1. Termodünaamika on soojusnähtuste makrokäsitlus, mis tugineb kahele mittetõestavale printsiibile: termodünaamika esimesele ja teisele printsiibile. Termodünaamika on teadusharu, mis käsitleb soojusülekandega seotud kõige üldisemaid seaduspärasusi. 1.printsiip väljendab sisuliselt energia jäävuse seadust. Kui soe ja külm keha kokkupanna siis mingi aja jooksul võrdsustub temperatuur. 2.printsiip. Looduses kulgevad iseeneslikud protsessid kindlas suunas. Soojus ülekanne toimub iseeneslikult soojemalt kehalt külmemale 2. Gaasi töö valem: A = p·V Gaasile mõjuvate välisjõudude töö valem: A = -p·V Kuidas gaasi poolt tehtud töö sõltub temale antud soojushulgast: 1
2. Keha siseenergia Koosneb aineosakeste kineetilisest ja potentsiaalsest energiast. Kineetiline energia: · Kõik aineosad on pidevas liikumises; · Iga liikuv aineosake omab kineetilist energiat; · Liites kokku osakeste kineetilise energia, saame kogu kineetilise energia. Potentsiaalne energia: · Vastastikmõjus olevad osakesed omavad potentsiaalset energiat. Siseenergia suurusest sõltub keha temperatuur. Keha siseenergia tööd saab muuta mehaanilise töö ja soojusülekandega. Soojushulgaks nimetatakse keha siseenergia hulka, mis kandub ühelt kehalt teisele või vastupidi. Soojushulk on füüsikaline suurus. Selle tähis on Q. Soojushulka mõõdetakse kalorites. 1 kalor on soojushulk, mis on vajalik 1 grammi vee temperatuuri tõstmiseks 1 kraadi võrra. Soojushulka mõõdetakse dzaulides (J). 1 cal = 4,2 J 1kcal = 4 KJ 3. Soojusülekanne Soojuskiirgus Konvektsioon Soojusjuhtivus
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 suur soojushulk tõstab ühikulise massiga keha temperatuuri ühe kraadi võrra. c= Q/ m t Q- soojushulk-1J c-aine erisoojus-1J/g*K m-keha mass- 1kg t- temp.muut- K Keha siseenergiat on võimalik muuta: · Mehaanilise tööga · Soojusülekandega Soojusmasinaks nim. siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet, milles iseloomustab energia muutumist mehaaniline töö. Soojusmasina kasuteguri näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast muundab masin kasulikuks tööks. - soojusmasina kasutegur- 1J Q1 - Q2 = 100% Q1- sisse antav soojushulk- 1J Q1 Q2- jahuti antav soojushulk- 1J Akas-töö kasutegur- 1J Akas = Q1 -Q2
7. Millistest parameetritest sõltub gaasi rõhk? 8. Mida tähendab, et rõhk on 10 Pa? 1m2 mõjub 10 N suurune jõud 9. Molekulaarkin. teooria põhivõrrand. Nimeta võrrandis olevate suuruste tähised ja ühikud. p = 1/3 x mo x n x v2 p – Pa ; mo – kg ; n – osakest/m2 ; v2 – m/s Mis on keha siseenergia? Molekulide kineetilise energia ja potensiaalse energia summa U = Ek + Ep 10. Kuidas saab keha siseenergiat muuta? soojusülekandega mehaanilise tööga 11. Mida näitab Boltzmanni konstant? Näitab, kui palju muutub 1 molekuli energia, kui temperatuur muutub 1C võrra 12. Mis on temperatuur? Füüsikaline suurus, mis iseloomustab süsteemi või keha soojusastet 13. Miks on molekulide liikumise keskmise kineetilise energia mõõduks temperatuur? Temperatuuri muutumisel muutub nende liikumiskiirus ja see mõjutab E k 14. Mis iseloomustab absoluutset nulltemperatuuri?
