55 SISUKORD AURUMASIN ________________________________ 3 - 5 · Mis on aurumasinja kuidas aurumasin töötab? ___ 3 · Aurumasina ajalugu _________________________ 4 · Rakendused _______________________________ 5 SISEPÕLEMISMOOTOR ________________________ 6-8 · Mis on sisepõlemismootor ja kuidas see töötab? 6, 7 · Sisepõlemismootori ajalugu __________________ 7 · Rakendused _______________________________ 8 REAKTIIVMOOTOR __________________________ 8 - 10 · Mis on reaktiivmootor? ______________________ 8 · Rakendused _______________________________ 9 · Ohutus ja töökindlus _____________________ 9, 10 Mis on aurumasin? Aurumasin on soojusmootor, mis teeb mehaanilist tööd, kasutades auru oma töö vedelikuna. Aurumasinad on tavaliselt välised sisepõlemismootorid, kuigi t...
Pilet 12 1. Hõõrdejõud hõõrdejõud jõud, mis takistab kokkupuutes olevate kehade liikumist teineteise suhtes. Hõõrdejõudu saab mõõta dünamomeetriga. Selleks tuleb keha külge kinnitada dünamomeeter ning vedada seda dünamomeetrist tõmmates ühtlaselt ning paralleelselt laua pinnaga. Dünamomeeter näitab siis jõudu, millega keha veetakse (veojõudu) see on ühtlase liikumise korral võrdne hõõrdejõuga keha ja pinna vahel. 2. . Soojusmasinate töö põhimõte Lühidalt öeldes on 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 3. Alalisvoolu töö ja võimsus
kaasneks teisi muudatusi nendes süsteemides või ümbritsevates kehades. Inglise teadlane Kelvin: Ei ole võimalik esile kutsuda sellist perioodilist protsessi, mille aisaks tulemuseks oleks töö ühestainsast allikast võestud soojuse arvel. Seaduse sisu seisneb selles, et molekulide soojusliikumise energia võib muutuda teisteks energia liikideks vaid osaliselt (molekule ei saa sundida seisma jääda. Igat teist liiki energia võin täielikult muunduda ükskõik milliseks energialiigiks). Soojusmasinate tööpõhimõte. Üle 90% maailmas toodetavast energiast saadakse kivisöe, nafta, gaasi jne põletamisel. Soojusmasin- masin, mis teebehaanilist tööd kütuse põletamisel saadud energia arvel. Need muudavad kütuse siseenergia mehaaniliseks energiaks. Kõigis neid põleb kütus. On 2 liiki soojusmasinaid: 1) aurumasinad ja auruturbiinid, kus töötavaks kehaks on aur. 2) sisepõlemismootorid, kus töötavaks kehaks on gaas. Neis teevad tööd paisuv aur või paisuvad gaasid
FÜÜSIKA ARVESTUSTÖÖ (eelviimane) 5. KURSUS – 12. klass 1.Mis on elektrivool ja kuidas on määratud selle suund?- Elektrivool on vabade laengukandjate suunatud liikumine. Elektrivoolu suund on kokkuleppeliselt positiivsete laengute liikumise suund 2.Millest ja kuidas sõltub voolutugevus?-Voolutugevus sõltub juhi ristlõike pikkusest, lisaks veel ühe üksiku laengukandja laengust ning kiirusest. VALEM: I= qnSv 3.Mida näitab voolu tugevus?- Voolutugevus I näitab, kui suur laeng q läbib ajaühikus juhi q ristlõikepinda. VALEM: I= t 4.Mida näitab takistus ja kuidas sõltub juhi mõõtmetest ja temperatuurist?ül- Takistus näitab, kui suurt takistatavat mõju avaldab antud keha elektrivoolule. Mõõdetakse oomides, tähistatakse suure R-iga. Takistus on võrdeline juhi pikkusega ning pöördvõrdeline pindalaga, samuti sõltub eritakistustest. Temperatuurist sõltub takistus tänu temperatuuritegurile. Positiivse temperatuuritegur...
