · Soojuskiirgus- soojusülekandeliik, kus energia levib elektromagneetiliste lainete kiirgamise tõttu. Keha pinna soojuse äraandmise võime sõltub: · Temperatuurist · Massist · Pinnaomadustest · Pindalast Kui kontaktis olevate kehade makroparameetrid ei muutu, nim. kehi soojuslikus ehk termodünaamilises tasakaalus olevaiks. Soojushulk on energia, mille keha soojusvahetusel saab või ära annab. Q- soojushulk-1J Q = cmt Q = cm( t 2 - t1 ) c-aine erisoojus-1J/g*K m-keha mass- 1kg t- temp.muut- K Aine erisoojus on füüsikaline suurus, mis näitab, kui...
Soojusmasin on seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tks. Vajalikud tingimused: 1) Soojendaja Q1 - aurumasinal kttekolle koos katlaga, siseplemismootoris plemiskamber. 2) Ttav aine A=Q1-Q2 - paisuv gaas teeb silindris td (peab olema silinder koos kolviga). 3) Jahutaja Q2- aurumasinas kondensaator, siseplemismootoris vlishk.
3 kolvi. Kolvi jõudmisel silindri külgseinas oleva avani väljus aur atmosfääri ning kolb langes alla. Sellised masinad tulid edukalt toime vee pumpamise või raskuste tõstmisega, kuid ei suutnud anda tööstusmasinatele vajalikku stabiilse kiirusega pöörlemist. Probleemi lahendas James Watt 1788. aastal, leiutades tänaseni kasutusel oleva aurumasina. Soojusmasin = seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Masina tööks vajalikku soojust võib saada kütuste põletamisel, päikese- või tuumaenergiast, vulkaanilistes piirkondades kasutatakse ka Maa-sisest (geotermaalset) soojust. Mehaaniline töö tehakse gaaside paisumisel; et aga masin töötaks pidevalt, tuleb paisunud gaas uuesti algolekusse kokku suruda. Kuidas seda teha nii, et masin töötaks stabiilselt ja ökonoomselt, on tänaseni üks tähtsamaid tehnoloogilisi probleeme
Termodünaamika soojusnähtuste ajalooline ja väga oluline makrokäsitlus. Soojusmasin masin, mis muundab soojust (ja ka keha siseenergiat) tööks. I printsiip energia jäävuse seadus. II printsiip protsesside iseeneslikul kulgemisel looduses on kindel suund. Siseenergia keha molekulide kineetilise ja potensiaalse eneria summa. Siseeneriat saab muuta 1)talle soojushulka andes(kuumutamine) 2)mehaanilist tööd tehes(hõõrdumine). Q (juurde antav soojushulk) = delta U (siseeneria muut) + A (välisjõudude vastu tehtud töö). Soojusmasinates
1824 aastal ilmus ainus raamat tema eluajal. Carnot jätkas uuringuid sel teemal ka pärast raamatu ilmumist, aga midagi sellest ei avalikustatud. Enamus ta töid ja uuringuid leiti hiljem. 1832 aastal suri ta koolerasse. Carnot´i tsükkel Carnot` tsükkel on üks olulisemaid adiabaatiliste protsesside rakendusi (ei toimu soojusvahetavust ümbritseva keskkonnaga). Isotermiline protsess on protsess, kus temperatuur on jääv Termodünaamika teise seaduse järgi on võimatu, et soojusmasin, mis töötab kahe soojusreservuaari vahel, oleks 100% efektiivne. Kuid mis on siis maksimaalseks soojusmasina efektiivsuseks? Vastuse sellele küsimusele leidis Prantsuse insener Sadi Carnot Kõige efektiivsem soojusmasin, mis töötab kahe reservuaari vahel, on pööratav. Antud soojusmasin töötsüklit hakati nimetama Carnot`i tsükliks Mille sooritab pööratava tsükliga soojusmasin, mis töötab kahe reservuaari vahel. Tsükkel koosneb:
