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

Hasonló dokumentumok
TRANSZPORT FOLYAMATOK MODELLEZÉSE

Digitális tananyag a fizika tanításához

KÉPZÉS: 2N-00 2N-0E 2NK00 2LK00

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

Műszaki hőtan I. ellenőrző kérdések

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

MŰSZAKI HŐTAN I. 1. ZÁRTHELYI

Termodinamika. Belső energia

I. kérdéscsoport: Termodinamikai modellek

Hőtan I. főtétele tesztek

BME Energetika Tanszék

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

6. Termodinamikai egyensúlyok és a folyamatok iránya

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

Légköri termodinamika

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

MŰSZAKI TERMODINAMIKA 1. ÖSSZEGZŐ TANULMÁNYI TELJESÍTMÉNYÉRTÉKELÉS

Termodinamikai bevezető

Gáztörvények tesztek

Gáztörvények tesztek. 2. Azonos fajtájú ideális gáz különböző mennyiségei töltenek ki két hőszigetelt tartályt. Az egyik

Termodinamika (Hőtan)

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

Feladatlap X. osztály

1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből

1 Műszaki hőtan Termodinamika. Ellenőrző kérdések-02 1

ALKALMAZOTT MŰSZAKI HŐTAN

Mivel foglalkozik a hőtan?

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

MŰSZAKI TERMODINAMIKA Feladatgyűjtemény

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (limitációk) Fókusz Légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

Termodinamika. 1. rész

KÉPZÉS: 2N-00 2N-0E 2NK00 2LK00

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

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

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

BME Energetika Tanszék

KÉPZÉS: 2N-00 2N-0E 2NK00 2LK00

TERMIKUS KÖLCSÖNHATÁSOK

BME Energetika Tanszék

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

KÉPZÉS: 2N-00 2N-0E 2NK00 2LK00

Gázok. 5-7 Kinetikus gázelmélet 5-8 Reális gázok (korlátok) Fókusz: a légzsák (Air-Bag Systems) kémiája

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

A termodinamika törvényei

Ideális gáz és reális gázok

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Munka- és energiatermelés. Bányai István

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

MMK Auditori vizsga felkészítő előadás Hő és Áramlástan 2.

4. Jellegzetes állapotváltozások; leírásuk: p-v, T-S, H-S diagramokban

Környezeti kémia: A termodinamika főtételei, a kémiai egyensúly

Feladatok gázokhoz. Elméleti kérdések

Atomok. szilárd. elsődleges kölcsönhatás. kovalens ionos fémes. gázok, folyadékok, szilárd anyagok. ionos fémek vegyületek ötvözetek

TÖBBKOMPONENS RENDSZEREK FÁZISEGYENSÚLYAI II. Ismerjük fel, hogy többkomponens fázisegyensúlyokban a folyadék fázisnak kitüntetett szerepe van!

Feladatok gázokhoz (10. évfolyam) Készítette: Porkoláb Tamás

Az előadás vázlata: Állapotjelzők: Állapotjelzők: Állapotjelzők: Állapotjelzők: nagy közepes kicsi. Hőmérséklet, T tapasztalat (hideg, meleg).

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

Hőtan 2. feladatok és megoldások

1. előadás. Gáztörvények. Fizika Biofizika I. 2015/2016. Kapcsolódó irodalom:

Tornyai Sándor Fizikaverseny Megoldások 1

A van der Waals-gáz állapotegyenlete és a Joule Thompson-kísérlet Kiegészítés fizikus hallgatók számára

Klasszikus zika Termodinamika I.

71. A lineáris és térfogati hőtágulási tényező közötti összefüggés:

Szakmai fizika Gázos feladatok

Fizika minta feladatsor

Kvantum termodinamika

BME Energetika Tanszék

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

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

2. A hőátadás formái és törvényei 2. A hőátadás formái Tapasztalat: tűz, füst, meleg edény füle, napozás Hőáramlás (konvekció) olyan folyamat,

Művelettan 3 fejezete

Kémiai reakciók sebessége

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

A kvantummechanika kísérleti előzményei A részecske hullám kettősségről

Bevezető megjegyzések

Bevezetés és gyakorlati tanácsok Az első lépés minden tudomány elsajátítása felé az, hogy megértjük az alapjait, és megbízható tudást szerzünk

Osztályozó vizsga anyagok. Fizika

ATMH A: / A: / A: / B: / B: / B: / HŐTAN ÍRÁSBELI RÉSZVIZSGA Munkaidő: 150 perc. Dátum: Tisztelt Vizsgázó! Pontszám: SZ: J.V.: i.j.v.

