Munka- és energiatermelés. Bányai István

Hasonló dokumentumok
Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

Munka- és energiatermelés November 26. Bányai István

Termodinamikai bevezető

A TERMODINAMIKA I. AXIÓMÁJA. Egyszerű rendszerek egyensúlya. Első észrevétel: egyszerű rendszerekről beszélünk.

Hőtan I. főtétele tesztek

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 20.

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 27.

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

Az energia bevezetése az iskolába. Készítette: Rimai Anasztázia

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Termodinamika. Belső energia

Az energia. Energia : munkavégző képesség (vagy hőközlő képesség)

Megjegyzések (észrevételek) a szabad energia és a szabad entalpia fogalmához

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

Kvantum termodinamika

1. Mi a termodinamikai rendszer? Miben különbözik egymástól a nyitott és a zárt termodinamikai

Hőtan főtételei. (vázlat)

2. (d) Hővezetési problémák II. főtétel - termoelektromosság

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

Orvosi Fizika 11. Transzportfolyamatok termodinamikai vonatkozásai. Dr. Nagy László

A munkavégzés a rendszer és a környezete közötti energiacserének a D hőátadástól eltérő valamennyi más formája.

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

Spontaneitás, entrópia

Termodinamika (Hőtan)

Követelmények: f - részvétel az előadások 67 %-án - 3 db érvényes ZH (min. 50%) - 4 elfogadott laborjegyzőkönyv

Előszó.. Bevezetés. 1. A fizikai megismerés alapjai Tér is idő. Hosszúság- és időmérés.

Spontaneitás, entrópia

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

Előzmény: TD módszer, hőmérséklet, I. főtétel / ideális gáz, speciális állapotvált

ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN

2. Energodinamika értelmezése, főtételei, leírási módok

f = n - F ELTE II. Fizikus 2005/2006 I. félév

Műszaki termodinamika I. 2. előadás 0. főtétel, 1. főtétel, termodinamikai potenciálok, folyamatok

A TételWiki wikiből 1 / 17

6. Termodinamikai egyensúlyok és a folyamatok iránya

Kérdések Fizika112. Mozgás leírása gyorsuló koordinátarendszerben, folyadékok mechanikája, hullámok, termodinamika, elektrosztatika

A természetes folyamatok iránya (a folyamatok spontaneitása)

ELTE II. Fizikus, 2005/2006 I. félév KISÉRLETI FIZIKA Hıtan 9. (XI. 23)

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

1. feladat Alkalmazzuk a mólhő meghatározását egy gázra. Izoterm és adiabatikus átalakulásokra a következőt kapjuk:

A termodinamika törvényei

Makroszkópos tulajdonságok, jelenségek, közvetlenül mérhető mennyiségek leírásával foglalkozik (például: P, V, T, összetétel).

A kémiai és az elektrokémiai potenciál

Feladatlap X. osztály

Légköri termodinamika

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI. Termodinamika. Név: Azonosító: Helyszám: Munkaidő: 80 perc I. 50 II. 50 ÖSSZ.: 100. Javította: Képzési kódja:

A termodinamika alapfogalmai

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

8. Belső energia, entalpia és entrópia ideális és nem ideális gázoknál

rendszer: a világ általunk vizsgált, valamilyen fallal (részben) elhatárolt része környezet: a világ rendszert körülvevő része

A TERMODINAMIKA II., III. ÉS IV. AXIÓMÁJA. A termodinamika alapproblémája

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

összetevője változatlan marad, a falra merőleges összetevő iránya ellenkezőjére változik, miközben nagysága ugyanakkora marad.

Carnot körfolyamat ideális gázzal:

Munkaközegek. 4. előadás körfolyamatok (Carnot, Rankine)

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

A Fenntartható fejlődés fizikai korlátai. Késíztette: Rosta Zoltán Témavezető: Dr. Martinás Katalin Egyetemi Docens

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 2.

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből december 8. Hővezetés, hőterjedés sugárzással

TANMENET FIZIKA. 10. osztály. Hőtan, elektromosságtan. Heti 2 óra

Visy Csaba Kredit 4 Heti óraszám 3 típus AJÁNLOTT IRODALOM. P. W. Atkins: Fizikai kémia I.

Ez mit jelent? Ahány könyv annyi interpretáció, annyi diszciplína kerül bele.