jõudude poolt tehtud töö summaga. Adiabaatiline protsess- adiabaatilises protsessis ei toimu keha või kehade süsteemi soojusvahetust väliskeskkonnaga Külmemalt soojemale- soojus ei saa iseeneslikult üle minna külmemalt kehalt soojemale Iseeneslikud protsessid- iseeneslikud (spontaansed) protsessid viivad keha soojusliku tasakaalu olekusse Suletud süsteemi energia- suletud süsteemi koguenergia on jääv Soojusmasin Soojusmasin- soojusmasin muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks Soojusmasina kasutegur- soojusmasina kasutegur on saadud mehaanilise töö ja kulutatud soojusenergia suhe Ideaalse masina kasutegur- ideaalse soojusmasina kasutegur on määratud soojendi ja jahuti absoluutsete temperatuuridega
jõudude poolt tehtud töö summaga. Adiabaatiline protsess- adiabaatilises protsessis ei toimu keha või kehade süsteemi soojusvahetust väliskeskkonnaga Külmemalt soojemale- soojus ei saa iseeneslikult üle minna külmemalt kehalt soojemale Iseeneslikud protsessid- iseeneslikud (spontaansed) protsessid viivad keha soojusliku tasakaalu olekusse Suletud süsteemi energia- suletud süsteemi koguenergia on jääv Soojusmasin Soojusmasin- soojusmasin muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks Soojusmasina kasutegur- soojusmasina kasutegur on saadud mehaanilise töö ja kulutatud soojusenergia suhe Ideaalse masina kasutegur- ideaalse soojusmasina kasutegur on määratud soojendi ja jahuti absoluutsete temperatuuridega
tööd A=Fs cosa Tööd võib teha mistahes keha, näiteks gaas mis mõjudes jõuga kolvile paneb selle silindris liikuma A=Fs=pSs=p..V (gaasi töö isobaarilise protsessi valem)' TDI süsteemile ülekandunud soojushulga arvel suureneb selle siseenergia ja süsteem teeb mehaanilist tööd Q=..U+A TDI süsteemi siseenergia muut selle üleminekul ühest olekust teise võrdub välisjõudude töö ja süsteemile antud soojushulga summaga ..U=A1+Q SOOJUSMASIN Soojusmasinaks nim perioodiliselt töötavat masinat, mis muudab siseenergiat mehaaniliseks energiaks http://www.abiks.pri.ee Soojendi T1 Q1 Töötav keha >>> kasulik töö A=Q1|Q2| Q2 Jahuti T2 Töötav keha gaas läheb olekust M olekusse N ja teeb positiivse töö A1=kmcnl. Tagasi algolekusse toomisel on gaasi töö negatiivne A2=kmdnl
Q = A + U. Ei ole võimalik ehitada sellist pidevalt töötavat soojusmasinat, mille töö oleks suurem temale antud soojushulgast ehk I liiki igiliikurit pole võimalik ehitada. · Termodünaamika II seadus ei ole võimalik ehitada sellist pidevalt töötavat soojusmasinat, mis muudaks kogu saadud soojushulga mehaaniliseks tööks ehk II liiki igiliikurit pole võimalik ehitada. Osa soojushulgast läheb alati jahutile. · Soojusmasin selline masin, mis teeb soojendilt saadud soojushulga arvel tööd. Ideaalne soojusmasin on ideaalse gaasiga Carnat'i tsüklit sooritav soojusmasin. = A/Q1 = (T1 T2) / T1 = (Q1 Q2) / Q1; Q1 = A + Q2. Q1 soojendilt saadud soojushulk. Q2 jahutile antud soojushulk. soojusmasina kasutegur. · Carnat'i (või kellegi sarnase) tsükkel koosneb kahest vaheldumisi toimuvast isotermilisest ja adiabaatilisest protsessist. 1
ära sinna, kus neid on vähem (kontsentratsiooni vähenemise suunas). Termodünaamika (TD) uurib soojusnähtusi, tundmata huvi nende põhjuse vastu mikrotasemel. Ta uurib eelkõige tingimusi, millel soojus võib minna ühelt kehalt teisele. Kaks keha (ainekogust) on termodünaamilises tasakaalus, kui soojus ühelt teisele ei lähe (ehkki võiks minna). Kui kaks keha on TD tasakaalus, siis on neil sama temperatuur. Soojusmasin on seade, mis muundab soojust tööks. Soojusmasin võtab kuumalt kehalt (soojendilt) soojushulga Q1 , muudab osa sellest mehaaniliseks tööks A ning annab ülejäänud osa Q2 ära külmemale kehale (jahutile). Soojusmasina kasutegur = A / Q1 = (Q1 - Q2) / Q1 . Carnot' tsükkel (ringprotsess) koosneb kahest isotermist ja kahest adiabaadist. Carnot' tsüklil töötava soojusmasina korral paisub töötav aine algul isotermiliselt, võttes soojendilt soojushulga Q1 . Seejärel paisub ta varem omandatud siseenergia