Hőtan. A hőmérséklet mérése. A hő fogalma. PDF created with pdffactory trial version Szubjektív

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

MŰSZAKI TERMODINAMIKA Ideiglenes jegyzet

Értékelési útmutató az emelt szint írásbeli feladatsorhoz I.

Összefoglaló kérdések fizikából I. Mechanika

Újpesti Bródy Imre Gimnázium és Ál tal án os Isk ola

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

5. Állapotegyenletek : Az ideális gáz állapotegyenlet és a van der Waals állapotegyenlet

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

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

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

Hőtan főtételei. (vázlat)

Termokémia. Termokémia Dia 1 /55

A BELS ENERGIÁRA VONATKOZÓ ALAPVET EGYENLET. du=w+q

2011/2012 tavaszi félév 2. óra. Tananyag:

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

Dr. Író Béla HŐ- ÉS ÁRAMLÁSTAN

Elméleti kérdések 11. osztály érettségire el ı készít ı csoport

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

. T É M A K Ö R Ö K É S K Í S É R L E T E K

Mérnöki alapok 8. előadás

Átírás:

Műszaki hőtantermodinamika Műszaki menedzsereknek

Termodinamikai rendszer Meghatározott anyagmennyiség, agy/és Véges térrész. A termodinamikai rendszert a környezetétől tényleges agy elkézelt fal álasztja el. Ha a fal az anyag számára áthatolhatatlan, zárt termodinamikai rendszerről beszélünk. Ha a fal legalább egy anyagfajta számára áthatolható, a termodinamikai rendszer nyitott.

Kölcsönhatás a termodinamikai rendszer és a környezete között: Mechanikai: F erő munkája s úton; Termikus: T hőmérséklet munkája? Elektromos: U feszültség munkája Qe elektromos töltésen; Mágneses; Kémiai; Stb.

Kölcsönhatások milyensége a fal tulajdonságaitól függ

Állaotjelzők és szereük A rendszer termodinamikai szemontból lényeges tulajdonságai: Szereük a termodinamikai rendszer leírása (állaotának meghatározása), e mennyiségeket, azaz az állaotjelzőket egyensúlyi rendszerekre értelmezzük. (Termostatika!) Mérhető mennyiségek.

Fontosabb állaotjelzők a nyomás (), a hőmérséklet (T), a térfogat (V), a belső energia (U), az entalia (HU+V), az entróia (S), a tömeg (m), a fajtérfogat (V/m), a fajlagos belső energia (uu/m), a fajlagos entalia (hh/m), a fajlagos entróia (ss/m). a termodinamikai rendszert alkotó anyag i-edik komonensének koncentrációja (yi), a termodinamikai rendszert alkotó anyag i-edik komonensének kémiai otenciálja (i)

Az állaotjelzők csoortjai:. Extenzí állaotjelzők számértéke a termodinamikai rendszer tömegéel (terjedelméel) arányos. A teljes rendszerre onatkozó számértékük a részrendszerekre onatkozó számértékük összege. Ilyenek éldául a térfogat (V), a belső energia (U), az entalia (HU+V), az entróia (S), a tömeg (m). Egy részük megmaradási törényeknek eleget tesz, de l. az entróia nem.

Az állaotjelzők csoortjai:. Intenzí állaotjelzők számértéke a termodinamikai rendszer tömegétől (terjedelmétől) független. Egyensúly esetén a rendszer minden ontjában azonos értékűek. Ilyenek éldául a nyomás (), a hőmérséklet (T), a termodinamikai rendszert alkotó anyag i-edik komonensének kémiai otenciálja (i).

Az állaotjelzők csoortjai:. Fajlagos extenzí állaotjelzők tömegegységre onatkoztatott extenzí állaotjelzők. Ilyenek éldául a fajtérfogat (V/m), a fajlagos belső energia (uu/m), fajlagos entalia (hh/m) és a fajlagos entróia (ss/m). Az egyensúlyban léő rendszer egy-egy fázisában a fajlagos extenzí állaotjelző számértéke mindenütt ugyanakkora, de a különböző fázisokban különböző. A fajlagos extenzí állaotjelzők fázisonként olyan tulajdonságúak, mint az intenzíek, de ettől még nem intenzíek.

