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 kasutatakse gaase sest 1) paisuvad paremini 2) tahke ja vedela aine suur rõhk paisumisel võib masinat kahjustada 3)gaasil on soojushulga üleandmine kergem. Soojusmasina kasuteguriks nim suhet, mis näitab kui palju juurdeantavast soojushulgast on suudetud tsüklis muuta kasulikuks tööks.(=Akas /Q1) Entroopia suurus energia kvaliteedi hindamiseks. Mida kõrgem on kvaliteet, seda madalam on entroopia. Termodünaamika soojusnähtuste ajalooline ja väga oluline makrokäsitlus
1.Isotermiline protsess T=constT=0 U=0 Q = U+A Q=A 2.Isobaariline protsess p = const A = p·V 3.Isohooriline protsess V =const V=0 Q =V 3. Soojusmasina kasutegur Ideaalse soojusmasina valem = T1-T2/T1 ·100% Kasuteguri leidmise valem: =Akas/Q1 ·100% Ideaalse soojusmasina kasutegur on alati suurem kui reaalse soojusmasina kasutegur. 4. Süsteemile antud soojushulga arvel suureneb tema siseenergia ja süsteem teeb välisjõudude ületamisel tööd. 5. Soojusmasinates kasutatakse gaasi paisumise tööd. Praktikas on soojuse muundamine tööks võimalik vaid tsüklilises protsessis. 6. Ideaalse soojusmasina töötsükkel. Carnot` tsükliks nim tasakaalulist ringprotsessi, mis koosneb kahest isotermilisest protsessist ja kahest adiabaatilisest protsessist. Adiabaat on adiabaatilise protsessi graafik.
soojemale üle, looduses olevatel protsessidel on kindel suund. SISEENERGIA- molekulide kineetilise ja potensiaalse energia summa. KUIDAS MUUTA SISEENERGIAT? Soojusvahetuse käigus, kui kehale antakse mingi soojushulk või keha annab ise mingi soojushulga ära või siis saame kehade siseenergiat suurendada mehaanilist tööd tehes. MILLE POOLEST ERINEB SISEENERGIA MÕISTE KÄSITLUS MIKRO-JA MAKROTASANDIL? Parameetrite poolest. Soojusmasinates töötava kehana kasutatakse just gaasi mitte vedelikku või tahket ainet, sest see on otstarbekam, kuna gaas paisub tunduvalt rohkem. VALEM A=PV kehtib ainult gaaside jaoks, sest vett on raskem kokku suruda. SOOJUSMASINA KASUTEGUR- protsentides väljendatud arv, mis näitab, kui suure osa moodustab masina kasulik töö kütuse täielikul põlemisel vabanenud soojushulgast. Termodünaamika II printsiip pole tõestatav, sest II printsiibi sisu seisneb looduses
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 soojusmasina tsüklil, kasutegur näitab kui suure osa soojusest soojusmasin mehaaniliseks tööks muundab. Termodünaamika protsessid: pööratavad, mittepööratavad (reaalsed, kuna toimub soojusülekanne), soojusülekanne toimub kõrgema temp kehalt madalama temp kehale.