PT 12 küsimused Puidu kuivatamine ja kaitse 1. Millepärast tuleb puitehitust konstruktiivselt kaitsta? Et puit ei kahjustaks ja ei tekiks seen kahjustusi 2. Võrdle vaakum- ja surveimmutust. Vaakumis- kuivatus konvektiivse soojusülekandega, kuivatus pideva kuumusega Surveimmutus- hüdreerib vee välja puidust 3. Kuidas liigitatakse puitu kahjustavad seened. *Puitu lagundavad seened *Puitu moonutavad seened 4. Mida vajavad puiduseened arenguks. Sootsat keskkonda ja palju niiskust 5. Puidu vastupidavus liigitus mädanikele. Tugevad, keskmised ja nõrgad 6. Aplitseerimine mis see on? Puidu aplitseerimine on immuti puitu süstimine 7. Impelvardad kus kasutataks ja kuidas need mõjuvad?
1.Mis juhtub aineosakestega keha soojendamisel või jahutamisel? Soojenemise/ jahtumise tulemusena suureneb/väheneb aineosakeste kineetiline energia. 2.Mis on keha siseenergia? Keha siseenergia on aineosakeste kineetilise ja potentsiaalse energia summa. 3.Millest sõltub keha siseenergia aineosakeste seisukohalt? Keha siseenergia sõltub aineosakeste liikumise kiirusest ja nende vastastikusest asendist. 4.Millistel viisidel saab muuta keha siseenergiat? Keha siseenergiat saab muuta töö- ja soojusülekandega. 5.Millisel juhul muutub keha siseenergia? Keha siseenergia muutub temperatuuri muutumisel ja aine oleku muutmisel. 6.Mida nimetatakse soojushulgaks (Q) ja mis ühikutes seda mõõdetakse (2 ühikut ja nende omavaheline seos)? Soojushulgaks nim. keha siseenergia hulka, mis kandub sellelt kehalt teisele kehale või teiselt kehalt antud kehale. Ühikud 1J ja 1cal. 1cal= 4,27 J. 7.Mida tähendab soojushulga ühik 1 kalor?
Termodünaamika alused Termodünaamika kirjeldab ainete omadusi ilma aine siseehitusse tungimata. Kasutab makroparameetreid ja termodünaamika aluseks on põhiseadused ehk printsiibid. Siseenergiaks nimetatakse aine molekulide kineetilise ja potsensiaalse energia summat. Siseenergiat saab muuta mehaanilise tööga või soojusülekandega. Soojusülekandes levib siseenergia soojemalt kehalt külmemale. Soojema keha siseenergia väheneb ja külmema kehal suureneb. Soojusülekanne kestab seni kuni temperatuurid on ühtlustunud. Soojusülekande liigid: konvektsioon- sü, kus energia levib gaasi või vedeliku liikumise tõttu. Soojusjuhtivus- sü, kus energia levib ühelt aineosakeselt teisele molekulide liikumise tõttu, ilma et keha ümber paikneks.
Võrrand: pV=m/M RT *Isoprotsessid? Iseloomusta+ülesanne. Isoprotsessid on sellised gaasi parameetrite muutused, kus üks neist parameetritest jääb muutumatuks. *Mikro ja makroparameetrid? Mikroparomeetrid on füüsikalised suurused, mis kirjeldavad ainet keha molekulaartasandil. Makroparameetrid on füüsikalised suurused, mis kirjeldavad keha tervikuna. *Kuidas saab siseenergiat muuta? Siseenergiat saab muuta soojusülekandega või tehes mehaanilist tööd. *Termodünaamika I ja II printsiip? I printsiip: siseenergia muut on võrdne kehale antud soojushulga ja väliste jõudude poolt tehtud töö summaga. II printsiip: soojus ei saa iseeneslikult minna külmemalt kehalt soojemale. *II printsiibi seos loodushoiuga. II printsiip määrab protsesside suuna. *Millest sõltub töö gaasi paisumisel? Valem+ülesanne. Töö gaasi paisumisel sõltub temperatuurist
Kehad koosnevad molekulidest, mis on pidevas soojusliikumises ning mõjutavad üksteist tõmbe- ja tõukejõududega. Kui keha liigub siis omab ta kineetilist energiat. Kui keha on teiste kehadega vastastikmõjus, siis annab ta potentsiaalset energiat. 2. Mida nimetatakse keha siseenergiaks? Keha koostisosakeste kineetiliste ja potentsiaalsete energiate summat nimet. KEHA SISEENERGIAKS 3. Millised on kaks moodust keha siseenergia muutmiseks? Soojusülekandega ja mehhaanilise tööga. 4. Loetle soojusülekande kolm liiki. Soojusjuhtivus, konvektsioon, soojuskiirgus. 5. Millega on määratletud soojusülekande suund? Soojusülekandel antakse energiat alati kõrgema temperatuuriga madalama temperatuuriga kehale. 6. Kui kaua saab soojusülekanne kesta? Soojusülekanne kestab kuni sellest osa võtvate kehade temp. on võrsustunud. 7. Milline on soojusjuhtivuse toimemehhanism? Soojus liigub erinevates materjalides edasi erineva kiirusega
Energia võetakse ümbritsevast keskkonnast. Gaas surutakse kokku energia neeldub ja 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.
