SOOJUSMASINA D Referaat Sisukord SISUKORD....................................................................................................................2 SISSEJUHATUS........................................................................................................... 3 SOOJUSMASINAD .......................................................................................................3 AURUMASIN.................................................................................................................5 SISEPÕLEMISMOOTORID.......................................................................................... 8 GAASITURBIIN...........................................................................................................10 LISAD..........................
Kehra Gümnaasium Soojusmasinad Referaat Koostas: Anni Karu Juhendas: August Kalamees Sisukord Sissejuhatus............................................................................................3 Aurumasin.............................................................................................4
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: Soojusmasinas olev aine (vesi, õhk jne) saab soojust kõrgema temperatuuriga reservuaarist, teeb kasulikku tööd ning annab tagasi algolekusse minnes soojust välja
Termodünaamika 2.printsiip: Kui süsteem läheb ühest olekust teise, siis tema entroopia kasvab. dS=dQ/T , kus dS- entroopia muut; dQ-soojushulk; T-absoluutne tº Gaaside isohooriline erisoojuse valem: Cv=iR/2M, kus Cv- isohooriline erisoojus (J/kgK); R-8.31; molaar ja vabadus Gaaside isobaariline erisoojuse valem: Cp=(i+2)R/2M, kus Cp-isobaariline erisoojus (J/kgK) Termodünaamika kujud: t=const| Q=A ehk U=im/2M RT P=const|A=pV ehk Q=U+pV; v=const A=0 Q=U Soojusmasinad on asjad, mis muudavad soojusenergiat mehaaniliseks tööks. Kolm osa: soojendi, jahuti ja töötav keha. Näiteks: aurumasin, bensiini/diiselmootor. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa tarbitavast energiast muudab see masin mehaaniliseks tööks.eeta=A(Q1-Q2)/Q1*100% Eeta-kasutegur; A- kasulik mehaaniline töö, Q1/Q2 S=A soojendilt/jahutilt saadud soojushulk (J). P/V teljestikus ring.
Suure-Jaani Gümnaasium Soojusmasinad. Otto-mootor ehk sisepõlemismootor Uurimus Jane Sassiad 10.klass Õpetaja: Rihet Aver Suure-Jaani 2016 1. Soojusmasinad ja energia muundumine Sisepõlemismootor on jõumasin, mis muundab vedel- või gaasikütuse põlemisest saadud energia, mehaanilseks energiaks.. Põlemise tagajärjel paisunud gaaside energia kantakse üle kolvile, mis omakorda hakkab liikuma ning kannab kepsu kaudu jõu üle väntvõllile. Viimane hakkab pöörlema ning seda pöörlemist saab rakendada erinevate mehhanismide käitamiseks. Eksisteerib kahte liiki sisepõlemismootoreid: Neljataktilised ja kahetaktilised. Tänapäeval on
2) a) soojus (st siseenergia) ei lähe iseenesest külmemalt kehalt kuumemale. Praktikas tehakse seda soojuspumba abil. b) iga süsteem püüab üle minna mittekorrasta-tud olekule, mis on kõige tõenäolisem. Entroopia- mida suurem onsüsteemi entroopia S, seda vähem on süsteem korrastatud ja seda raskem on süsteemi energiat kasutada. Kui S on maksimaalne, siis siseenergiat ei saa kasutada, kui S on minimaalne, siis gaas võib teha tööd. Entroopia muutus leitakse valemiga: S=Q / T. Soojusmasinad-muudavad siseenergiat mehaaniliseks tööks. Põhilised soojusmasinad: aurumasinad,auruturbii-nid, bensiinimootorid, diiselmootorid, reaktiivmootorid, soojuspumbad, kül- mutusseadmed. Põhiosad: 1)soojendi 2)jahuti 3)töötav keha (gaas,aur). Carnot- soojusmasinate teooria looja, kes tõestas, et maksimaalne kasutegurmax= T1-T2/ T1x 100%, kus T1- soojendi ja T2- jahuti temperatuur (K). Töö valem- Kui gaas tõukab kolbi pindalaga S teepikuuse s võrra, siis tehtud töö A=Fs
1. Makroparameetrid Füüsikalisi suurusi,mille abil ainet makroskoopiliselt kirjeldatakse,nim. lühidalt makroparameetriteks. 2. Mikroparameetrid Füüsikalisi suurusi,mille abi ainet mikroskoopiliselt kirjeldatakse,nim. lühidalt mikroparameetriteks. 3. Olekuparameetrid Kui on teada gaasikoguse rõhk (p), ruumala(V) ja temp.(T), siis on määratud selle gaasikoguse olek (Olek tähendab p,V,T konkreetsete väärtusete kogumit) 4. Ideaalne gaas a)molekulid on punktmassid (V loetakse kaduvväikeseks) b)molekuli põrked anuma seintega on absoluutselt elastsed c)molekulide vahel ei ole vastastikmõju Ideaalne gaas on väga tugevasti hõrendatud gaas. 5. Gaasi rõhk on tingitud molekulide põrgetest vastu anuma seina või vastu kehasid,mis gaasis on Ühikud: 1Pa = 1 Füüsikaline atmosfäär: 1atm...