TDR (TERMODINAMIKAI RENDSZER) alatíusok A határoló faltól (ellenőrző felülettől) függően mere és adiatermikus (hőszigetelt): mere és diatermikus (hőátengedő): rugalmas és diatermikus (hőátengedő): rugalmas és adiatermikus (hőszigetelt): Minden esetben feltételezzük, hogy a TDR fala anyagot nem áteresztő és elektromágneses sugárzásokat tökéletesen leárnyékoló!

A fal mere és adiatermikus Lehetséges kölcsönhatások: Termikus és mechanikai kölcsönhatás nem lehetséges. Magára hagyott rendszer! Benne előbb-utóbb termodinamikai egyensúly jön létre. Állaotjelzők: Nem áltoznak! Mind az intenzí mind az extenzí állaotjelzők állandók.

A fal mere és diatermikus Lehetséges kölcsönhatások Termikus kölcsönhatás lehetséges. Változó állaotjelzők A nyomás és a hőmérséklet áltozhat, a térfogat és a fajtérfogat állandó. Állandó térfogatú rendszer! Állandó térfogatú állaotáltozás!

. Példa: Egy V térfogatú mere falu tartályt. MPa nyomású és 7 C hőmérsékletű leegő töltöttünk fel. Mekkora lesz a fajtérfogata, ha hőmérséklete 0 C-ra hűl? V : 3m 3 t : 7degC T : t + 73K :.0 6 Pa t : 0degC T : t + 73K Megoldás : kj R uni : 8.34 kmolk M le : 9 kg kmol Unierzális gázállandó Leegõ moltömege R le : R uni M le R le 0.87 kj kgk T 0.04 m3 : R le kg :.!!!!

A leegő a tartályban 7 C-ról 0 C-ra hűle mennyi hőt ad le a környezetnek? A leegő tömege a tartályban: m V t : m 73.5kg Q W + U A közölt hő munkaégzésre és a belső energia nöelésére fordítódik, de itt: W0! c : kj c kgk : 0.78 kj kgk U : m c t t U 894.089 kj ( )

Összefüggés az állaotjelzők között Kísérletekkel igazolt, hogy állandó térfogatú állaotáltozás esetén a gáz halmazállaotú termodinamikai testre onatkozóan: T állandó Gay-Lussac törény

Állandó térfogatú gáz állaotáltozásának ábrázolása Izochor: Váll.

Gáz állandó térfogatú állaotáltozásának sajátosságai Munkaégzés nincs (mere fal ) A TDR belső energiájának nöekedése ill. csökkenése megegyezik a TDR-el közölt illete a TDR által a környezetnek átadott hőel (energia megmaradás) u q T c Az u belső energia a TDR rendszer mikrorészecskéinek a TDR tömegközéontjára onatkoztatott kinetikus és otenciális energiájának összege! J kg

A fal rugalmas és diatermikus Lehetséges kölcsönhatások A termikus és a mechanikai kölcsönhatás lehetséges. Változó állaotjelzők Nyomás, hőmérséklet és fajtérfogat. Az állaotáltozás (gáz halmazállaotú termodinamikai test esetén) lehet állandó nyomású agy állandó hőmérsékletű.

Összefüggés az állaotjelzők között Kísérletekkel igazolt, hogy állandó nyomású állaotáltozás esetén a gáz halmazállaotú termodinamikai testre onatkozóan: T állandó Gay-Lussac törény

Állandó nyomású állaotáltozás ábrázolása w J kg fizikai.munka Izobár: áll.

Állandó nyomású állaotáltozás sajátosságai Egyidejű munkaégzés és hőközlés ill. hőelonás an (rugalmas és diatermikus fal). A TDR-el közölt hő és mechanikai munka összege a TDR belső energiájának nöekedését eredményezi J c kg u q + w T

Állandó hőmérsékletű gáz állaotáltozásának ábrázolása Mi az összefüggés az állaotjelzők között ilyen esetben? Mi az egyenlete az izotermának?(táll.)

Az izoterma egyenlete összefüggés az állaotjelzők között T Tx Tx T Tx T T állandó X Boyle-Mariotte törény

Az izotermikus állaotáltozás munkája w w q d ln d ln Munka: w

Rugalmas és adiatermikus fal: Lehetséges kölcsönhatások Csak mechanikai kölcsönhatás lehetséges. Adiabatikus rendszer! Változó állaotjelzők: Mindegyik állaotjelző áltozik.