Energia võetakse ümbritsevast keskkonnast. Gaas surutakse kokku – energia neeldub ja 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.
Protsessiga kaasnevalt tõusis aatomite temperatuur järsult rohkem kui 600 millisekundiks mõne miljardiku kraadini alla absoluutse nulli. "Teatud mõttes küllastab protsess süsteemi energiaga. Pärast järsku muutust ei ole aatomid enam tava-, vaid kõrgeima energiaga olekus," lisas füüsik.Töörühm leidis, et loodud negatiivse temperatuuriga süsteem oli sama stabiilne kui selle positiivse temperatuuriga analoog. Ainuke probleem selle säilitamisega on seotud loomuliku soojusülekandega. Sarnaselt oleks antiaine tegelikult täielikult stabiilne, kui sellel puuduks võimalus ainega kohtuda. Absoluutne temperatuur Absoluutne temperatuur (tähis T) on temperatuur, mida loetakse absoluutsest nullpunktist. Mõiste võttis kasutusele 1848. aastal William Thomson (lord Kelvin). Absoluutse temperatuuri mõõtühik on kelvin ja tähiseks on K. Absoluutse temperatuuri T ja Rahvusvaheline temperatuuriskaala ehk Celsiuse skaalaga määratud temperatuuri t vahel kehtib seos:
19. Mikro ja makro parameetrid ? Mikroparomeetriteks nimetatakse füüsikalisi suurusi, mis kirjeldab ainet keha molekulaartasandil, on seotud molekulide ja nende liikumisega. Makroparomeetriteks nimetatakse füüsikalisi suurusi, mis kirjeldavad keha tervikuna. Mass, ruumala, rõhk, temperatuur ja tihedus on olekuparomeetrid, st, et kui 1 neist muutub, muutub kindlasti vähemalt 1 veel. 20. Kuidas saab siseenergiat gaasides muuta ? Soojusülekandega või tehes mehaanilist tööd 21. Termodünaamika I ja II printsiip ? II printsiibi seos loodushoiuga ? I Printsiip väidab, et süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemisiseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. II Printsiip määrab protsesside suuna: üks võimalikest sõnastustest: soojus läheb alati soojemalt kehalt külmemale kehale. 22. Millest sõltub töö gaasi paisumisel ? v + ü !! Temperatuurist
See tähendab, et laine allikas on kaugel ja lained jõuavadki sealt pärinevatena kaldaga risti kohale. 23. Miks auru tekitatud põletushaav on tunduvalt tugevam ja valusam kui keeva veega tekitatu? Järgnev põhjendus on paras ila tegalt: Üks selgitus oleks, et keev vesi auruks teha, on tarvis veel täiendavat soojushulka Q=m , see tähendab, et aurul on rohkem energiat kui keeval veel. Kui aur satub nahale, siis annab ta soojusülekandega oma energia ära ja teeb rohkem kahju kui keev vesi. Võib mõelda veel nii, et auru molekulid liiguvad kiiremini (sest neil on rohkem energiat) kui vee molekulid ja löövad tugevamini vastu rakke, kahjustades neid rohkem. 24. Kas võib temperatuuri muutmata viia ainet vedelasse olekusse? Kuidas seda teha? Kui aine temperatuur on madalam aine kolmikpunkti omast, siis ei saa rõhku tõstes või langetades läheb aine