TERMODÜNAAMIKA- soojusnähtuste mikrokäsitlus, mis tugineb mittetõestavatele printsiipidele. SOOJUSMASINAD- masinad, mis muundavad soojust tööks. TERMODÜNAAMIKA I PRINTSIIP- Energia ei teki ega kao mittemillestki, vaid muundub ühest liigist teise. TERMODÜNAAMIKA II PRINTSIIP- Soojus ei kandu iseenesest külmemalt kehal soojemale üle, looduses olevatel protsessidel on kindel suund. SISEENERGIA- molekulide kineetilise ja potensiaalse energia summa. KUIDAS MUUTA SISEENERGIAT? Soojusvahetuse käigus, kui kehale antakse mingi
(Q), mis vahetatakse väliskeskonnaga ning tööle (A), mida süsteem teeb välisjõudude vastu. Seaduse rakendamine isoprotsessidele 1) Isotermilises protsessis , kus Kehale antud soojushulk läheb täielikult tööks 2) Isobaarilises protsessis 3) Isohoorilises protsessis, kus 4) Adiabaatiline protsessis, kus Süsteemi siseenergia arvelt võib toimuda töö. -Adiabaatiline protsess See on protsess, mille vältel süsteem ei ole väliskeskkonnaga soojusvahetuses. -Soojusmasinad, tööpõhimõte, reaalse ja ideaalse soojusmasina kasutegur Soojusmasinad on seadmed, mis muundabvad kütuse siseenergiat mehaaniliseks energiaks. Soojusmasinad on nt. Auruturbiin, aurumasin, sisepõlemismootor, reaktiivmootor. Soojendi T1 - kus toimub kütuse põletamine (nt. Katel) (Q1) TÖÖTAV KEHA - juhib välja gaasi või auru (A=Q1-Q2) (Q2) Jahuti T2 KASUTEGUR Reaalselt on soojusmasina kasutegur umbes 20% - 45% Ideaalselt oleks kasutegur 98% -Pöördumatu protsess
õhk jaheneb. Külmkapi taga gaas jälle jahtub energia eraldub ja õhk soojeneb. Külmkapp annab õhku rohkem soojust kui oma sisemusest võtab. Konditsioneer töötab samal põhimõttel kui külmkapp kuid selle soojusvaheti on viidud välja ja külm osa on jäetud sisse. 17) Mis on termodünaamika? Termodünaamika on teadusharu, mis käsitleb soojusülekandega seotud kõige üldisemaid seaduspärasusi (nt soojuse muundamine tööks). 18) Mille arvel teevad soojusmasinad tööd? 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?
õhk jaheneb. Külmkapi taga gaas jälle jahtub – energia eraldub ja õhk soojeneb. Külmkapp annab õhku rohkem soojust kui oma sisemusest võtab. Konditsioneer töötab samal põhimõttel kui külmkapp kuid selle soojusvaheti on viidud välja ja külm osa on jäetud sisse. 17) Mis on termodünaamika? Termodünaamika on teadusharu, mis käsitleb soojusülekandega seotud kõige üldisemaid seaduspärasusi (nt soojuse muundamine tööks). 18) Mille arvel teevad soojusmasinad tööd? 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?
Tallinna Mustamäe Gümnaasium Soojusmasin. Igiliikur Koostaja: Tiina Ree Juhendaja: Kai Rohtla Tallinn 2009 Sisukord 1. Soojusmasinad ja nende kasutamine................................................................3 1.1. Soojusmasinad...............................................................................................3 1.2. Aurumasin.......................................................................................................3 1.3. Sisepõlemismootor.........................................................................................5 1.4. Gaasiturbiin....................................................................................................7 1.5. Soojusmasina kasutegur........................
korrrutis jäävsuurus Isotermiline protsess on jäävalt temperatuurile toimuv protsess. 2) Gay-Lussacy seadus: Isobaarilisel protsessil on antud gaasihulga, ruumala võrdeline tema absoluutse temperatuuriga. Isobaariline on selline protsess, mis toimub jääval rõhul(Ruumala võib kasvada). 3) Charlesi seadus: Jääval ruumalal on antud gaasihulga rõhk võrdeline tema absoluutse temperatuuriga. 12. Ideaalse gaasi oleku võrrandi tuletamine? ?????????? 13. Soojusmasinad(Termodünaamika I ja II seadus). Soojusmasinad-Masinad mis teevad tööd soojuse arvel. 1) Kujutab endast jäävuse seadust: Suletud süsteemi energia ei muutu. 2) Ei ole võimalik valmistada sellist soojusmasinat kus kogu soojendajalt saadud soojushulk muutuks tööks. 14. Molekulaarkineetilise teooria põhiseisukohad ja järeldused. Kehad koosnevad molekulidest, need molekulid mõjutavad üksteist tõmbe- ja tõukejõududega ja need molekulid on pidevas liikumises
Soojusmasin Soojusmasinad on masinad, mille ülesandeks on muuta soojusenergia mehaaniliseks tööks. 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
3. TERMODÜNAAMIKA ALUSED Termodünaamika põhineb mittetõestatavatele printsiipidele. Makrokäsitlus. Käsitleb soojusülekandeid ja soojuse muundamist tööks. Siseenergia on keha kineetlisise- ja potensiaalse energia summa. Esimene printsiip: Termodünaamilisele süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemi siseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. Q=U+A Soojusmasinad on masinad, mis muundavad soojust tööks. Neljataktiline sisepõlemismootor: 1. takt- sisselasketakt: kütus siseneb, väljalaskeklapp on suletud, kolb liigub alla 2. takt-survetakt: küttesegu surutakse kokku, süttib küünlasädemega 3. takt- töötakt: gaasid paisuvad surudes kolvi alla 4. takt- väljalasketakt: väljalaskeklapp avaneb, ära põlenud gaasid väljuvad. Soojusmasina kasutegur- kui palju juurdeantavast soojushulgast on suudetud tsüklis muuta kasulikuks tööks.