12. Valem gaasi paisumisel: A=p V 13. Termodünaamika 1 seadus Süsteemi siseenergia muut Süsteemi üleminekul ühest olekust teise = välisjõudude töö ja süsteemile antud soojushulga summaga Q= U + A` Termodünaamika 2 seadus Osakesed paiknevad mingi korra järgi, st. ühe aine molekulid on anumas ühe oasas,teise aine molekulid aga teises osas 14. Soojusmasinateks nim masinaid,mis muundavad soojust(seega ka mingi keha siseenergiat) tööks 15. Soojusmasinate osad ja nende ülesanded: 16. Soojumasina kasutegur on protsentides väljendatud arv,mis näitab,kui suure osa moodustab masina kaulik töö kütuse täielikul põlemisel vabanenud soojushulgast. Valem:
*kasu-mehaaniline töö *kahjulik e kulutatu mingi soojus, mis tuleb masinal anda,et saada mehaanilist tööd. Soojusmasina kasutegur- prots, väljendatav arv, mis näitab kui suure osa moodustab masin a kasulik töö kütuse täielikul põlemisel vabanenud soojushulgast. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h =Q1-Q2/Q1*100 % kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud s oojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk. Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100 %. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%. Reaalses elus seisavad sellele masinale vastu kõiksugu jõud: hõõrdejõud, soojuskaod jne.
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. Kuid jõud= rõhkpindala ehk F= pS. Saame A= pSs. Kuid Ss=V (ruumala juurdekasv). Seega A= pV. Seega gaas või aur teeb seda rohkem tööd, mida suurem on rõhk ja mida rohkem gaas või aur paisub. Soojushulkade valemid 1)Keha
Termodünaamikal on 3 erinevat seadust. Termodünaamika teine seadus väidab, et kõigis looduslikes protsessides entroopia kasvab. Entroopia on Universumi korrapäratuse määr. Teise seaduse üks järeldus on, et soojus liigub kuumemast kohast külmemasse kohta. Kuuma objekti kogunenud soojus levib laiali väljapoole ja on vähem korrapärane, sel viisil see protsess suurendabki entroopiat. Soojus ei levi iseenesest külmast kohast kuuma kohta. Termodünaamika seadusi kasutatakse soojusmasinate ehitamisel. Kasulik töö tekib ringprotsessil siis, kui kokkusurumine toimub madalamal rõhul, kui paisumine. Et väiksem rõhk antud ruumala juures tähendab madalamat temperatuuri, tuleb töötavat gaasi enne kokkusurumist jahutada, pärast kokkusurumist aga soojendada. Pole võimalik ehitada masinat, mis muudaks temale antud soojuse täielikult tööks. Entroopia mängib osa ka keemilistes reaktsioonides. Paljud reaktsioonid suurendavad entroopiat,
otsast);konvektsioon(soojus kandub edasi aine ümberpaigutumise tõttu, toimub vedelikes ja gaasides nt soojad hoovused määravad õhutemperatuure);soojuskiirgus(soojus kandub kiirgusena edasi nt päike soojendab läbi aknaklaasi)Soojushulk (Q)- f.s., mis mõõdab soojusülekandes ühelt kehalt teisele kandunud energiat. Ühik dzaul(J).Termodünaamika I printsiip: Gaasile antav soojushulk on võrdne siseenergia juurdekasvu ning paisumisel tehtava töö summaga. Soojusmasinate tööpõhimõte:seade,mis muundab soojust tööks. Võtab kuumalt kehalt(soojendilt) soojushulga, muundab osa sellest mehaaniliseks tööks ning annab ülejäänud osa ära külmemale kehale(jahutile). Nt:sisepõlemismootor,aurumootor,aurumasin,gaasiturbiini mootor,diiselmootor Termodünaamika II printsiip: soojust ei saa üle kanda külmemalt süsteemilt soojemale, ilma et sellega ei kaasneks teisi muutusi nendes süsteemides või ümbritsevates kehades.