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

Műszaki hőtantermodinamika. Műszaki menedzsereknek. BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék

Sztehlo Gábor Evangélikus Óvoda, Általános Iskola és Gimnázium. Osztályozóvizsga témakörök 1. FÉLÉV. 9. osztály

Termodinamika. Tóth Mónika

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

FELADATGYŰJTEMÉNY ÉS SEGÉDLET A MŰSZAKI HŐTAN I. (TERMODINAMIKA) C. TÁRGYHOZ

Vizsgatémakörök fizikából A vizsga minden esetben két részből áll: Írásbeli feladatsor (70%) Szóbeli felelet (30%)

Munkaközegek. 6. előadás körfolyamatok (Flash, trilateral flash, szerves flash, Otto; zárt Otto, Stirling)

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

FIZIKA KÖZÉPSZINTŐ SZÓBELI FIZIKA ÉRETTSÉGI TÉTELEK Premontrei Szent Norbert Gimnázium, Gödöllı, május-június

Elméleti fizika IV. Termodinamika és statisztikus fizika. Hraskó Péter. Pécs, 1999.

Kompresszorok energetikai és üzemviteli kérdései Czékmány György, Optimus Plus Kft.

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

TRANSZPORT FOLYAMATOK MODELLEZÉSE

Fizika vizsgakövetelmény

Mérnöki alapok 8. előadás

TANTÁRGYI ADATLAP. Mechatronika/Mechatronikus mérnök Végzettség

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

Kapcsolt energiatermelés a Kelenföldi Erőműben. Készítette: Nagy Attila Bence

Fizika. Fizika. Nyitray Gergely (PhD) PTE PMMIK március 6.

A hőtan fejlődése az energiamegmaradás törvényének felfedezéséig

A termodinamikai rendszer energiája. E = E pot + E kin + U E pot =m g h E kin =½m v². U = U 0 + U trans + U rot + U vibr + U khat + U gerj

Termokémia, termodinamika

TERMODINAMIKA GYAKORLATI FELADATOK GYŰJTEMÉNYE ÉS SEGÉDLET HALLGATÓI VÁLTOZAT

Termodinamika. Tóth Mónika

Evans-Searles fluktuációs tétel

Schifter Ferenc- Tolvaj Béla ÉPÜLETENERGETIKA. Nemzeti Tankönyvkiadó, Budapest, 2011.

Termodinamika. Gázok hőtágulása, gáztörvények. Az anyag gázállapota. Avogadro törvény Hőmérséklet. Tóth Mónika.

SZBN Fizikai kémia 2017/18/2

Klasszikus zika Termodinamika III.

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

Energia. Energiamegmaradás törvénye: Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Az energia nem keletkezik, nem is szűnik meg, csak átalakul.

A fizika története (GEFIT555B, 2+0, 2 kredit) 2010/2011. tanév, 1. félév

Ideális gáz és reális gázok

Átírás:

Munka- és energiatermelés Bányai István

Joule tétele: adiabatikus munka A XIX. Sz. legnagyobb kihívása a munka Emberi erőforrás (rabszolga, szolga, bérmunkás, erkölcs?, ár!) Állati erőforrás (kevésbé erkölcssértő?, drága!) Gép (de akkor mi marad az embernek, ludisták) Adiabatikus munka Van olyan belső mennyisége a rendszernek, amely izolált körülmények között teljesen munkává alakul. du=-pdv W 12 =U 2 -U 1

Rendszer: Az I. főtétel (hő és munka fogalma) U U U du du du A B A B Ami munkavégzés történik, a dugattyú mozogása: diatermikus A B du du du dw A B Az A rendszer belső energiája: du du dw A B adiabatikus Mivel A merev falú csak energiaátadás történik: du dq dw A A A belső energia és a hő definíciója 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 3

Tanulságok Zárt rendszer belső energiája dua dqa dw A végzett munka már attól függ van-e pl. surlódás, mert az környezetbe megy!! Biztatás dw 0 dq 0 du 0 dw dq Mégis csak lehet körfolyamatban munkát nyerni, ha az nem adiabatikus

A második főtétel Környezetétől elszigetelt rendszer entrópiája csak nőhet, ha benne valós (irreverzíbilis) folyamatok játszódnak le. dq ds rev 0 T Tankönyvi példa: dugattyú izolálva, de a külső nyomás kisebb mint a belső benne tökéletes gázzal. (Itt a kiszámítás nagyon fontos, mert az adiabatikus folyamatokban a kicserélt hő zérus. Mivel az entrópia állapotfüggvény így egy más folyamattal helyettesítjük) De ezzel nem sokra megyünk!(?) 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 5