Termodünaamika esimene prindsiip.- Gaasile kantav soojus hulk võrdub gaasi poolt tehtud tööga ja gaasi siseenergia muuduga. Sellised protsesse, mis kulgeb soojuslikult isotermides nim. Abiakaatiline. Kõige kiirelt toimuvaid protsesse võib lugeda abiaatiliseks, sest soojus ülekanne vajab aega. Soojusmasinad- On seadmed, mis muudavad saadava soojuse hulga mehaaniliseks tööks. Sisepõlemismootor ja auru masin. Kõikidel soojusmootoritel peab olema vähemalt 3 masinast(osast)1.soojendid,2. jahuti, 3. töötav keha. Jahuti vajadus tekib sellest, et kõik soojus masinad peavad töötama sükiliselt. Soojust energiat pole võimalik täielikult muuta mehaaniliseks tööks. Kui soojusmasina
Protsess, mille ainsaks tulemuseks on soojuse muundumine tööks, ei ole võimalik. PÖÖRATAV PROTSESS on protsess, kus on võimalik esialgsele vastupidises suunas toimuv protsess. (Klaas vett külmkappi-saame jää-välja võttes jälle vesi.) PÖÖRDUMATU PROTSESS on selline protsess, mis ei saa toimuda esialgsele vastupidises suunas. SOOJUSMASINAKS nim. masinat, mis muudab kütuse siseenergia mehaaniliseks energiaks. Auto-, laeva-, lennukimootor, keskkütteahi on soojusmasinad. SOOJUSMASINA KOOSTISOSAD on: soojendi, töötavkeha ja jahuti. SOOJUSMASINA KASUTEGUR -eeta näitab milline osa kulutatud soojusest Q1 muudeti kasulikuks tööks A. IDEAALSE SOOJUSMASINA töötavaks kehaks on ideaalne gaas. REALSE SOOJUSMASINA kasutegu ei saa olla suurem sama tempe- ratuuriga soojendit ja jahutit omava ideaalse masina kasutegurist.
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.
18. Pööratav protsess ( mõiste, näide ) Protsess, mida saab tagasi pöörata. Vesi ja jää 19. Pöördumatu protsess ( mõiste, näide ) Protsess toimub ainult ühes suunas. Vananemine 20. Mis on adiabaatiline protsess? Protsess, kus puudub väliskeskkonnaga soojusvahetus. 21. Kuidas arvutatakse tööd isoprotsessides? Isobaariline A=p*delta V. Isotermiline A=Q. Isohooriline Q=0 A= - delta U 22. Soojusmasinad ( mõiste, näide ) Masin, mis muundab kütuse siseenergia mehhaaniliseks energiaks. Nt sisepõlemismootor 23. Kuidas leitakse reaalse ja ideaalse soojusmasina kasutegurit?
· Termodünaamika II seadus Pole võimalik luua sellist masinat, mis töötaks ainult teise keha arvelt · Pööratav protsess- protsess, mida saab tagasi keerata ( jää sulatamine ja vee külmetamine) · Pöördumatu protsess- protsess, mis toimub ainult ühes suunas(vananemine) · Adiabaatiline protsess-kus puudub välis kk soojusvahetus Q=O · Isobaariline protsess ,P=const, A=p(delta)U Isotermiline, T=const, A=Q Isohooriline, V=const, A=O · Soojusmasinad- masinad, mis muudavad kütuse siseenergia mehhaanilseks energiaks( aurumasin, sisepõlemismootor) · Reaalse soojusmasina kasutegur- masina poolt tehtud töö ja soojendilt saadud soojushulga suhe. re = = , re-kasutegur, A-masina poolt tehtud töö, Q1- soojendilt saadud soojushulk, Q2- jahutile antud soojushulk Ideaalse soojusmasina kasutegur; Carmot tegi kindlaks et max re avaldub järgmiselt: id=T1-T2 max=T1, id ehk max-max kasutegur. T1- soojendi absoluutne temp