e) Siseenergia U f) Soojushulk Q Soojusnähtuste koral muutub ühel või teisel viisil keha siseenergia. Konkreetse keha siseenergiat on väga raske või peaaegu võimatu määrata, kuid siseenergia muutu saab kindlaks teha küllalt lihtsalt. Siseenergia muutmiseks tuntakse kahte viisi: a) Soojusvahetus ehk soojusülekanne b) Mehaaniline töö Soojushulgaks nimetatakse siseenergia hulka, mis kandub ühelt kehalt teisele soojusvahetuses. Termodünaamika on arenenud koos soojusmasinate leiutamisega - kõigis neis põletatakse kütust ja saadud energia arvel pannakse midagi töö tegemiseks liikuma (soojuse muundamine tööks). 2. Termodünaamika 1.printsiip Termodünaamika süsteemiks nimetatakse kehade hulka, mis on omavahel soojusvahetuses. Termodünaamilisele süsteemile antud soojushulk kulub süsteemi siseenergia suurendamiseks ja töök välisjõudude vastu. Q=U+A, kus Q-süsteemile antud soojushulk U-süsteemi sisenergia muut
· Isotermne - kõige parem protsess. Soojusmasina kasutegur on 100%, kuna kogu antav energia läheb töö tegemiseks. · Isobaarne - soojusmasin töötab, kuid kaotab palju soojust (maksimaalseks kasuteguriks on 50%). · Iskoorne - kõige halvem protsess, kuna sel juhul ei saa kolb soojusmasinas liikuda. 6) Mida näitab kasutegur? Kasutegur on dimensioonita suurus, mis avaldub kasuliku energia ja masinale või seadmele antud koguenergia suhtena. Soojusmasinate kasulikkust hindab soojusmasina kasutegur. 7) Termodünaamika II printsiib (3 lauset). Näited. · Soojus saab liikuda ainult soojemalt kehalt külmemale. · Soojusvahetus kestab niikaua kuni kehade temperatuurid on võrdsed (paned käe külmale pinnale, pind läheb ajapikku soojemaks, kuni temp. võrdsustuvad). · Suletud süsteem üritab alati minna korrastatud olekust mittekorrastatud olekusse (raud hakkab roostetama, õun hakkab mädanema jne).
protsessideks on adiabaat (ei toimu soojusülekannet) ning isoterm (soojusülekanne toimub konstantsel temperatuuril. Kahest isotermist ning kahest adiabaadist koosnevat ringprotsessi nimetataksegi Carnot' tsükliks. Carnot' tsükkel koosneb kahest isotermist (1 - 2 ja 3 - 4) ning kahest adiabaadist (2 - 3 ja 4 - 1). Soojusmasinas toimuvad protsessid on tsüklilist laadi. Ühes tsükli osas lisatakse soojus, teises tsükli osas tehakse tööd ja antakse osa soojust üle jahutajale. Kuna soojusmasinate töötavaks kehaks on enamasti gaas, siis kirjeldatakse soojusmasina tööd ideaalse gaasi seadusest pV =n RT lähtuvate rõhk-ruumala diagrammidega. Entroopia on pööratava protsessi olekufunktsioon. Entroopia iseloomustab süsteemi oleku muutust, mis toimub siis, kui pööratavas protsessis süsteem sama temperatuuri juures saab juurde või annab ära soojust. Termodünaamika teine seadus ja füüsikaliste ning keemiliste protsesside suund
Seda saab ära kasutada ka reaktiivmootorina. 10 Turbiinist suurel kiirusel väljapaiskuvad gaasid tekitavad reaktiivveojõu, mis paneb peamiselt liikuma lennukid. Lisad Soojusmasina kasutegur Kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. Soojusmasinate kasutegurid Watti aurumasin 3-4% Kolbaurumasin 19. saj. lõpul 12% Mitmesilindrilised aurumasinad 18% Gaasiturbiin 20-30% Sisepõlemismootor 25-34% Kõrgsurve auruturbiin 30-40% Sisepõlemismootorid, diiselmootorid 35-45%
kasv, mis on seotud mehaanilise energia muundumisega soojuseks, siis oli omal ajal isegi päevakorras nn soojussurma probleem. Õnneks on avatud süsteemides olukord teistsugune ning üldine entroopia kasv meid siiski ei ohusta. Entroopia mõiste on sügavalt juurdunud kaasaegsesse teadusesse Sellele vaatamata on entroopia vähendamine (ja ka informatsiooni suurendamine) üks inimtegevuse aluseid. Seetõttu pole asjata tegeldud soojusmasinate konstrueerimisega, mis muudaksid kas või osa korrastamatust soojusliikumisest korrastatud mehaaniliseks tööks. Kasutatud materjal "Füüsika gümnaasiumile I" Ülo Ugaste http://et.wikipedia.org http://www.miksike.ee http://tera.chem.ut.ee Google Images Täname kuulamast!
