Termodynamik FL1. Energi SYSTEM. Grundläggande begrepp. Energi. Energi kan lagras. Energi kan omvandlas från en form till en annan.

Relevanta dokument
Termodynamik Föreläsning 1

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

Termodynamik FL5. Konserveringslag för materie. Massflöde (Mass Flow Rate) MASSABALANS och ENERGIBALANS I ÖPPNA SYSTEM. Massflöde:

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Termodynamik FL 2 ENERGIÖVERFÖRING VÄRME. Värme Arbete Massa (endast öppna system)

Ch. 2-1/2/4 Termodynamik C. Norberg, LTH

Termodynamik Föreläsning 5

TERMODYNAMIK? materialteknik, bioteknik, biologi, meteorologi, astronomi,... Ch. 1-1 Termodynamik C. Norberg, LTH

Teknisk termodynamik 5 hp

Temperatur T 1K (Kelvin)

Termodynamik FL7 ENTROPI. Inequalities

Termodynamik (repetition mm)

Termodynamik FL4. 1:a HS ENERGIBALANS VÄRMEKAPACITET IDEALA GASER ENERGIBALANS FÖR SLUTNA SYSTEM

Termodynamik FL3. Fasomvandlingsprocesser. FASER hos ENHETLIGA ÄMNEN. FASEGENSKAPER hos ENHETLIGA ÄMNEN. Exempel: Koka vatten under konstant tryck:

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

TERMODYNAMIK? materialteknik, bioteknik, biologi, meteorologi, astronomi,... Ch. 1-2 Termodynamik C. Norberg, LTH

Nollte huvudsatsen och temperatur. mekanisk jämvikt

Repetition F4. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

4. Förhållandet mellan temperatur och rörelseenergi a. Molekyler och atomer rör sig! b. Snabbare rörelse högre rörelseenergi högre temperatur

SG1216. Termodynamik för T2

Teknisk termodynamik 5 hp. Välkomna till teknisk termodynamik!

LABORATION 3 FYSIKLINJEN AK1. Denna laboration gar ut pa att studera sambandet mellan tryck och temperatur,

PTG 2015 övning 1. Problem 1

Fysik 1 kapitel 6 och framåt, olika begrepp.

Lite kinetisk gasteori

Termodynamik Föreläsning 2 Värme, Arbete, och 1:a Huvudsatsen

Linnéuniversitetet Institutionen för fysik och elektroteknik

Två system, bägge enskilt i termisk jämvikt med en tredje, är i jämvikt sinsemellan

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

Bergvärme. Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. X är värmen i berggrundens grundvatten. med hjälp av värmepump.

Termodynamik Föreläsning 3

Repetition F7. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Grundläggande energibegrepp

Om trycket hålls konstant och temperaturen höjs kommer molekylerna till slut att bryta sig ur detta mönster (sublimation eller smältning).

Termodynamik och inledande statistisk fysik

Biobränsle. Biogas. Biomassa. Effekt. Elektricitet

Motorer och kylskåp. Repetition: De tre tillstånden. Värmeöverföring. Fysiken bakom motorer och kylskåp - Termodynamik. Värmeöverföring genom ledning

Repetition F8. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

ENERGI? Kylskåpet passar precis i rummets dörröppning. Ställ kylskåpet i öppningen

Kapitel I. Introduktion och första grundlagen

Kapitel I. Introduktion och första grundlagen. Kursmaterialet: Jens Pomoell 2011, Mikael Ehn

Till alla övningar finns facit. För de övningar som är markerade med * finns dessutom lösningar som du hittar efter facit!

4 rörelsemängd. en modell för gaser. Innehåll

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Fast fas Flytande fas Gasfas

Termodynamik Föreläsning 4

6. Värme, värmekapacitet, specifik värmekapacitet (s )

Termodynamik Föreläsning 6 Termodynamikens 2:a Huvudsats

Föreläsning 14: Termodynamiska processer, värmemaskiner: motor, kylskåp och värmepump; verkningsgrad, Carnot-cykeln.

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

Kap 5 mass- och energianalys av kontrollvolymer

Arbetet beror på vägen

Materiens tillstånd. Bohrs atommodell. Bohrs atommodell. Grundämnen. Idag kan vi se atomer. Atomer Materiens minsta byggstenar.

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Fysikaliska modeller

Omtentamen i teknisk termodynamik (1FA527) för F3,

OMÖJLIGA PROCESSER. 1:a HS: Q = W Q = Q out < 0 W = W net,out > 0

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

HYDRAULIK (ej hydrostatik) Sammanfattning

Entropi. Det är omöjligt att överföra värme från ett "kallare" till ett "varmare" system utan att samtidigt utföra arbete.