*"Isabella"- naine,tuim,istub * ,,Daam valges"-kleidiga,mingi asi käes püsti * ,,Denae"-paljas naine, inglitiibadega paljas poiss ka Termodünaamika esimene prindsiip.- Gaasile kantav soojus hulk võrdub gaasi poolt tehtud tööga ja gaasi siseenergia muuduga. Sellised protsesse, mis kulgeb soojuslikult isotermides nim. Abiakaatiline. Kõige kiirelt toimuvaid protsesse võib lugeda abiaatiliseks, sest soojus ülekanne vajab aega. Soojusmasinad- On seadmed, mis muudavad saadava soojuse hulga mehaaniliseks tööks. Sisepõlemismootor ja auru masin. Kõikidel soojusmootoritel peab olema vähemalt 3 masinast(osast)1.soojendid,2. jahuti, 3. töötav keha. Jahuti vajadus tekib sellest, et kõik soojus masinad peavad töötama sükiliselt. Soojust energiat pole võimalik täielikult muuta mehaaniliseks tööks. Kui soojusmasina ringprotsess on kujutatud pv teljestikus, siis
külmemalt kehalt soojemale. Pööratav protsess on protsess, mida saab tagasi pöörata, (nt. vesi tahkub jääks ja sulab tagasi veeks). Pöördumatu protsess on protsess, mis toimub ainult ühes suunas, (nt. vananemine, kivi kukub allapoole). Adiabaatiline protsess on protsess, kus puudub väliskeskkonnaga soojusvahetus. A=-U ; Q=0. Isoprotsessides töö arvutamine: isobaariline protsess p=const, A=p·V; isotermiline protsess t=const, U=const, A=Q; isohooriline protsess V=const, A=0 ja Q=U. Soojusmasinad on masinad, mis muundavad kütuse siseenergia mehaaniliseks energiaks, (nt. sisepõlemismootor, aurumasinad, auruvedurid). Reaalse soojusmasina kasutegur on masina poolt tehtud töö ja soojendilt saadud soojushulga suhe. hre= A/Q1 = |Q1|-|Q2| / |Q1|, (A-masina poolt tehtud töö 1J; Q1-soojendilt saadus soojushulk 1J; Q2-jahutile antud soojushulk 1J; hre kasutegur, %). Ideaalse soojusmasina kasutegur (Carnot'i valem, tegi
tööd b)soojusülekande tagajärjel. Soojushulkade saamine: a)kuumematelt kehadelt: Q=cm(delta)T b)kütuste põletamistest Q=mq (q- kütteväärtus, soojushulk, mis eraldub 1kg kütuse täielikul ära põlemisel) c)meh. tööst d)teistest energia liikidest e)külmematelt kehadelt Eutroopia- S Mida väiksem on süst. S seda 1)rohkem on võimalik süst. energiat ära kasutada 2) kaugemal on süst. tasakaalu olekus 3) kui süst. temp ei muutu, siis S muutus leitakse valemiga (delta)S= (delta)Q/T. Soojusmasinad muundavad siseenergiat tööks (sisepõlemismootor, soojuspump, külmkapp) Enamikes tänapäeva sm kasutatakse gaasi või auru tehtavat tööd. Termodünaamika põhiprintsiibid: 1)print. väljendab põhivõrrand 2)entroopia kasvu seadus Ülekandenähtused- aine või energia ülekandumine ühest ruumi osast teise. Aine iseenesliku ülekandumist ühest ruumi osast teise ja segunemist teiste ainetega seal nim. difusiooniks. Kiiremini gaasides, aeglasemalt vedelikes ja vähesel määral
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. 3) Jahuti jahutiga toimib ümbritsev atmosfääri õhk. Selleks, et soojusmasin saaks kestvalt tööd teha, peab tema töö iseloom olema tsükliline.
T = pV 21. Töö gaasi paisumisel. Sõltub temperatuurist. Madalamal temperatuuril peab vähem (väiksema energiahulgaga) tööd tegema, sellest tuleb „kasulik töö“. Avaldub kujul A = p m V.Ideaalse gaasi võrrandist A= ∙ RT M 22. Soojusmasina tööpõhimõte ja kasutegur. Masinat saab iseloomustada kasuteguri järgi. Ideaalse masina korral kasutatakse kirjeldamiseks temperatuuri. Soojusmasinad muudavad kütuste siseenergia mehaaniliseks energiaks kütuste põletamisel.