Soojusmasina kasutegur 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. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h =Q1-Q2/Q1*100 % kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk. Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100 %. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%.Ideaalse soojusmasina tsükli järgi saaks kasutegureid viia küllaltki kõrgele. Kui kasutada jahutina välistemperatuuri 300 K ja soojendina gaasi plahvatust silindris rõhul mõnikümmend atmosfääri, temperatuur on 3000 K, ei saa kasutegurit viia üle 90%.Maksimaalseks kasuteguriks loetakse ka 62%.Reaalses elus seisavad sellele masinale vastu kõiksugu jõud: hõõrdejõud, soojuskaod jne. Aurumasin Üks näide soojusmasinast on aurumasin
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. Selle tagajärjel läheb töökeha oma algasendisse tagasi. 12. Mida nimetatakse ideaalseks soojusmasinaks ? IDEAALSEKS SOOJUSMASINAKS nimetatakse soojusmasinat, mille tööd tegevaks kehaks on ideaalne gaas. 13
Soojusmasina kasutegur 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. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h=Q1-Q2/Q1*100% kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk. Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100%. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%. Ideaalse soojusmasina tsükli järgi saaks kasutegurid viia küllaltki kõrgele. Kui kasutada jahutina välistemperatuuri 300K ja soojendina gaasi plahvatust silindris rõhul mõnikümmend atmosfääri, temperatuur on 3000 K, ei saa kasutegurit viia üle 90%. Maksimaalseks kasuteguriks loetakse ka 62%. Reaalses elus seisavad sellele masinale vastu kõiksugu jõud: hõõrdejõud, soojuskaod jne. Soojusmasina kasutegurid
9.2.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. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h =Q1- Q2/Q1*100 % kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk. Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100 %. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%. Ideaalse soojusmasina tsükli järgi saaks kasutegureid viia küllaltki kõrgele. Kui kasutada jahutina välistemperatuuri 300 K ja soojendina gaasi plahvatust silindris rõhul mõnikümmend atmosfääri, temperatuur on 3000 K, ei saa kasutegurit viia üle 90%. Maksimaalseks kasuteguriks loetakse ka 62%. Reaalses elus seisavad sellele masinale vastu kõiksugu jõud: hõõrdejõud, soojuskaod jne. 9.3
14. juuli 1789 – Bastille vallutamine 1792 – Esimene vabariik 1793 – Louis XVI ja Marie Antoinette’i hukkamine Ratio mõtles välja energia. ; Esimest liiki perpetuum mobile on masin, mis toodab energiat mittemillestki 1842 James Joule (1818-1889) - näitas, et kineetilist energiat saab muuta soojusenergiaks. Formuleeriti energia üldise jäävuse seadus: liikumine + soojus + elekter + hääl + …= const Nicolas Carnot 1824 - Soojusmasin muudab soojuse mehaaniliseks tööks. Soojusmasinate töö on tsükliline, iga tsükli moodustab ringprotsess (Carnot’ tsükkel), mille lõpul masin on samas olekus nagu alguses. Soojusmasin koosneb kolmest osast: soojendi, masin ise ja jahuti. 1) Teist liiki perpetuum mobile on võimatu. Teist liiki perpetuum mobile on masin, mis muudab kogu soojuse tööks 2) Jahtuv keha saab kõrvalt tehtava töö abita soojendada ainult niisuguseid kehasid, mille temperatuur on tema omast madalam.