Adiabatikus állaotáltozás ábrázolása Mi az összefüggés az állaotjelzők között ilyen esetben? Mi az adiabata egyenlete? T T

Az általános gáztörény alaján: x x X x T T T T T x T T állandó

Általános gáztörény V T R u m M J K R u anyagi jellemző: Unierzális gázállandó mol gáz K-nel történő hőmérsékletáltozásához tartozó terjeszkedési munka állandó nyomáson. R s Ru/M : Secifikus gázállandó [J/kgK]

A Mayer-egyenlet Az. főtételből R dq du dw dq c dt + d Miel áll. esetben dq c dt és az általános gáztörény differenciális alakjából ( c c ) dt R dt s c d R c s dt s

Az unierzális gázállandó Az általános gáztörényt mól-nyi mennyiségre alkalmaza és tuda, hogy az mól-nyi mennyiség térfogata az ideális gáz esetében ugyanakkora, azonos nyomás és hőmérséklet esetén, neezetesen a normál állaotban,4 m 3 (0 C, 035Pa) ( [ N / m] ) 035,4[ m3/ kmol] R u 73, 5K 834 J kmol K Ez az állandó minden gázra azonos érték!

Valamely gáz secifikus gázállandója az unierzális gázállandó segítségéel számítható ki. R s R u M 834 M kg J K R a toábbiakban a secifikus Rs-t jelöli.

Adiabatikus állaotáltozás ábrázolása Mi az összefüggés az állaotjelzők között ilyen esetben? Mi az egyenlete az adiabatának? T T

Az adiabata egyenlete A termodinamika. főtételből du dw c dt d Az általános gáztörényből d ( ) R dt R dt d + d c A kettő összeetéséből d + d d R

c d + R Az adiabata egyenlete d Átrendezés után d κ κ ln ln + állandó ln C + R c d A Mayer-egyenlet felhasználásáal és a áltozók szétálasztásáal d c c d d Az adiabatikus kiteő értéke: a kétatomos gázok esetén kb.,4, háromatomos gázok esetén kb.,3. κ c c

Az adiabatikus reerzibilis állaotáltozás egyenlete κ állandó R T κ κ κ T állandó R T κ κ T állandó

Az adiabatikus állaotáltozás munkája w d w κ κ κ d κ ( κ κ ) T T Munka: w

Az adiabatikus állaotáltozás munkája ( ) κ κ κ κ w ( ) T T R w κ

Az adiabatikus állaotáltozás munkája egyenlő a belső energia megáltozásának negatíjáal ( ) T T R w κ ( ) ( ) T T c c c c w ( ) ( ) ( ) T T c c c c c w ( ) u T T c w

A olitroikus állaotáltozás Politroikus állaotáltozáson esik át az a TDR, melynek fala rugalmas és diatermikus, toábbá egyetlen állaotjelzője sem marad állandó az állaotáltozás során. Formálisan n állandó Ahol n a olitroikus kiteő.

Az állaotáltozások ábrázolásának rendszere a - diagramban n állandó n0 n n nκ

A gyakorlatban előforduló olitroikus kiteők n0 és nκ között minden érték előfordul (hűtött nyomás-térfogat áltozás) n>κ tartományban fűtött nyomás-térfogat áltozás n<0 nem olitroikus: gáz kitágulása rugó ellenében

A technikai munka fogalma Az a munkamennyiség, amit egy állaotáltozás folyamatos égrehajtására alkalmas technikai gé működtetése során nyerünk, agy ahhoz szükséges

Komresszor technikai munkája A komrimált közeg kitolásának fizikai munkája (+) A komresszió fizikai munkája (-) T w tech A ciklikus működés során szükséges fizikai munkák előjeles összege a technikai munka T d d A friss közeg beszíásának fizikai munkája (-)

Az állaotáltozások technikai munkája Izochor állaotáltozás w tech d ( ) Izobar állaotáltozás w tech d 0 Izotermikus állaotáltozás w d d tech w fiz

Az állaotáltozások technikai munkája Adiabatikus reerzibilis állaotáltozás d w tech d κ κ κ κ κ κ κ w tech ( ) T T R w tech κ κ tech w fiz w κ

Az ideális gáz Olyan gáz melyre korlátozások nélkül érényes az általános gáztörény. Az ilyen gáz: Súrlódásmentes tökéletesen összenyomható halmazállaota nem áltozik

Az ideális gáz állaotáltozása Végtelenül lassan, egyensúlyi állaotok sorozatán keresztül alósul meg. (egyensúlyi termodinamika)