d. Isoprotsessid Isotermiline – temperatuur on jääv, muutuvad rõhk ja ruumala T =const → pV =const → p 1 ∙ V 1= p2 ∙ V 2 Isobaariline – rõhk on jääv, muutuvad ruumala ja temperatuur V V V p=const → =const → 1 = 2 T T 1 T2 Isohooriline – ruumala on jääv, muutuvad temperatuur ja rõhk T T T V =const → =const → 1 = 2 p p1 p 2 3. Soojusmasinad ja nende kasutegur Soojusmasin – seade, mis muudab siseenergiat mehaaniliseks energiaks Soojusmasina kasutegur η – näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muudab masin kasulikuks tööks Akas (antakse tavaliselt protsentides) Akas =Q1-Q2 Q 1 −Q 2 η= ∙ 100 Q1 – soojendilt saadus soojushulk Q2 – jahutile antud soojushulk Q2 T −T2
süsteemide jaoks - väidab, et kõikides protsessides, milles süsteem osaleb: U=Q-W . Siseenergia on olekufunktsioon, soojusvahetus ja töö on protsessid. mida suurem on soojusvahetus, seda suurem on siseenergia. Kuna adiabaatiliseks loetakse protsessi, mille puhul soojusvahetust keskkonnaga ei toimu, jääb gaasi siseenergia sellises protsessis konstantseks..siseenergia jääb samaks, kuna töö=0. Carnot' tsükkel. Miks soojusmasinad peavad töötama tsükliliselt? Oma valemi tuletamisel lähtus Carnot' asjaolust, et suvalist kinnist tsüklit pV-diagrammil saab esitada lõpmata väikeste, suvaliselt ülesehitatud tsüklite summana täpselt samuti, nagu tehakse matemaatikas pindintegraalide arvutamisel. Seega on otstarbekas valida elementaartsükliks võimalikult lihtsasti arvutatavate protsessidega piiratud tsükkel. Niisugusteks protsessideks on adiabaat (ei toimu soojusülekannet) ning isoterm (soojusülekanne
*Kirjelda soojusmasina tööpõhimõtet. Soojusmasin on masin, mis teeb soojusenergia arvelt tööd. *Mida näitab soojusmasina kasutegur? Soojusmasina kasutegur näitab, kui suur osa juurdeantavast soojushulgast muudetakse kasulikuks tööks. *Mida näitab entroopia?i Entroopia on suurus, mida kasutatakse energia kvaliteedi kirjeldamiseks. *Mis on külmkapp ja konditsioneer? Külmkapp ja konditsioneer on pööratud soojusmasinad, mis kasutavad lisatöö tegemiseks elektrienergiat. *Kirjelda ja iseloomusta ülekandenähtusi gaasides. Ülekandenähtused gaasides on difusioon, sisehõõre ja soojusjuhtivus. Difusioon on ühe aine molekulide tungimine teise aine molekulide vahele. Sisehõõre on keskkonnas liikuvale kehale mõjuv takistusjõud. Soojusjuhtivus on ülekande liik, kus energia ülekanne toimub molekulide vastastikmõju tulemusena.
Vabadusastmete arv ja moolsoojuste leidmine. Vabadusastmete arvuks i nimetatakse süsteemi liikumist kirjeldavate sõltumatute koordinaatide arvu. Sõltumatu on selline koordinaat, mida ei saa esitada teiste koordinaatide kaudu. molaarsoojused 4 Loeng 10: Gaasi töö: paisumisel avaldub kujul A = p V. Diferentsiaalselt väike töö dA = p dV Soojusmasinad: · Jõumasin - seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks · Külmutusmasin - kokkusurumine toimub kõrgemal, paisumine aga madalamal rõhul (temperatuuril · Soojuspump - Seadeldist, mis töötab külmutusmasina põhimõttel, aga on ette nähtud mitte teatud ruumi jahutamiseks, vaid soojendamiseks madalama temperatuuriga (välis-) keskkonna arvel, nimetatakse soojuspumbaks Termodünaamika II printsiip (kasuteguri valem): rakendused.
A- töö aurustamiseks h- vedelikusamba kõrgus keemistemperatuuril - pindpinevustegur Gaasi siseenergia muut - vedeliku tuhedus g- vabalangemise kiirendus Vedeliku samba kõrgus r- kapillaari ava raadius kapillaarides Soojusmasinad Kasulik töö (soojusmasina poolt) Tähised: Q1- Soojendi soojushulk Kasutegur Q2- kaotsi minev soojushulk A- kasulik töö T1- soojendi temperatuur T2- jahuti temperatuur Kasutegur (Töötavaks - kasutegur kehaks ideaalne gaas)
8. TD II seadus On inimkonna kogemuse üldistus, et looduses on protsesse, mis ei ole vastuolus energia jäävuse seadusega, et ei toimu siiski. Clavius soojus ei saa iseeenesest üle minna külmemealt kehalt kuumemale. Kelvin ei ole võimalik esile kutsuda sellist perioodilist protsessi, mille tulemuseks on töö üheainsa soojusallika arvel ehk ringprotsessis töötavad soojusmasinad ei saa kogu energiat tööks muuta ehk II liiki igiliikur on võimatu. Mikrokäsitlus suletud süsteem püüab üle minna korrastatult olekult korrastamata olekule. Boltzman loodus püüab üle minna vähem tõenäoliselt olekult tõenäolisemale. Soojusõpetuses on selleks suunaks temperatuuride ühtlustumine. 9