50.Adiabaatiline protsess (selgitus) Adiabaatiline protsess on protsess, mille vältel süsteem ei ole väliskeskkonnaga soojusvahetuses. Protsessi adiabaatilisus tuleneb protsessi toimumise suurest kiirusest või heast isoleeritusest. Ideaalseid adiabaatilisi protsesse looduses ei esine, kuid ometi on paljud protsessid lähedased adiabaatilisele. Adiabaatilised on näiteks küttesegu kokkusurumine sisepõlemismootori silindris ja õhu kiire kokkusurumine õhksütikus. 51.Soojusmasinate töö põhimõte 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 põletamisel, päikese- või tuumaenergiast, vulkaanilistes
Kahest isotermist ning kahest adiabaadist koosnevat ringprotsessi nimetataksegi Carnot' tsükliks. Carnot' tsükkel koosneb kahest isotermist (1 - 2 ja 3 - 4) ning kahest adiabaadist (2 - 3 ja 4 - 1). Soojusmasinas toimuvad protsessid on tsüklilist laadi. Ühes tsükli osas lisatakse soojus, teises tsükli osas tehakse tööd ja antakse osa soojust üle jahutajale. Kuna soojusmasinate töötavaks kehaks on enamasti gaas, siis kirjeldatakse soojusmasina tööd ideaalse gaasi seadusest pV =n RT lähtuvate rõhk-ruumala diagrammidega. 5. Tuletage Carnot' tsükli kasutegur ja defineerige entroopia kui olekufunktsioon. Arvutame Carnot' tsüklil töötava soojusmasina kasuteguri. Selleks peame kogu tsükli vältel tehtava töö jagama gaasile isotermilisel paisumisel antava soojushulgaga Töö isotermilisel kokkusurumisel avaldub samasuguse valemiga
Joonistage p-V teljestikus otsetsükkel ja pööratud tsükkel. Milline on tehtud töö nendes tsüklites? 106. Kuidas leitakse soojusprotsessi kasutegur? Missugune on pööratav ja missugune on mittepööratav protsess? Pööratav protsess see on protsess kus ümbritsevas keskkonnas ei toimu muutusi. See on nn. tasakaaluline protsess. Mittepööratav on mittetasakaaluline protsess. Reaalsed protsessid on mittepööratavad. Protsessi pööratavus on see ideaal, mille poole püüeldakse soojusmasinate valmistamisel. See on kasuteguri suurendamise teaduslik alus. 107. Joonistage soojusmasina ja külmutusmasina skeem koos soojusvoogude tähistega ja temperatuuridega. 108. Tooge vähemalt kolm termodünaamika II seaduse formuleeringut. Soojendi ja jahuti on eeldused soojusmasina tööks. Peab veel olema töötav keha. See on mõnesugune hulk gaasi. Teist järku igavene soojusmasin pole võimalik. See tähendab, et pole võimalik muundada 100% kogu soojus tööks.
101) Kuidas leitakse soojusprotsessi kasutegur? Missugune on pööratav ja missugune on mittepööratav protsess? Pööratav protsess – see on protsess kus ümbritsevas keskkonnas ei toimu muutusi. See on nn. tasakaaluline protsess. Mittepööratav on mittetasakaaluline protsess. Reaalsed protsessid on mittepööratavad. Protsessi pööratavus on see ideaal, mille poole püüeldakse soojusmasinate valmistamisel. See on kasuteguri suurendamise teaduslik alus. 102) Joonistage soojusmasina ja külmutusmasina skeem koos soojusvoogude tähistega ja temperatuuridega. 103) Tooge vähemalt kolm termodünaamika II seaduse formuleeringut. Soojendi ja jahuti on eeldused soojusmasina tööks. Peab veel olema töötav keha. See on mõnesugune hulk gaasi.
Kinemaatika käsitleb kehade liikumist sõltumatult seda tekitavate põhjustest Kuulsamad tegijad selles vallas: Newton , Galilei, Descartes,Kepler 2) Tehnika ajalugu (Galilei...)? Kinemaatika loojaks peetakse Galileid, dünaamika põhiseadused sõnastas terviklikult Newton, järgmine suurem samm tehnika ajaloos oli relatiivsusteooria rajamine A.Einsteinipoolt 20ndal sajandil. Peale aurumasin leiutamist 19ndal saj tekkis vajadus ökonoomsete soojusmasinate järele tekkis soojusõpetus. 20ndal saj pandi alus tuumaenergiale, tänu tahke keha füüsika edusammudele tekkis mikroelektroonika. Tehnika areng on vajalik füüsika arenguks 3) Keha Impulss? Jõu ja selle mõjumisaja korrutist nim jõuimpulsiks või lihtsalt impulsiks see on võrdne liikumishulga muutusega d (mv ) = Fdt ( Newton II ) 4) Millal on töö negatiivne?