Kapitel 6. Termokemi

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

Kapitel 5. Gaser. är kompressibel, är helt löslig i andra gaser, upptar jämt fördelat volymen av en behållare, och utövar tryck på sin omgivning.

Kapitel 6. Termokemi. Kapaciteten att utföra arbete eller producera värme. Storhet: E = F s (kraft sträcka) = P t (effekt tid) Enhet: J = Nm = Ws

Kapitel 6. Termokemi

Kap 7 entropi. Ett medium som värms får ökande entropi Ett medium som kyls förlorar entropi

Termodynamik FL6 TERMISKA RESERVOARER TERMODYNAMIKENS 2:A HUVUDSATS INTRODUCTION. Processer sker i en viss riktning, och inte i motsatt riktning.

Energitransport i biologiska system

2-52: Blodtrycket är övertryck (gage pressure).

Lägg Storhet och symbol korten i ordning (de blå korten)

Man har mycket kläder på sig inomhus för att hålla värmen. Kläderna har man oftast tillverkat själv av ylle, linne & skinn (naturmaterial).

Termodynamik Föreläsning 7 Entropi

PTG 2015 övning 3. Problem 1

Uppvärmning, avsvalning och fasövergångar

Lufttryck. Även i lufthavet finns ett tryck som kommer av atmosfären ovanför oss.

Kap 6: Termokemi. Energi:

Övningsuppgifter termodynamik ,0 kg H 2 O av 40 C skall värmas till 100 C. Beräkna erforderlig värmemängd.

18. Fasjämvikt Tvåfasjämvikt T 1 = T 2, P 1 = P 2. (1)

@

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Biobränsle. Effekt. Elektricitet. Energi. Energianvändning

Miljöfysik. Föreläsning 1. Information om kursen Miljöfysik Viktiga termodynamiska storheter Jordens energibudget

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Energibegrepp och deras relationer, i fysiken och i samhället

Kapitel 3. Standardatmosfären

1. Förklara på vilket sätt energin från solen är nödvändig för alla levande djur och växter.

David Wessman, Lund, 29 oktober 2014 Statistisk Termodynamik - Kapitel 3. Sammanfattning av Gunnar Ohléns bok Statistisk Termodynamik.

Sammanfattning: Fysik A Del 2

Gaser: ett av tre aggregationstillstånd hos ämnen. Flytande fas Gasfas

U = W + Q (1) Formeln (1) kan även uttryckas differentiells, d v s om man betraktar mycket liten tillförsel av energi: du = dq + dw (2)

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 5 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 5. strömningslära, miniräknare.

Miljöfysik. Föreläsning 3. Värmekraftverk. Växthuseffekten i repris Energikvalitet Exergi Anergi Verkningsgrad

Arbete är ingen tillståndsstorhet!

t = 12 C Lös uppgiften mha bifogat diagram men skissa lösningen i detta förenklade diagram. ϕ=100 % h (kj/kg) 3 (9)

Solens energi alstras genom fusionsreaktioner

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 2 IKP/Mekaniksystem Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 2

Lösningar Kap 7 Elektrisk energi, spänning och ström. Andreas Josefsson. Tullängsskolan Örebro

Sammanfattning av räkneövning 1 i Ingenjörsmetodik för ME1 och IT1. SI-enheter (MKSA)

Kinetisk Gasteori. Daniel Johansson January 17, 2016

Linköpings tekniska högskola IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 8. strömningslära, miniräknare.

Transkript:

Termodynamik FL1 Grundläggande begrepp Energi Energi Energi kan lagras Energi kan omvandlas från en form till en annan. Energiprincipen (1:a huvudsatsen). Enheter för energi: J, ev, kwh 1 J = 1 N m 1 cal = 4.1868 J SYSTEM System kan vara slutna eller öppna. Systemets yta (gränssnitt) kan vara fix eller rörlig. Definiera systemet genom att välja en lämplig gränsyta. 1

Slutna och öppna system Slutna system (Control mass): Massa konstant. Ingen materia kan ta sig ut eller in. Energiutbyte mellan system och omgivning. Öppna system (Control volume): Volym konstant. Materia- (massa) och energiutbyte mellan systemet och omgivningen. Systemets gränsyta (Control surface): Systemets gräns kan vara verklig eller imaginär. Exempel på öppna system Anläggningar som innebär massflöde, som till exempel kompressorer, turbiner, eller munstycken. Stationärt flöde (Steady-flow) Stationär betyder ingen ändring med tiden. Motsatsen till stationär är transient. Stationärt-flödesprocess: en process där en fluid flödar stationärt genom ett öppet system. Stationärt flöde (steady-flow devices). 2