Q = U + Ag · Adiabaatilisel protsessil Q = U + Ag Ag -= U Q= 0 Adiabaatilises protsessis saab gaas mehaanilist tööd teha vaid oma siseenergia kahanemise arvelt. 9. Sõnasta termodünaamika II printsiip Soojusenergia saab iseeneslikult kanduda vaid soojemalt kehalt külmemale, vastupidine protsess on võimalik ainult juhul, kui selleks tehakse täiendavat tööd (kulutatakse täiendavat energiat). 10. Mis on soojusmasinad ? SOOJUSMASINATEKS nimetatakse soojusenergiat mehaaniliseks energiaks muundavaid mehanisme/süsteeme (nad teevad mehaanilist tööd soojusenergia arvelt). 11. Milline on soojusmasinate ehituse ja töötamise põhimõte ? Soojendi eesmärgiks on anda töötavale kehale soojusenergiat, mille arvelt teeb töötav keha kasulikku mehaanilist tööd. Osa soojendi poolt antud energiast jääb jääb töökeha poolt kasutamata ning see antakse jahutile
o Reaalsed gaasid ja reaalse gaasi isotermid (+ joonis) o Ülekandenähtused gaasides 15) Aine agregaatolekud ja faasisiirded o Põhilised agregaatolekud (+ joonised) o Faas ja faasisiire o Olekudiagramm, faasisiirekõverad (+ joonis) o Olekudiagrammi (vee) kolmikpunkt o Siirdesoojused (+ valemid ja mõõtühikud) o 2. järku faasiüleminekud 16) Termodünaamika II. printsiip ja soojusmasinad o Protsesside mittepööratavus o Termodünaamika II. printsiip (erinevad sõnastused) o Entroopia ja termodünaamiline tõenäosus (+ valem) o Soojusmasin ja selle kasutegur o Ringprotsess (+ joonis) o Carnot’ tsükkel, selle pööratud tsükkel ja kasutegur (+ joonis)
...aga ma pole mingi termodünaamika spets, et ärge olge selles vastuses väga kindlad. · Kuna adiabaatiliseks loetakse protsessi, mille puhul soojusvahetust keskkonnaga ei toimu, jääb gaasi siseenergia sellises protsessis konstantseks. · Mina arvan, et siseenergia jääb samaks, kuna töö=0. 4. Kirjeldage, missugustest protsessidest koosneb Carnot' tsükkel. Joonistage Carnot' tsükkel koordinaatides p ja V. Miks soojusmasinad peavad töötama tsükliliselt? Oma valemi tuletamisel lähtus Carnot' asjaolust, et suvalist kinnist tsüklit -diagrammil saab esitada lõpmata väikeste, suvaliselt ülesehitatud tsüklite summana täpselt samuti, nagu tehakse matemaatikas pindintegraalide arvutamisel. Seega on otstarbekas valida elementaartsükliks võimalikult lihtsasti arvutatavate protsessidega piiratud tsükkel. Niisugusteks protsessideks on adiabaat (ei toimu
Sissejuhatuseks Soojusmasinad on masinad, mille ülesandeks on muuta soojusenergia mehaaniliseks tööks. Tänapäeval võib neid kohata kõikjal meie ümber ning igas eluvaldkonnas: tööstuses, põllumajanduses ja transpordis. Nad 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. Mehaanilist energiat võib aga kasutada mitmetel teistel eesmärkidel, näiteks muudetakse seda elektrienergiaks elektrijaamades, kus kasutatakse kütust näiteks turbiinide ringiajamiseks.
2. printsiip Soojus ei saa iseenesest üle minna külmemalt kehalt kuumemale. Suletud süsteem püüab üle minna korrastatavalt olekult mittekorrastatule. Loodus püüab üle minna vähem tõenäolistelt olekutelt tõenäolisematele. (Suletud süsteemis soojusliku protsessi tulemusena entroopia kasvab.) Millest sõltub gaasi töö isobaarilisel protsessil? Valem A=p*V Juurdeantav soojushulk Q jaguneb paisumise töö A=p*V ja siseenergia muudu U vahel. Mis on soojusmasinad? Too näiteid Soojusmasin on masin, mis muudab soojust mehaaniliseks tööks. Nt: Watti aurumasin, gaasiturbiin Millised sõlmed on vajalikud, et soojusmasin töötaks? Nende osade ülesanded Soojendi kus toimub kütuse põlemine ja keha annab siseenergiat või soojushulga Q1 Jahutist mis saab süsteemilt siseenergiat e. Millele saab ära anda soojushulga Q2 , mis eraldub kokkusurumisel Töökehast mis muudab siseenergia mehaaniliseks energiaks, selleks on aur või gaas, mis
Soojusjuhtivus esineb siis, kui ruumi eri osades on ainel erinev temperatuur. · Sisehõõre seisneb molekulide impulsside ülekandumises, mille tulemusena aeglasemad ainekihid pidurdavad kiiremate liikumist ja vastupidi, kiiremad sunnivad aeglasemaid kiiremini liikuma. Sisehõõre esineb siis, kui aine voolab kihiti ja kihtide liikumiskiirused muutuvad kihist kihti. · · Soojusmasinad on seadmed, mis töötades tsüklilises reziimis, muudavad soojust tööks; nende tööle seavad piirangud termodünaamika seadused: I seadus nõuab energiabilansist kinnipidamist, II seadus väidab, et mitte kogu masinale antud energia ei saa muuta kasulikuks tööks, osa sellest peab ära antama keskkonda madalamal temperatuuril.