Sellist protsessi, mis toimub isoleeritud süsteemis ja gaasile ei anta ega võeta soojust ning tööd tehakse gaasi siseenergia arvelt. 15.Miks ei ole võimalik ehitada sellist masinat, mis teeks tööd ilma, et ta vajaks selleks täiendavat energiat? Tööd saab teha ainult gaasi siseenergia kahanemise arvelt. 16.Milline gaasiga toimuv soojuslik protsess on gaasi töö seisukohalt energeetiliselt kõige kasulikum? Põhjenda! 17.Miks ei ole võimalik kasutada soojusmasinates ainult gaasi isotermilist paisumist? 18.Mida tuleb gaasiga teha, et gaasile antavat soojust oleks võimalik pikema aja jooksul muuta mehhaaniliseks tööks? 19.Mida nimetatakse soojusmasinateks? Seadeldisi, kus soojus muundatakse tsüklisliste protsesside käigus mehaaniliseks tööks. 20.Millistest osadest soojusmasin koosneb? Töötav keha, soojendi, jahuti. 21.Milline ülesanne on soojusmasinas soojendil? Anda töötavale kehale juurde tööks vajalikku energiat. 22
tehakse gaasi siseenergia arvelt 18. Miks ei ole võimalik ehitada sellist masinat, mis teeks tööd ilma, et ta vajaks selleks täiendavat energiat? Sest, tööd saab teha ainult gaasi siseenergia kahanemise arvelt 19. Milline gaasiga toimuv soojuslik protsess on gaasi töö seisukohalt energeetiliselt kõige kasulikum? Põhjenda! Ma arvan et isotermiline protsess.. Kui isotermilises protsessis gaas paisub, siis läheb kogu soojus gaasi tööks. 20. Miks ei ole võimalik kasutada soojusmasinates ainult gaasi isotermilist paisumist? 21. Mida tuleb gaasiga teha, et gaasile antavat soojust oleks võimalik pikema aja jooksul muuta mehhaaniliseks tööks? 22. Mida nimetatakse soojusmasinateks? Seadeldisi, kus soojus muundatakse tsüklisliste protsesside käigus mehaaniliseks tööks. 23. Millistest osadest soojusmasin koosneb? Töötav keha, soojendi, jahuti 24. Milline ülesanne on soojusmasinas soojendil? Anda töötavale kehale juurde tööks vajalikku energiat 25
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. Positiivne ja negatiivne laeng. Elementaarlaeng. Elektriliselt isoleeritud süsteem. Laengu jäävuse seadus. Laetud keha, punktlaeng. Coulomb'i seadus. Elektriväli. Elektrivälja tugevus
Kütuse põlemisel auto sisepõlemismootori silindris õhk kuumeneb ja õhu rõhk kasvab. Suure rõhu mõjul hakkab kolb kulgevalt liikuma. Kolvi kulgliikumine muundatakse väntvõlli abil pöörlemiseks, mis kantakse hammasrataste ja võllide abil üle auto veoratastele. Seega muundub kütuse põlemisel vabanenud energia kuumade gaaside siseenergiaks ja see omakorda auto kulgliikumise mehaaniliseks energiaks. Nii muundub energia ka auru- ja gaasiturbiinides, reaktiivmootorites jt soojusmasinates. 35 14. Soojusmasina kasutegur Soojusmasina kasuteguriks nimetatakse selle masina poolt tehtud töö A' ja soojendilt saadud A' Q1 - Q2 soojushulga Q1 suhet: = ehk = . Q1 Q1 Soojusmasina maksimaalne kasutegur ei sõltu masina konstruktsioonist ega töötavast kehast ja T1 - T2
Joonis 12a. Adiabaatse protsessi kujutamine Ts-diagrammil. Adiabaatsel paisumisel kulgeb joon ülalt alla, komprimeerimisel aga alt üles. Joonistades läbi protsessi algpunkti (temperatuuri intervallis T1-T2) isohoor-ja isobaarjoone, võime Ts- diagrammilt otseselt määrata protsessis esinevad siseenergia ja entalpia muutused. Siseenergia muutus u = l = u1-u2 = bd1ab, entalpia muutus i = lt = i1-i2 = ce1ac. 5.9. Polütroopne protsess. Reaalsed protsessid soojusmasinates, tulekahjudel ja plahvatustel toimuvad soojusvahetuse ja muutuvate parameetrite m, p, v ja T tingimustes, st muutuvad peaaegu kõik parameetrid. Need ei ole ei adiabaatsed ega isotermsed protsessid. Joonisel 13 on pv-koordinaadistikus m=konst tingimuses on need protsessid kujutatud isotermi (pv=konst) ja adiabaadi (pv=kkonst) vahel. Neid protsesse võib olla palju või siis üks protsess võib koosneda üksteisele järgnevatest eraldivõetavatest protsessidest
annaabi.ee 