olekuparameeter ei muutu. 48. Mikro ja makro parameetrid?- Mikroparomeetriteks nimetatakse füüsikalisi suurusi, mis kirjeldab ainet keha molekulaartasandil, on seotud molekulide ja nende liikumisega. Makroparomeetriteks nimetatakse füüsikalisi suurusi, mis kirjeldavad keha tervikuna. Mass, ruumala, rõhk, temperatuur ja tihedus on olekuparomeetrid, st, et kui 1 neist muutub, muutub kindlasti vähemalt 1 veel. 49. Kuidas saab siseenergiat gaasides muuta?- Soojusülekandega või tehes mehaanilist tööd. 50. Termodünaamika I ja II printsiip? II printsiibi seos loodushoiuga?- I Printsiip väidab, et süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemisiseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. II Printsiip määrab looduslikeprotsesside suuna: üks võimalikest sõnastustest: soojus läheb alati soojemalt kehalt külmemale kehale. 51. Millest sõltub töö gaasi paisumisel? valem+ ül.- Temperatuurist
olekuparameeter ei muutu. 51. Mikro – ja makro parameetrid?- Mikroparomeetriteks nimetatakse füüsikalisi suurusi, mis kirjeldab ainet keha molekulaartasandil, on seotud molekulide ja nende liikumisega. Makroparomeetriteks nimetatakse füüsikalisi suurusi, mis kirjeldavad keha tervikuna. Mass, ruumala, rõhk, temperatuur ja tihedus on olekuparomeetrid, st, et kui 1 neist muutub, muutub kindlasti vähemalt 1 veel. 52. Kuidas saab siseenergiat gaasides muuta?- Soojusülekandega või tehes mehaanilist tööd. 53. Termodünaamika I ja II printsiip? II printsiibi seos loodushoiuga?- I Printsiip väidab, et süsteemile juurdeantav soojushulk läheb süsteemisiseenergia suurendamiseks ja süsteemi poolt välisjõudude vastu tehtavaks tööks. II Printsiip määrab looduslikeprotsesside suuna: üks võimalikest sõnastustest: soojus läheb alati soojemalt kehalt külmemale kehale. 54. Millest sõltub töö gaasi paisumisel? valem+ ül.- Temperatuurist
elektrivälja tugevus, B on magnetiline indukstioon, q on osakeste laeng, v on osakese kiirus. Kui osake liigub magnetväljas (st E=0), siis saab Lorentzi jõu suunda määrata vasaku käe reegli abil. 8. Kivi muutub veest võttes raskemaks, sest atmosfääri tihedus on väiksem kui vee oma, seega kivile mõjuv üleslükkejõud formula väheneb. 9. Keev vesi auruks teha, on tarvis veel täiendavat soojushulka, st, et aurul on rohkem energiat kui keeval veel. Kui aur satub nahale, siis annab ta soojusülekandega oma energia ära ja teeb rohkem kahju kui keev vesi. Võib mõelda veel nii, et auru molekulid liiguvad kiiremini (sest neil on rohkem energiat) kui vee molekulid ja löövad tugevamini vastu rakke, kahjustades neid rohkem. 6.PILET 1. Ühtlane liikumine a=0 V=const. Keha sirgjooneline liikumine, mille puhul keha massikese või masspunkt läbib liikumise kestel ajavahemike jooksul võrdsed teepikkused., s = vt. 2
Siseenergiaks nimetatakse TD parameetrit, mis on võrdeline absoluutse temperatuuriga. Tähis U, Ühik 1J U = CT U siseenergia muut 1J C võrdetegur, mis sõltub erisoojusest ja keha massist soojusmahtuvus T temperatuurimuut 1K Siseenergia levimist ühelt kehalt teisele nimetatakse soojusülekandeks. Siseenergiat saab muuta soojusülekandega või mehaanilist tööd tehes. SOOJUSMASIN Soojusmasin on masin, kus siseenergia muundub mehaaniliseks energiaks. Soojusmasina põhiosadeks on soojendi, jahuti ja töötav keha. Q1 Q2 SOOJENDI T1 TÖÖTAV KEHA JAHUTI T2 A = Q1 - Q2 Töötav keha saab soojendilt soojushulga Q1. Osa sellest muundub mehaaniliseks energiaks soojusmasin teeb tööd, osa kandub jahutisse