1.5. Soojusmasina kasutegur 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. Kasuteguri arvutamiseks on valem: h =Q1-Q2/Q1*100 % kus Q1 on tsüklis soojendilt saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk. Selge on see, et kasutegur on väiksem kui 100 %. Reaalsete soojusmasinate kasutegurid jäävad tugevasti alla 100%.Ideaalse soojusmasina tsükli järgi saaks kasutegureid viia küllaltki kõrgele. Kui kasutada jahutina välistemperatuuri 300 K ja soojendina gaasi plahvatust silindris rõhul mõnikümmend atmosfääri, temperatuur on 3000 K, ei saa kasutegurit viia üle 90%.Maksimaalseks kasuteguriks loetakse ka 62%.Reaalses elus seisavad sellele masinale vastu kõiksugu jõud: hõõrdejõud, soojuskaod jne. Soojusmasina kasutegurid
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. 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
väliskeskkonnaga; I SEADUS: -süsteemile antud soojushulk läheb süsteemi siseenergia juurdekasvuks ja töö tegemiseks süsteemi välisjõudude vastu. NB! Energial, soojusel ja tööl on sama ühik: J Adiabaatiline protsess- protsess, mille jooksul soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub; Isohooriline protsess- protsess, mille käigus süsteemi ruumala ei muutu; TERMODÜNAAMIKA II SEADUS -määrab ära soojusülekande suuna ning soojusmasinate efektiivsuse; -soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale; 2 -suletud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid alati süsteemi korratuse suunas; ENTROOPIA, S -saadud soojushulga ja absoluutse temperatuuri suhet nim. entroopia muuduks; - see ei ole otseselt mõõdetav termodünaamiline suurus võimalik arvutada juurdekasv, aga mitte hetkväärtus;
energial, soojusel ja tööl on sama ühik: J Adiabaatiline protsess: Protsess, mille jooksul soojusvahetus väliskeskkonnaga puudub. Q=0 Isohooriline protsess: Protsess, mille käigus süsteemi ruumala ei muutu st. tööd ei tehta. ∆V = 0 → W = 0 Termodünaamika 2. seadus Termodünaamika 2. seadus: Soojus ei saa iseenesest minna külmemalt kehalt soojemale. Suletud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid alati süsteemi korratuse suunas. Määrab ära soojusülekande suuna ning soojusmasinate efektiivsuse. Entroopia, S: Saadud soojushulga ja absoluutse temperatuuri suhet nimetatakse entroopia muuduks. Ei ole otseselt mõõdetav termodünaamiline suurus. Võimalik arvutada juurdekasv, aga mitte hetkväärtus. Suletud süsteemis mittekahanev suurus • iseeneslike protsesside puhul kasvav • mõnikord muutumatu • entroopia kasv väljendab energia kadu Suletud süsteemis ei saa entroopia väheneda! Väljendab korrapäratust, segadust
tasakaalus. Süsteemi siseenergia muut on võrdne välisjõudude töö ja süsteemile antud soojushulga summaga. kõige lihtsam termodünaamilise süsteemi kirjeldamiseks on gaas. Ideaalse gaasi olekuvõrrand on pV/T= const. 1. seadus ei näita millises suunas toimub soojuse üleandmine vaid millises suunas toimub termodünaamiline protsess. termodünaamika 2. seadus Termodünaamika teine seadus näitab, millises suunas võib soojuse ülekanne toimuda ning seab teoreetilised piirid soojusmasinate efektiivsusele. TD 2. seadus ütleb, et üleminek keha kahe võimaliku oleku vahel saab toimuda ainult ühes suunas. Soojus ei lähe iseenesest üle külmemalt kehalt soojemale. 77. Mõisted: siseenergia, soojusmahtuvus, erisoojus, entroopia ja nende ühikud siseenergia (U) on üks termodünaamika olekufunktsioonidest. Siseenergia on molekulide kineetiline ja potensiaalne energia. Kineetiline energia ja temperatuur on omavahel seotud. Siseenergiat saab muuta soojuse üleandmisega või
,,Teatav ainekogus" on mingi keha, mis võib olla kas gaasiline, vedel või tahke. · Termodünaamika II seadus. o Teist liiki perpetuum mobile on võimatu, st, et masin, mis muudab saadava soojuse täielikult tööks on võimatu. Selleks peaks jahutaja olema absoluutsel nulltemperatuuril. o Esimest liiki perpetuum mobile on võimatu, st masin, mis igavesti töötab või liigub energiat kulutamata, on võimatu (termodünaamika I seadus). · Soojusmasinate maksimaalne kasutegur. max = . Kaasaegsel kolbaurumasinal 0,31 (31%). Praktikas on tegelik kasutegur maksimaalsest kasutegurist oluliselt madalam: kütuse koldes põlemisel läheb kaduma ca 30%, hõõrdekaod on ca 10%, seega reaalse aurumasina kasutegur on 0,2 (20%). Võrdluseks lihaste kasutegur 0,4 (40%).