Referaat SOOJUSMASINAD Sissejuhatus Soojusmasinad on seadmed, mis opereerivad soojusega kahe või enama reservuaari vahel, selleks, et teha mehhaanilist tööd. Soojusmasinad töötavad tsüklitena, mille lõppedes on soojusmasin esialgses olekus, et alustada uut tsüklit. Soojusmasinad teevad inimeste eest ära palju tööd ja nad hoiavad kokku meie aega. Samuti teevad soojusmasinad ära palju rohkem tööd kui ükski inimene seda suudaks. Energiat saadakse põhiliselt kivisöe, nafta ja gaasi põletamisel. Umbes 90% maailma energiatoodangust saadakse sellel teel. Kütuse siseenergia muutmine mehaaniliseks energiaks on tänapäeval üks masinate põhilisi ülesandeid. Kuidas soojusmasin töötab:
tasakaal on võimalik vaid ühe kindla (p,T) väärtuse juures. · Faasisiire--aine üleminek ühest faasist teise (sulamine ja tahkumine, aurumine ja kondenseerumine, sublimatsioon ja härmatumine, rekristallisatsioon). · Härmatumine--faasisiire, kus aine läheb gaasilisest faasist tahkesse. · Ideaalne gaas--lihtsaim mudel gaasi kirjeldamiseks, milles ei arvestata molekulide mõõtmeid ja vastastikmõju. · Ideaalne soojusmasin--soojusmasin, mis töötab iseaalse soojusmasina tsükli ehk Carnot`tsüklil. · Ideaalse soojusmasina tsükkel--tsükkel, mis koosneb isotermilisest paisumisest temperatuuril T1, soojusvahetusteta paisumisest, isotermilisest kokkusurumisest temperatuuril T2 ja soojusvahetuseta kokkusurumisest. Seejuures T1>T2. Sellises tsüklis toimub soojuse muundumine tööks maksimaalse kasuteguriga. · Isoprotsessid--protsessid, mille käigus üks olekuparameeter ei muutu.
osakeste vastastikmõju potentsiaalse energia summa. 3)Gaasi paisumistöö Soojushulk energia, mida keha saab või annab ära soojusvahetuse teel. Termodünaamika I seadus Töötavale kehale antud soojushulk kulutatakse ära keha siseenergia suurendamiseks ja keha poolt avaldatava jõu poolt mehaanilise töö tegemiseks. Ei ole võimalik ehitada sellist pidevalt töötavat masinat, mis teeks rohkem tööd kui töötavale kehale antud soojushulk. Soojusmasin- masin, mis teeb mehaanilist tööd soojuse arvelt. Adiabaatiline protsess- soojusvahetuseta toimuv protses. Termodünaamika II seadus Ei ole võimalik ehitada sellist pidevalt töötavat soojusmasinat, mis teeks mehaanilist tööd kogu töötavale kehale antud soojushulga arvelt. Kogu töötavale kehale antud soojushulka ei ole võimalik muuta mehaaniliseks tööks. Ringprotsess protsess, mille toimumise järel jõutakse tagasi algolekusse. Carnot' tsükkel: 1) isotermiline paisumine
mehaaniliseks tööks, mida tehakse välisjõudude vastu. Q=U+A Q- soojushulk- 1J Q>0-süsteem saab juurde soojushulga -muut Q<0-süsteem annab ära soojushulga U- siseenergia muut-1J A>0-kui keha paisub A- töö-1J A<0-ruumala väheneb A=p·V p-rõhk-1Pa V-ruumala muut- 1 m³ Mida suurem on rõhk ja ruumala muut, seda suurem on töö. Sisepõlemismootor Soojusmasin on seade, mis muudab siseenergiat mehaaniliseks energiaks. Põhiosad: soojendi-süsteemile sisenergiat andev keha. Jahuti- süsteemilt siseenergiat saav keha töötav keha- keha, mis muudab sisenergiat mehaaniliseks energiaks. 4-taktilise sisepõlemismootori töötsükkel *Kolb liigub gaasi rõhu mõjul silindris alla. *Avatakse väljalaskeklapp. *Gaasid pääsevad välja, kolb asub alumises äärmises punktis.