26 SOOJUSKAO HINDAMINE ARVUTUSTEGA Soojusvool läbi piirdetarindi osade sõltub nende pindalast A (m2), soojusläbikande tegurist U (W/m2*K) Soojusülekanne läbi massiivsete seinte on aeglane, läbi akende ja läbi piirdetarindi lekkiva õhuga aga kiire (iga välistemperatuuri või vabasoojuse muutus mõjutab soojuskadu peaaegu hetkeliselt). Soojuse kadu soojusülekandega = U*A (t2-t1) Soojuse kadu infiltratsiooniga = L*p*c(t2-t1) Vabasoojuse mõju tasakaaluolekus (t2-t1)=Fvs/(U*A + L*p*c) _________________________________________________ *TÄHISED: U-soojusläbikande tegur, A piirde pind (m2), L õhuvool läbi piirdetarindi (m3/s); P-õhu tihedus (kg/m3); c-õhu erisoojus (KJ/(Kg*K)), T2- T1 temperatuuride vahe, Fvs-piiretest, el.seadmetest ja inimestest tulev vabasoojus.
Vedelikke iseloomustab nn pindpinevusjõud. Tänu sellele, et vedelikes on osakestevahelised kaugused väiksemad kui gaasis, siis üritavad kõik vedelik võtta kuju, mille korral maksimaalne hulk molekule oleks ümbritsetud teiste molekulidega. St, keha üritab võtta kuju, mille korral antud ruumala puhul oleks minimaalne pindala. 30 IV Termodünaamika alused 4.1. Soojusmasin. Soojusmasina kasutegur Vaatle siinkohal olid soojusülekandega seonduvad protsesse ja seaduspärasusi. Termodünaamika uuris alguses, kuidas muuta soojust tööks, st. kuidas muuta siseenergia (auru energia) mehaaniliseks tööks. Sellest on tuletatud üldised termodünaamika seaduspärasused, mida rakendatakse nii füüsikas, keemias, bioloogias ning tehnikas. Termodünaamika uurimisvaldkonna alla ei kuulu kehade molekulaarne struktuur ja siseehitus. Klassikalise termodünaamika aluseks on 2 printsiipi (vahel tuuakse neid siiski 3).
Selles töös formuleeriti esimesena termodünaamika teine seadus. 19.sajandi 40-ndatel aastatel J.R.Mayer, J.P.Joule ja H.Helmholtz uurides eksperimentaalselt mehaanilise töö ja soojuse vastastikust vahekorda, määrasid soojuse mehaanilise ekvivalendi arvväärtuse. See andis aluse termodünaamika esimese seaduse formuleerimiseks. Tehniline termodünaamika on baasiks mitmetele uute energiate tootmisviiside väljatöötamisel ja täiustamisel Tehniline termodünaamika koos soojusülekandega annab kõigile soojustehnilistele distsipliinidele teoreetilised alused. Õppematerjali I osas antakse algteadmisi tehnilisest termodünaamikast, mis on vajalikud soojuse olemuse ja soojustehnilistes seadmetes toimuvate protsesside mõistmiseks. 1. PÕHIMÕISTED. IDEAALSETE GAASIDE OMADUSED. 1.1. Termodünaamiline süsteem ja väliskeskkond. Termodünaamika mõistete ja seaduste käsitlemisel on oluline tähtsus termo-dünaamilise süsteemi ja väliskeskkonna mõistetel.
annaabi.ee 