välistingimuste muutumisel. Nt jää - veeks o Olekudiagramm, faasisiirekõverad (+ joonis) Olekute jaotumine rõhu ja temperatuuri järgi. Vt joonis paremal o Olekudiagrammi (vee) kolmikpunkt. On punkt küs ühinevad: 1. Sublimatsioonikõver 2. Aurustumiskõver 3. Sulamiskõver. Joonis paremal o Siirdesoojused (+ valemid ja mõõtühikud) o 2. järku faasiüleminekut 16) Termodünaamika II. printsiip ja soojusmasinad o Protsesside mittepööratavus o Termodünaamika II. printsiip (erinevad sõnastused) 1) Pole võimalik niisugune protsess, mille ainus lõpptulemus oleks soojuse üleminek külmemalt kehalt soojemale. 2) On võimatu niisugune protsess, mille ainus lõpptulemus oleks soojuse võtmine mingilt kehalt ning selle täielik muundamine tööks. 3) on võimatu ehitada teist liiki perpetuum mobilet s.o
ning olekuparameetrid muutuvad hüppeliselt • Näiteks sulamise korral eraldub soojust ning tihedus muutub hüppeliselt 2) Faasiüleminekud ilma soojuse neeldumise ning eraldumiseta, olekuparameetrid muutuvad seejuures pidevalt • Teisalt muutuvad hüppeliselt nende olekuparameetrite tuletised rõhu, temperatuuri järgi 16) Termodünaamika II. printsiip ja soojusmasinad •Protsesside mittepööratavus Kõik loodusprotsessid on ühesuunalised, e. mittepööratavad •§ Toimuvad kindlas ajalises järjestuses: • Ajal on suund, kuhupoole me vananeme • Hoides kuumat tassi külmas käes käsi soojeneb • Heeliumiga täidetud õhupalli katki tegemise järel heeliumi aatomid lendavad välja ja täidavad kogu neile saadavat ruumi •Termodünaamika II
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. Positiivne ja negatiivne laeng. Elementaarlaeng. Elektriliselt isoleeritud süsteem. Laengu jäävuse seadus. Laetud keha, punktlaeng. Coulomb'i seadus. Elektriväli. Elektrivälja tugevus. Elektrivälja superpositsiooni printsiip. Elektrivälja jõujooned. Homogeenne elektriväli. Juht elektriväljas. Varjestamine. Dielektrik elektriväljas. Polarisatsioon. Dielektriline läbitavus
Isotermilisel jääb temp. Muutumatuks gaasi soojendamise-jahutamise ajal, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisele pisumisel langeb adiabaatisel ka tamp. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. p adiabaat isoterm 0 V 35. Soojusmasinad. Triviaalne soojusmasin. Osad – soojendaja, jahutaja, töötav keha. Ringprotsess, A, η (kasutegur), joonis (pV tasand, ruut või ring) kasutegur – valem p 0 V Soojusmasin on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasin võtab kuumalt kehalt soojushulga Q1, muudab osa sellest mehhaaniliseks tööks A ning annab ülejäänud osa Q2 ära külmemale kehale.
isotermilisel protsessil. Isotermilisel jääb temp. muutumatuks gaasi soojendamise-jahutamise ajal, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisele paisumisel langeb adiabaatisel ka temp. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. p adiabaat isoterm 0 V 34.Soojusmasinad. Triviaalne soojusmasin. Osad – soojendaja, jahutaja, töötav keha. p 0 V Soojusmasin on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasin võtab kuumalt kehalt soojushulga Q1, muudab osa sellest mehhaaniliseks tööks A ning annab ülejäänud osa Q2 ära külmemale kehale. Rringprotsessiks nim protsessi, milles gaas pärast mitmes vaheolekus
isotermilisel protsessil. Isotermilisel jääb temp. muutumatuks gaasi soojendamise-jahutamise ajal, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisele paisumisel langeb adiabaatisel ka temp. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. p Adiabaatiline isotermiline 0 V 32, Soojusmasinad. Triviaalne soojusmasin. Osad – soojendaja, jahutaja, töötav keha. p 0 V Soojusmasin on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Soojusmasin võtab kuumalt kehalt soojushulga Q 1, muudab osa sellest mehhaaniliseks tööks A ning annab ülejäänud osa Q 2 ära külmemale kehale. Ringprotsessiks nim protsessi, milles gaas pärast mitmes vaheolekus viibimist pöördub tagasi algolekusse.