läheb osalt gaasi siseenergia suurendamiseks ja osalt gaasi paisumistööks. Vastus: gaasi paisumistöö on 2,5 kJ, paisumisel gaasi siseenergia suureneb. 6 5.2 Soojusmasina kasutegur Soojusmasina kasutegur avaldub üldjuhul valemiga Q1 - Q2 = , Q1 kus Q1 on süsteemile juurdeantav soojushulk ja Q2 jahutile äraantav soojushulk. Mistahes soojusmasin koosneb alati kolmest osast: soojusallikast, töötavast kehast ja jahutist. Soojusmasinas ei saa kunagi muuta kogu soojusallikast saadud soojushulka Q1 kasulikuks tööks, alati tuleb sellest osa (soojushulk Q2 ) jahutile kasutult ära anda (termodünaamika II seadus). Ideaalse soojusmasina kasutegur T1 - T2 = , T1 kus T1 on soojendi temperatuur ja T2 jahuti temperatuur. Ideaalse soojusmasina korral on soojusallikalt (kõrgema temperatuuriga kehalt)
9. Nõuded ideaalsele gaasile 10.Ideaalse gaasi olekuparameetrid 11.Ideaalse gaasi olekuvõrrand 12.Ideaalse gaasi olekuvõrrandite muutus kindla gaasikoguse juures 13.Ideaalse gaasi isoprotsessid 14.Isoprotsesside äratundmine graafiku ja/või võrrandi alusel Isoprotsessi käigus ei muutu keha üks olekuparameetritest. 15.Arvutused Isoprotsesside võrrandite ja ideaalse gaasi olekuvõrrandiga 16.Soojusmasina tööpõhimõte, kasuteguri sõltuvus. Soojusmasin muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasina kasutegur on saadud mehaanilise töö ja kulutatud soojusenergia suhe (tavaliselt protsentides): 17.Külmkapi tööpõhimõte Külmik on soojusmasin, mis võtab mingilt kehalt soojushulga ja annab selle teisele, kõrgema temperatuuriga kehale. Kompressor pressib gaasi suure rõhu all kokku vedelikuks (temp. Kasvab rõhu suurenedes). Radiaatoris liigub soe vedelik edasi ja kaotab oma soojust,
Sellel põhineb temperatuuri mõõtmine Termodünaamika I seadus Gaasi siseenergia muut võrdub tehtud töö ja üle kantud soojushulga summaga Termodünaamika II seadus Kui protsess toimub suletud süsteemis, siis pöördumatute protsesside korral entroopia kasvab ja pööratavate protsesside korral jääb samakas. Entroopia ei vähene kunagi: soojus ei saa iseenesest kanduda külmemalt kehalt kuumemale. ükski soojusmasin ei saa kogu soojust täielikult tööks muuta Entroopia Entroopia iseloomustab süsteemi erinevate võimalike juhuslike ümberpaigutuste arvu Mida suurem on süsteemi entroopia, seda suurem on juhuslike ümberpaigutuste arv ehk seda vähem „korrastatud“ on süsteem Entroopia vähendamiseks peab süsteemiväline jõud tegema tööd 10. Isoprotsessid Isotermiline protsess (T=const) Isobaariline protsess (p=const)
seoses. Töö on 0. Isotermne protsess- tegemist on protsessiga, kus temperatuur jääb konstantseks. Rõhk ja ruumala on pöördvõrdelises seoses. St, et sama palju, mis üks suureneb, teine väheneb. Siseenergia muutust pole, kuna temperatuur on konstantne ning siseenergia on soojus ehk temperatuuritase. Töö ehk A= juurdeantav soojushulk. See on parim isoprotsess, sest kogu juurdeantav töö läheb siseenergiaks. 24. Kirjelda soojusmasina tööpõhimõtet ? Soojusmasin on masin, mis teeb soojusenergia arvelt tööd. 25. Mida näitab soojusmasina kasutegur ? Näitab tavaliselt protsentides suhet, mis näitab kui suur osa juurdeantavast soojushulgast läheb kasulikuks tööks. Alati tehakse paisumisel rohkem tööd kui kokkusurumisel 26. Miks võib inimest vaadelda kui soojusmasinat ? Inimene on kui soojusmasin kuna inimene muundab söödud toidu energiaks, millega tööd teha.Mida kiiremini
kg C 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.