EGENSKAPER hos ett SYSTEM Egenskap (Property). Kallas också för tillståndsfunktioner. Intensiva egenskaper och extensiva egenskaper. Kriterium för att urskilja intensiva och extensiva egenskaper. Specifika egenskaper: egenskap per massaenhet. TILLSTÅND och JÄMVIKT Ett tillstånd hos ett system är en uppsättning egenskaper (tillståndsfunktioner) som beskriver systemet fullständigt. Exempel Termisk jämvikt Mekanisk jämvikt Fasjämvikt Kemisk jämvikt Ett slutet system som uppnår termisk jämvikt. Tillståndspostulatet För ett enkelt komprimerbart system specificeras systemets tillstånd fullständigt genom TVÅ oberoende intensiva tillståndsfunktioner. Till exempel: P,T eller P,v The state of a simple compressible system is completely specified by two independent, intensive properties. Ett enkelt komprimerbart system är ett system där elektriska, magnetiska, gravitations-, rörelse-, och ytspänningseffekter är försumbara. Sambandet mellan tillståndsfunktionerna F(p,V,T)=0 Kallas för tillståndsekvationen. 3

PROCESSER Process: En förändring som ett system genomgår från ett till ett annat jämviktstillstånd. Processdiagram: Väg (Path): Serien olika tillstånd som systemet går igenom under en process. Kvasi-jämviktsprocess PROCESSDIAGRAM Exempel: P-V diagram för en kompressionsprocess. 4

iso- Isotermisk process: En process vid konstant temperatur T. Isobarisk process: En process vid konstant tryck P. Isokorisk (eller isometrisk) process: En process vid konstant specifik volym v. TEMPERATUR Termodynamikens 0:te huvudsats: Om två system är i termisk jämvikt med ett tredje system, då är de också i termisk jämvikt med varandra. Ersätt tredje systemet med en termometer. Termodynamikens 0:te lag kan då formuleras om: Två system är i termisk jämvikt om båda har samma temperatur. (Det gäller även om de inte är i kontakt med varandra). Celsius-skala (ºC) Temperaturskalor Kelvin-skala (K) en termodynamisk temperaturskala dvs oberoende av ett ämnes egenskaper. Ideal gas temperaturskalan Temperaturerna bestäms med en konstant volym gastermometer. P vs T diagram med experimentella data från en konstant-volym gastermometer för 4 olika gaser. 5

TRYCK Tryck: En normalkraft per ytenhet. Tryck i en punkt: Absolut tryck, P eller P abs Övertryck, P gage (gage pressure) Undertryck, P vac (vacuum pressure) P > P atm : P < P atm : Tryck i en fluid Trycket i en fluid ökar med djupet. I gaser: försumbar effekt Vid konstant densitet: Om densiteten varierar med djupet: Trycket i en vätska ökar linjärt med avståndet från ytan, h. Tryck i en fluid Trycket är samma vid alla punkter som befinner sig vid samma höjd (horisontalplan) i en given fluid och som står i förbindelse med varandra genom samma fluid. 6

Manometer Multilager av olika vätskor: BAROMETER och ATMOSFÄRSTRYCK En standard atmosfär, är definierad som trycket producerat av en 760 mm hög kolumn med kvicksilver vid 0 C ( ρ Hg = 13,6 kg/m 3 ) under standard gravitation (g = 9.807 m/s 2 ). 7

Hur lyfter man bilen med en hydraulisk jack? Totala energin, E, hos ett system. ENERGIFORMER Termodynamiken behandlar endast ändringar i totala energin, E, hos ett system. Makroskopiska energiformer Mikroskopiska energiformer Inre energi, U, är summan av alla mikroskopiska energiformer. För slutna system med konstant hastighet och position (höjd), dvs. stationära system, är E = U. Totala energi per massaenhet (specifika totala energi) Rörelseenergi Rörelseenergi per massaenhet Lägesenergi Lägesenergi per massaenhet Systemets totala energi Systemets totala energi per massaenhet 8

Inre energi, U Molekylernas rörelseenergi ( Sensible energy) Latent energi: energin associerad med systemets aggregationstillstånd (fas). Kemisk energi: energin i bindningarna i en molekyl. Kärnenergi: energin i de starka bindningarna i atomkärnan. Molekylernas rörelseenergi Termisk = Sensible + Latent Inre = Termisk + Kemisk + Kärnenergi Rörelseenergi Den makroskopiska rörelseenergin är en organiserad form av energi och är användbar på ett annat sätt än den mikroskopiska rörelseenergin hos molekylerna. Statiska och dynamiska energiformer (energi-interaktioner) Statiska energiformer är lagrade i systemet. Dynamiska energiformer eller energiinteraktioner är inte lagrade i systemet. De går igenom systemet gränsyta. De är den energin som systemet vinner eller förlorar under en process. 9