Kelvin tétele (II. főtétel) Nem készíthető olyan eszköz, amely körfolyamatban munkát végez, miközben a környezetét (azaz a hőtartályt) hűti. (Nincs 100 %-os hatásfokú gép) Nem készíthető olyan hűtőgép, amely munkavégzés nélkül hűt (Clausius)

Kelvin tétele (eredeti) Lehetetlen olyan élettelen anyagi eszköz készítése, amely mechanikai munkát végez úgy, hogy bármilyen részét egy anyagnak hidegebbre hűt, mint a környezet leghidegebb pontja. (hajózás) (d W ) 0 T Az, hogy a körintegrál reverzíbilis folyamatban zérus, a azt jelenti, hogy létezik egy állapot függvény, amely teljesen munkává alakítható. Ez az izoterm termodinamikai potenciál, vagy szabad energia. (d W) (d F) T T

Az elegancia (Carathédory, 1909) Vannak olyan állapotok, amelyek egy homogén rendszerben, adiabatikus úton nem érhetők el, akár reverzíbilis, akár irreverzíbilis módon vezetjük a folyamatot. Legyen egy kétlépéses körfolyamat benne egy (1)-es és egy (2)-es állapot. Az első lépésben izoterm módon jussunk el (1)-ből a (2)-be: U 2 U1 U Q1,2 W1,2 Majd adiabatikus (Q =0) úton vigyük vissza a rendszert (2)-ből (1)-be. U1 U 2 U W2,1 W dw W W Q 1,2 2,1 12 Ez azonban nem lehetséges, mert tulajdonképpen egy hőtartályt hűtünk, és körfolyamatban munkát végzünk.

Az ideális hőerőgép Mechanikai sík, azaz a munkát mutatja T m T m T a A hatásfok 1, ha T a = 0 0 ha T a = T m 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 9

Energia sík T T 1 d W W ( T T ) S 2 1 1 2 d W ( T T ) S T 2 S S Clausius: Nem lehet olyan gépet építeni, amely körfolyamatban üzemel, hőt vesz fel, azt teljesen munkává alakítva visszatér a kezdeti állapotba úgy, hogy nem ad le hőt egy hidegebb hőtartálynak (1-es hatásfok) T=0 (1865) 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 10

Munkák II, egyéb gépeink, (Gibbs) a nyitott rendszerek du d Q + dw reverzíbilis, p áll: du TdS pdv Fdl U dq dn e i i du TdS pdv Fdl U dq dn dg e i i dh TdS Fdl U dq dn dg e i i Elemek: töltés áramlása feszültség között U e dq Ember: anyagáram kémiai potenciál között Hőerőgép: entrópia áramlása hőmérsékletkülönbség között 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 11

Kémiai gép n Fdl dn dg i i n Ahol a mechanika munka az izom összehúzódása, az ok pedig anyagáram két különböző kémiai potenciálú állapot között. F l

Hőerőgép I.: gőzgép A Töltés (p 1 ) B p 1 T 1 izoterm izobár kazán C turbina(dugattyú) p 2 T 1 hűtő kondenzátor D p 2 T 2 E tápszivattyú http://science.howstuffworks.com/transport/enginesequipment/steam1.htm 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 13

Dugattyús gőzgép és működési diagramja A töltés (izobár) B expanzió (adiabatikus) p friss gőz be (nyomásugrás fel) C fáradt gőz ki (nyomása leesik) D E dugattyú kiszorítja a gőzt (izobár) Mechanikai hatásfok 90 %, a termikus hatásfok 15% V 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 14

Robbanó motorok (gázgépek) B 1.Szívás: benzin levegő be E A 2. Sűrítés: két szelep zárva A B 3. Munkaütem: robbanás B C D 4.Kipuffogás D A http://auto.howstuffworks.com/engine1.htm 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 15

C Munkadiagram p robbanás B sűrítés munkvégzés D kipuffogás E szívás A V V e /V a =1/6 p b /p c = 10/30(bar) T c = 1500 o C, T d = 600 Hat. fok= 50 % (Carnot 80 %) 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 16

Dízel motor http://www.ohio.edu/mechanical/thermo/intro/chapt.1_6/chapter3c.html

Üzemanyag (mivel fejlesztjük a hőt) 2013.01.11. Környezeti fizikai kémia 18

Magfúzió

Példa a fúzióra Ehhez Bethe számításai szerint a hidrogénatomok hőmérsékletét 100 millió C fölé kell emelni, és olyan kis térrészbe összenyomni, hogy a hidrogénatomok összeütközzenek és hélium jöjjön létre (1939) Spitzer (Princeton) mágneses térrel 0,5 s-ig képes volt létrehozni fúziót.