2. Printsiip määrab protsesside suuna: üks võimalikest sõnastustest: soojus läheb alati soojemalt kehalt külmemale kehale. 42. Millest sõltub töö gaasi paisumisel? +valem, ülesanne Temperatuurist. Madalamal t-l peab vähem tööd tegema, väiksema energiahulgaga, sellest tulebki nö kasulik töö. Akas= A1-A2 43. Iseloomusta isoprotsesse töö tegemise seisukohast vt isoprotsesside teemat. 44. Kirjelda soojusmasina töö põhimõtet Soojusmasin on masin, mis muudab soojuse mehaaniliseks tööks. 45. Mida näitab soojusmasina kasutegur? Näitab tavaliselt protsentides, suhet, mis näitab kui suure osa soojusest soojusmasin mehaaniliseks ehk kasulikuks tööks muundab. Alati tehakse paisumisel rohkem tööd kui kokkusurumisel 46. Miks võib inimest vaadelda kui soojusmasinat? Inimene on kui soojusmasin kuna inimene muundab söödud toidu energiaks, millega tööd teha
• Kehadevaheline soojusliikumine: (püüdlus tasakaalu poole) - Kahe lähestikuse erineva temperatuuriga keha vahel tekib soojusliikumine, mida kannab edasi infrapunakiirgus ning suund on soojemalt kehalt külmemale, sest soojal kehal on kõrgem siseenergia (osakeste keskmine kineetiline energia). Kui keha temp on keskkonna temperatuurist kõrgem, toimub soojusülekanne seni, kuni 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
Soojusmasina kasutegur- kui palju juurdeantavast soojushulgast on suudetud tsüklis muuta kasulikuks tööks. =Akas Q1 =Q1-Q2* 100% Q1 Q1- soojendilt saadus soojushulk Q2- jahutile antud soojushulk Ideaalne soojusmasin = T1-T2*100% T1 T1- soojendi temperatuur T2- jahuti temperatuur Teine printsiip: Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt kuumemale. Suletud süsteem püüab üle minna korrastatud olekult mittekorrastatule. Entroopia on energja kvaliteedi kirjeldamise suurus. S Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab. Külmkapi tööpõhimõte on vastupidine soojusmasina omale.
Soojusmasinad teevad tööd soojusenergia arvelt. 19) Millises protsessis saavad soojusmasinad tööd teha? Soojusmasinad saavad tööd teha ainult tsüklilistes protsessides (kahe- ja neljataktiline mootor). 20) Kas kogu kütuse põlemisel vabanev soojus muundub tööks? Põhjenda. Kütuse põlemisel vabanevat kogu soojust ei ole võimalik tööks muundada, sest osa soojust eraldub keskkonda ja osa soojendab mootorit. 21) Mida näitab soojusmasin kasutegur? Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa soojusest soojusmasin muundab Q 1-Q 2 mehaaniliseks tööks. = 100 (reaalne kasutegur) Q1 22) Mis on ideaalse soojusmasina kasutegur? Ideaalse soojusmasina kasutegur on 100%. See pole reaalselt võimalik, sest masin peab T 1-T 2
Soojusmasinad teevad tööd soojusenergia arvelt. 19) Millises protsessis saavad soojusmasinad tööd teha? Soojusmasinad saavad tööd teha ainult tsüklilistes protsessides (kahe- ja neljataktiline mootor). 20) Kas kogu kütuse põlemisel vabanev soojus muundub tööks? Põhjenda. Kütuse põlemisel vabanevat kogu soojust ei ole võimalik tööks muundada, sest osa soojust eraldub keskkonda ja osa soojendab mootorit. 21) Mida näitab soojusmasin kasutegur? Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa soojusest soojusmasin muundab Q 1−Q 2 mehaaniliseks tööks. η = ∗100 (reaalne kasutegur) Q1 22) Mis on ideaalse soojusmasina kasutegur? Ideaalse soojusmasina kasutegur on 100%. See pole reaalselt võimalik, sest masin peab T 1−T 2
protsessides suletud süsteemis entroopia kasvab. Suurus, mis iseloomustab mikrokäsitluses osakeste jaotuvust süsteemis. Mida ühtlasemalt on osakesed jaotatud, seda suurem entroopia. Entroopiat saab vähendada avatud süsteemis, seda aga ülejäänud keskkonna entropia kasvul. 6. Soojusmasin Masin, mis muudab siseeenrgia tööks. Põhiosad: soojendi süsteemilie siseenergiat andev keha T1, Q1; töötav keha (gaas) siseenergiat mehaaniliseks tööks muutev keha Akas=Q1-Q2; jahuti süsteemilt siseenergiat saav keha T2, Q2. I liiki igiliikur soojusmasin, mis töötab energiat kasutamata, võimatu.