Korrutades V-ga läbi ja eeldades et (m/µ)R*const=const p V=const (adiabaadi võrrand) Adiabaatilisel protsessil muutub rõhk ruumala muutumisel kiiremini kui isotermilisel, sest viimasel jääb temperatuur muutumatuks gaasi soojusvahetuse tõttu, adiabaatilisel aga mitte. Lisaks ruumala suurenemisel langeb adiabaatilisel protsessil temperatuur. On kaks rõhku alandavat tegurit isotermilise protsessi ühe asemel. 7.Soojusmasinad, Carnot' masin Soojusmasin -seade, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Perioodiliselt tegutsevat mootorit, mis teeb tööd väljastpoolt saadava soojuse arvel. Mehaaniline töö tehakse gaaside paisumisel; et aga masin töötaks pidevalt, tuleb paisunud gaas uuesti algolekusse kokku suruda. Võtame ette "tühja" pV-diagrammi ja paneme sellele kahte "olekut" A (p1V1)
erinevate osade vahel. See on soojusliku tasakaalu vôrrand : Q1+ Q2+ Q3+ ... = 0 Siin on näha, et kôikide süsteemisiseste soojushulkade kogusumma on null, mis tähendab, et nii palju kui ühed osad soojust annavad, saavad teised osad juurde. Pöördumatud protsessid on looduses need, mis kulgevad vaid ühes suunas ehk nende vastandprotsess iseenesest ei toimu. a) soojus kandub soojemalt külmemale b) maha langenud kivi ise üles ei kerki c) organismide vananemine. Soojusmasinad on seadmed, mis muudavad kütuse siseenergia mehaaniliseks tööks. Sisepôlemis-, diisel-, reaktiivmootor, auru-, gaasiturbiin. Pôlemises eraldub soojust: Q = K . m , kus m - kütuse mass (kg) K - kütuse kütteväärtus näitab, kui palju energiat eraldub antud kütuse 1kg täielikul ära pôlemisel. [J/kg] TD II seadus: Pole vôimalik soojusülekanne keha külmematelt osadelt soojematele ilma, et sellega ei kaasneks muutusi selles kehas vôi ümbritsevates kehades. S. t
kui n=2, siis i=5; kui , siis i=6). Isohooriline moolsoojus leitakse valemist: , isobaariline . Loeng 10 · Gaasi töö: seos olekuparameetrite muutumisega. Isohoorilisel protsessil (ruumala konstantne) gaas tööd ei tee. Isobaarilisel protsessil (rõhk on konstant) . Isotermilisel protsessil (temperatuur konstantne) · Soojusmasinad: jõumasin, külmutusmasin, soojuspump. jõumasin ka termodünaamiline mootor on masin, mis muudab soojusenergia mehaaniliseks tööks. Tsükli moodustavad kaks isobaari - katla rõhul toimuv paisumine ja kondensori rõhul (ligikaudu välisrõhk) toimuv "kokkusurumine", mis tegelikult tähendab ruumala vähendamist auru välja juhtimise teel. Lõigatud nurk vastab pärast sisselaskesiibri sulgumist ja enne väljalaskeklapi avanemist
Kogu tsükli vältel tehtav töö on A= A12 A21=∣A12∣−∣A21∣ , joonisel 4.1. on tsükli vältel tehtav töö geomeetriliselt võrdne 31 ruudulise ala pindalaga. Kui soojusmasin töötab tsükliliselt, siis teeb soojusmasin ümbritsevate kehadega pidevalt tööd (või tehakse temaga tööd). Tsükli lõpuks on jäävaks suuruseks olekufunktsioon - siseenergia. Kõik soojusmasinad - aurumasinad, bensiini- ja diiselmootorid vms - töötavad mingi tsükli e ringprotsessi alusel. Kõige lihtsam tsükkel on näiteks selline - tööd tegev gaas paisub ruumalast V1 ruumalani V2, seejärel surutakse taas kokku tagasi. Et gaasi poolt tsükli jooksul tehtav töö oleks positiivne, peab rõhk paisumisel olema suurem kui kokkusurumisel. St, et paisumisel tuleb töötavat gaasi soojendada - tänu gaasi siseenergia suurenemisele on rõhk suurem, kokkusurumisel tuleb gaasi jahutada.
1.Mis on aine? Aine on aatomite kogum, mis on pidevas soojusliikumises; ainel on agregaatolek ning füüsikalis-keemilised omadused. Aine all mõistetakse füüsikas tavaliselt stabiilseid seisumassiga elementaarosakesi (tavaliselt prootoneid, neutroneid ja elektrone) ning nende kombinatsioone. Selliselt mõistetuna vastandatakse ainet väljale. 2.Kuidas tõestada, et ained koosnevad osakestest? Erinevate katsete tegemisel, ntks. lõhna/värvi levimisel (difusioon - nähtus, kus ained segunevad üksteisega. Sama moodi on difusioon ühe ja sama aine molekulide tungimine teise aine molekulide vahele; difusioon on soojus liikumisest tingitud protsess, mis viib kontsentratsiooni ühtlustumiseni ruumis). 3.Kuidas tõestada, et aatomid ja moleklulid on pidevas soojusliikumises? Reaktsioonide toimumise tõttu. Aineosakesed on pidevas soojusliikumises, selle kiirust mõõdame me kaudselt termomeetriga. Kui jahutada kehasid siis aineosakeste soojusliikumine aeglu...
1013 J. Selle energiaga saaks kütta korterit ca 500 aastat. Kuid seisuenergia vabaneb ainult elementaarosakeste reaktsioonidel (vähemasti pole seda mujal täheldatud). Kogu seisuenergia vabaneb siis, kui kohtuvad osake ja antiosake, toimub annihilatsioon. Siinkohal ei hakka me käsitlema kõiki praktiliselt olulisi energiamuundumisi. Nagu vee- ja tuule energia muutmine elektrienergiaks või elektrienergia kasutamine kütteks, liiklusvahendites, valgustites, masinates, meedias, jne. 5.5.1. Soojusmasinad Mis on masin? Masin on seade , mis muundab energiat tööks. Masinad koosnevad energiamuundurist ja mehhanismidest. Mehhanism on kehade süsteem, mis muudab ühe keha liikumise teise keha liikumiseks. Kõik kaasaegsed masinad kasutavad 6 mehhanismi, mida tuntakse juba mitu tuhat aastat. Need on : kang, pöör, plokk , kaldpind , kiil ja kruvi . Juba iidsetest aegadest on inimene tahtnud valmistada masinat, mis teeks pidevalt tööd
annaabi.ee 