CdT=cmdT. , kus c on aine erisoojus, m keha mass ja Dt keha temperatuuri muut. c-erisoojus, -sulamis või tahkestumissoojus r-aurustumis- või kondenseerimissoojus 49. Gaasi töö ruumala muutumisel 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
(1)-(2) - töötav keha (gaas) paisub isotermiliselt temperatuuril T1 saades juurde soojushulga Q1. (2)-(3) - töötav keha paisub adiabaatiliselt, st soojusvahetust ei toimu. Keha temperatuur langeb T2-ni. (3)-(4) - gaas surutakse kokku iotermiliselt temperatuuril T2, kusjuures keha annab jahutajale soojushulga Q2. (4)-(1) - gaas surutakse kokku adiabaatiliselt - soojusvahetus puudub - temperatuur tõuseb T1-ni. Saab näidata, et kõigi Carnot' tsükli alusel toimivate soojusmasinate kasutegurid on võrdsed, T 1−T 2 = . (4.4) T1 Saab ka näidata, et soojusmasina kasutegur on maksimaalne, kui see töötab pööratava protsessi alusel. St, Carnot' tsükli alusel töötava soojusmasina kasutegur on maksimaalne. Selline protsess on A T 1 −T 2 idealiseeitud
tegema. Saadud lihtne valem eeldab, et gaasi rõhk jääb kogu paisumise vältel konstantseks. Kui rõhk muutub, saab ka valem keerulisema kuju - ja jällegi on see sarnane kulgliikumise töö valemiga: Siiski - kuna rõhk on skaalar, jäävad gaasi paisumise valemid (väliselt!) mõnevõrra lihtsamateks. Matemaatiliselt on see lihtsus aga petlik, kuna nüüd on meil tegu mitte joon-, vaid ruumintegraalidega. Arvuti jaoks on see muidugi ükspuha. Soojusmasinate poolt tehtav töö saadakse gaaside paisumisest. Kolvi liikumisel tehtav töö on võrdeline gaasi rõhuga ning kolvialuse ruumala juurdekasvuga. Nagu mehaanikas tahkete kehade liikumisel, arvutatakse ka gaasi paisumisel tehtav töö integraalina, süsteemi alg- ja lõppolekust lähtudes. Neid olekuid seob olekuvõrrand. Kõige lihtsam on rehkendada nn. isoprotsesse, kus üks parameetritest on konstantne:
adiabaat 15 9.10 Termodünaamika teine seadus (iseseisvalt) Vt. Ü.Uder, Füüsika I, ptk. 59-62. Siia alla käivad järgmised mõisted. Ringprotsess. Pööratav ja mittepööratav protsess. Carnot’ ringprotsess (Carnot’ tsükkel). Carnot’ masina kui ideaalse soojusmasina kasutegur. Reaalse soojusmasina kasutegur. Termodünaamika teine seaduse sõnastus soojusmasinate kaudu. Entroopia mõiste. Termodünaamika teise printsiibi sõnastus entroopia kaudu. Entroopia seos termodünaamilise süsteemi oleku tõenäosusega. 16 10. STAATILINE ELEKTRIVÄLI VAAKUMIS 10.1 Coulombi seadus vaakumis. Elektrilaengu jäävuse seadus Esimesed teadaolevad andmed elektrinähtuste uurimisest pärinevad juba antiiksest
annaabi.ee 