Pindpinevus nähtus mille põhjustab molekulaarjõudude erinev mõju vedeliku pinnakihis ja sisemuses olevatele molekulidele. Rõhk füüsikaline suurus mis iseloomustab pindalaühikule mõjuvat rõhumisjõudu. Rõhumisjõuks nim. jõudu, mis mõjub risti pinnaga. Siseenergia süsteemi koostisosakeste vastastikmõju energia, osakeste liikumise energia ning süsteemisiseste väljade energia summa. Suletud süsteemi siseenergia on energia jäävuse seaduse kohaselt jääv suurus. Soojusmasin masin kus siseenergia muundub mehaaniliseks energiaks. Selle osadeks on soojendi, jahuti ja töötav keha. Sulamissoojus kristalltahkise soojuslikke omadusi iseloomustav füüsikaline suurus. See võrdub sulamiseks vajaliku soojushulga ja sulanud aine massi suhtega. Temperatuur termodünaamilise süsteemi makroparameeter, millel on soojusliku tasakaalu olekus oleva süsteemi igas osas üks ja sama väärtus. Temperatuuri mõõtmiseks enim
pidevalt tõukeid ja on seetõttu korrapäratus liikumises. Difusioon- Ühe aine molekulide tungimine soojusliikumisel teise aine molekulide vahele. Termodünaamika I printsiip- Termodünaamilisele süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Adiabaatiline protsess- Protsess, kus süsteem ei ole väliskeskkonnaga soojusvahetuses. Q=0 Soojusmasin- Perioodiliselt töötav masin, mis muudab siseenergiat mehaaniliseks energiaks. See on seda efektiivsem, mida kõrgem on T1 ja madalam T2. Soojusmasina kasutegur- Tavaliselt protsentides väljendatud suhe, mis näitab, kui suure osa soojusest soojusmasin mehaaniliseks tööks muundab. Termodünaamika II printsiip- Soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt kuumemale. Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab.
U võib olla ka negatiivne, sest nii Q kui A on antud 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
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. 51 külmkapp - On pööratud soojusmasin, kus lisatööd tehakse elektrienergia tarbelt. 52 konditsioneer - On pööratud soojusmasin, kus lisatööd tehakse elektrienergia tarbelt. 53 Difusioon – ühe aine molekulide tungimine teise aine molekulide vahele. Gaasides difusiooni intensiivsus võrdeline temp
süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Termodünaamika teine printsiip: soojus ei saa üle kanduda külmemalt kehalt soojemale ilma, et sellega kaasneks teisi muutusi nendes kehades või neid ümbritsevates teistes kehades. Masin,mis teeb tööd enegiat kasutamata nim. perpetuum mobile ehk igiliikur. Isobaarse protsessi puhul on gaasi absoluutne temp. võrdeline ruumalaga. Soojusmasin saab töötada ainult siis, kui on on olemas soojusallikas ehk soojendi. Suurust nim. soojusmasina kasuteguriks, mis näitab kui palju juurde antavast doojusest on suudetud tsüklis muuta kasulikuks tööks. Pöördumatuks nim. sellist protsessi, mille pöördprotsess võib toimuda ainult mingi keerukama protsessi osana. Termodünaamikas kasutatakse energia kvaliteedi kirjeldamiseks suurust, mida nim. entroopiaks. 1. entroopia on suurus, mis iseloomustab energia kvaliteeti
4) Nihe ehk nihkevektor ehk siire ehk nihutus on keha liikumise alg- ja lõpp-punkti ühendav vektor. V=V0+at (lõppkiirus) 5) elektrivoolu töö- Selleks et elektriväljas liigutada elektrilaengut q vastu pinget U, tuleb teha töö mis avaldub kujul Q · U. Kui elektrivoolu tugevus I on konstantne, siis avaldub elektriline töö kujul U · I · t, kus t on ajavahemik. A = mgh potensiaalne energia 6) Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks 7)Elektrivool metallides kujutab endast vabade elektronide suunatud liikumist, Elektrivoolu tugevus ehk voolutugevus on füüsikaline suurus, mis võrdub ajaühikus elektrijuhi ristlõike pinda läbinud elektrilaenguga: 8)Ekvaatoril on gravitatsioonjõud väiksem, sp näitab kaal väiksemat arvu seal, kui tallinnas. 9)
(Q=U+A) Termodünaamika II printsiip väidab, et suletud süsteemis on protsesside kulgemisel kindel suund. Entroopia suurus, mis iseloomustab energia kvaliteeti. Mida kõrgem on kvaliteet, seda madalam on entroopia. Siseenergia hulk on soojushulk, mille keha saab või kaotab soojusülekande protsessis.Q=cm(te-ta)=cmt, Q-soojushulk(J). Siseenergia on keha koostisosade potentsiaalse ja kineetilise energia summa. Soojusmasin ka termodünaamilinemootor on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasinad kasutusel tööstuses ja transpordis, seega eritavad igast heitgaase ja muud värki ja saastavad õhku/loodust.
Soojusarvutused Keha siseenergia. Siseenergia muutmise viisid. Soojushulk. Soojusbilansi võrrand. Soojusmahtuvus. Soojusliku tasakaalu olek. Soojusliku tasakaalu võrrand. Soojustehnilised arvutused. 11. KLASS Termodünaamika: (15h) Töö termodünaamikas ja selle geomeetriline tõlgendus. Termodünaamika I seadus. Termodünaamika I seaduse rakendused isoprotsessidele. Adiabaatiline protsess. Ideaalne soojusmasin. Soojusmasina kasutegur. Termodünaamika II seadus. Suletud, avatud süsteemid. Ringprotsess. Pööratavad ja mittepööratavad protsessid. Reaalne soojusmasin. Ringprotsessid reaalsetes soojusmasinates (erinevad konkreetsed näited). Reaalsete soojusmasinate kasutegurid. Külmuti ja soojuspump. Entroopia. Entroopiaprintsiibi rakendused igapäevaelus. Soojusmasinad ja keskkonnakaitse. Elektromagnetism (kokku 70h) Elektrostaatika. Kehade elektriseerumine. Elektrilaeng
1. Nimeta makro-ja mikroparameetreid. a. Makroparameetrid on füüsikalised suurused mida kasutatakse ainekoguse kui terviku kirjeldamisel.Nendeks on näitaks ainekoguse mass,rõhk,ruumala,temperatuur b. Mikroparameetrid on füüsikalised suurused mida kasutatakse aine üksiku molekuli kirjeldamisel.Nendeks on näiteks molekuli mass,molekuli kiirus 2. Millised on soojusliikumise kolm põhialust a. Aine koosned molekulidest b. Oskakesed on pidevas liikumises c. Osakesed mõjutavad üksteist tõmbe- ja tõukejõududega.Kauguse suurenedes oskeste vahel saavad ülekaalu tõmbejõud, kauguse üleliigsel vähenemisel aga tõukejõud 3. Võrdle aine ehituse mudeleid(tahke,vedel,gaasiline). a. Tahke-aineosakesed üksteise lähedal b. Vedel-aineoskased liiguvad ringi c. Gaasiline-aineosakesed liiguvad suure amplituudiga, kaootilsielt ...
molekulide soojusliikumise kineetilise energiaga. T=273+t Soojushulk soojusülekandel üleantav energiahulk. Q=cmt Ideaalse gaasi olekuvõrrand p=nkT k Boltzmanni konstant n konsentratsioon Termodünaamika esimene seadus süsteemile juurdeantav soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja mehaaniliseks tööks, mida tehtakse välisjõudude vastu. U=Q-A Termodünaamika teine seadus soojusülekanne ei saa iseenesest toimuda külmemalt kehalt soojemale. Soojusmasin Siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev seade. Soojendi, jahuti, töökeha. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa antud soojusenergiast muundab masin kasulikuks tööks. =(Q1-Q2)/Q1=A/Q1 Q=Lm=m L-aurus, -sulamis
arvelt ja temperatuur langeb. Edasi hakatakse gaasi kokku suruma, samal ajal süsteemi jahutades. Enne, kui kolb jõuab esialgsesse asendisse jahutamine katkestatakse ja temperatuur liigub samuti esialgsele tasemele. Kõik kordub. 48. Mida näitab soojusmasina kasutegur? Kasutegur näitab, kui suur osa juurdeantavast soojushulgast suudetakse muuta kasulikuks tööks. 49. Miks võib inimest vaadelda kui soojusmasinat? Inimene on kui soojusmasin kuna inimene muundab söödud toidu energiaks, millega tööd teha.Mida kiiremini inimene end liigutab, seda kõrgemaks inimese siseenergia temperatuur muutub. 50. Mida nätab entroopia? Entroopia on termodünaamikas kasutatava energia kvaliteedi kirjeldamiseks kasutatav suurus. Tähistatakse S-tähega. Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab. 51. Mis on külmkapp ja konditsioneer? Külmkapp on pööratud soojusmasin, kus lisatööd tehakse elektrienergia arvelt
2) Isobaariline protsess (p=const); A=p V=> Q= U + p V: Juurdeantav soojushulk jaguneb paisumisel tehtava töö ja siseenergia muudu vahel. 3) Isotermiline protsess (T=const) T=0; U ~ T = U=0; Q= U+A => Q=A: Kogu juurdeantav energia läheb tööks. See on soodsaim võimalus, paraku tehniliselt võimatu lahendada. Reaalselt on järjepidevalt võimalik soojust tööks muundada vaid tsüklilisel protsessil. Soojusmasina kasutegur: Näitab kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. =(Q - Q')/Q ; =(T-T')/T. Entroopia: * Entroopia on suurus, mis iseloomustab energia kvaliteedi. Mida kõrgem on kvaliteet, seda madalam on entroopia. * Entroopia on suurus, mis iseloomustab termodünaamilise süsteemi kaugust tasakaalust. Mida tasakaalulisem on süsteem, seda suurem on entroopia. * Entroopia on suurem, mida kasutatakse TD II printsiibi sõnastamisel. Iseeneslikes protsessides süsteemi entroopia kasvab. * Entroopia on suurus, mis iseloomustab
vastu turbiini labasid, tehes tööd ning väljub siis palju madalamal temperatuuril. Seejärel jahutatakse veeauru veelgi (võetakse soojust ära), millega viiakse ta tagasi algolekusse. Kondenseerunud vesi pumbatakse tagasi boilerisse ning tsükkel algab jälle otsast peale. Linda Lapp Termodünaamika II seadus 11.c klass Essee ,,Termodünaamika II printsiip" Joonis Aurumasin Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. "Kahjulik" soojus on see, mis tuleb anda masinale mehaanilise töö saamiseks. Linda Lapp Termodünaamika II seadus 11.c klass
.. Diferentsiaalne ja integraalne (kumulatiivne) jaotusfunktioon- Maxwelli jaotus seevastu on diferentsiaalne jaotusfunktsioon, mis väljendab mingi kiirusega osakeste suhtelist hulka. Et täpselt antud kiirusega liikuvate molekulide suhteline hulk on lõpmata väike Integraalne jaotusfunktsioon saadakse diferentsiaalse jaotusfunktsiooni integreerimisel v-st lõpmatuseni; aga võib ka integreerida suvalises vahemikus, saades teatud kiiruste vahemikku kuuluvate molekulide suhtelise hulga. Soojusmasin- Soojusmasin ka termodünaamiline mootor on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasinas olev aine (vesi, õhk jne) saab soojust kõrgema temperatuuriga reservuaarist, teeb kasulikku tööd ning annab tagasi algolekusse minnes soojust välja. Lühidalt öeldes on soojusmasin seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Masina tööks vajalikku soojust võib saada kütuste
Energia jäävuse seaduse üldistust soojussnähtuste kohta nim.termodünaamika I seaduseks.Süsteemi siseenergia muut süsteemi üleminekul ühest olekust teise võrdub välisjõudude töö ja süsteemile antud soojushulga summaga. U-siseenergia muut A-välisjõududetöö Q-süsteemile antud soojushulk U=A+Q Q-kehale antud soojushulk A'-töö välisjõudude ületamiseks Q=U+A' Õhuga täidetud silinder ja kolb.Et soojusmasin saaks tööt teha, peab rõhk tema kolvi või turbiinilabu vastaskülgedel olema erinev. II-seadus-Soojust ei saa kanda külmemalt kehalt soojemale ilma, et sellega ei kaasneks teisi muutusi kehades (selleks, et soojus läheks külmemalt kehalt soojemale, tuleb teha tööd) Soojusmasina kasuteguriks nimetatakse selle masina poolt tehtud töö A ja soojendilt saadud soojushulga Q suhet. A'=Q1-Q2 pindpinevuse nähtused:1)veetilga tekkimine kraani otsa 2)seebimull 3)kootud riideese-pp takistab
KASUTEGUR Reaalselt on soojusmasina kasutegur umbes 20% - 45% Ideaalselt oleks kasutegur 98% -Pöördumatu protsess Pöördumatuks nimetatakse protsessi, mille pöördprotsess võib toimuda ainult mingi teise, keerukama, protsessi osale. -Termodünaamika II seaduse sõnastusi Termodünaamika II seadus kirjeldab looduslike protsesside toimumise suunda. *Soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt soojemale *Ümber pöörata saab vaid kõrvalise abiga *Ükski ringprotsessis töötav soojusmasin ei saa kogu soojust töielikult tööks muuta *Suletud süsteem püüab üle minna korrastatult olekult mittekorrastatule *Pika aja peale muutub kõik tolmuks *Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab./ Entroopia on füüsikaline suurus, mis iseloomustab energia kvaliteeti ehk selle kasutamise võimalust. Kui entroopia on suur, siis on energiat raske kasutada. -Looduskaitse probleemi lahendamine termodünaamika seisukohast lähtudes
annaabi.ee 
