Termodynamik (repetition mm)



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

SG1216. Termodynamik för T2

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

Lite kinetisk gasteori

Hjälpmedel: Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur)

Kap 5 mass- och energianalys av kontrollvolymer

Tentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Arbete är ingen tillståndsstorhet!

Teknisk termodynamik repetition

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

Arbetet beror på vägen

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

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

Kretsprocesser. För att se hur långt man skulle kunna komma med en god konstruktion skall vi ändå härleda verkningsgraden i några enkla fall.

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

Termodynamik FL7 ENTROPI. Inequalities

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

Termodynamik Föreläsning 5

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

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

ARBETSGIVANDE GASCYKLER

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

Termodynamik Föreläsning 1

7,5 högskolepoäng ENERGITEKNIK II. Provmoment: Ladokkod: Tentamen ges för: Tentamen 41N05B. TentamensKod:

Kap 10 ångcykler: processer i 2-fasområdet

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

Kap 4 energianalys av slutna system

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 6 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 6. strömningslära, miniräknare.

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

Föreläsning i termodynamik 28 september 2011 Lars Nilsson

Kapitel III. Klassisk Termodynamik in action

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

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)

Personnummer:

Kap 6 termodynamikens 2:a lag

Personnummer:

Planering Fysik för n och BME, ht-15, lp 1 Kurslitteratur: Göran Jönsson: Fysik i vätskor och gaser, Teach Support 2010 (eller senare). Obs!

Linköpings tekniska högskola Exempeltentamen 7 IEI / Mekanisk värmeteori och strömningslära. Exempeltentamen 7. strömningslära, miniräknare.

Kap 6 termodynamikens 2:a lag

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

Tentamen i teknisk termodynamik (1FA527)

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

ÅNGCYKEL CARNOT. Modifieras lämpligen så att all ånga får kondensera till vätska. Kompressionen kan då utföras med en enkel matarvattenpump.

Vad tror du ökning av entropi innebär från ett tekniskt perspektiv?

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

Termodynamik, lp 2, lå 2003/04

Betygstentamen, SG1216 Termodynamik för T2 25 maj 2010, kl. 9:00-13:00

Termodynamik Föreläsning 4

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

Hjälpmedel: Valfri miniräknare, Formelsamling: Energiteknik-Formler och tabeller(s O Elovsson och H Alvarez, Studentlitteratur)

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

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

Kap 9 kretsprocesser med gas som medium

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

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

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

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

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

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

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

MMVF01 Termodynamik och strömningslära

Tentamen i termodynamik. 7,5 högskolepoäng. Tentamen ges för: Årskurs 1. Namn: (Ifylles av student) Personnummer: (Ifylles av student)

Termodynamik Föreläsning 7 Entropi

Termodynamik Föreläsning 6 Termodynamikens 2:a Huvudsats

- Rörfriktionskoefficient d - Diameter (m) g gravitation (9.82 m/s 2 ) 2 (Tryckform - Pa) (Total rörfriktionsförlust (m))

Teknisk termodynamik 5 hp

Termodynamik Föreläsning 3

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Kap 6 termodynamikens 2:a lag

Applicera 1:a H.S. på det kombinerade systemet:

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Termodynamik och inledande statistisk fysik

Tentamen - Termodynamik 4p

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

Uppvärmning, avsvalning och fasövergångar

Studieanvisningar i statistisk fysik (SI1161) för F3

Allmän kemi. Läromålen. Viktigt i kap 17. Kap 17 Termodynamik. Studenten skall efter att ha genomfört delkurs 1 kunna:

Kap 3 egenskaper hos rena ämnen

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

Projektarbete Kylskåp

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

MITTHÖGSKOLAN, Härnösand

Kapitel I. Introduktion och första grundlagen

Planering Fysik för V, ht-10, lp 2

MMVA01 Termodynamik med strömningslära

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

Föreläsning i termodynamik 11 oktober 2011 Lars Nilsson

Tentamen i Kemisk Termodynamik kl 13-18

Teknisk termodynamik repetition

MMVA01 Termodynamik med strömningslära

Tillämpad termodynamik

Kap 9 kretsprocesser med gas som medium

Energitekniska formler med kommentarer

Termodynamik. Dr Mikael Höök,

3. En konvergerande-divergerande dysa har en minsta sektion på 6,25 cm 2 och en utloppssektion

TENTAMEN I TERMODYNAMIK för K2, Kf2 och TM2 (KVM091 och KVM090) kl

Tentamen i Termodynamik och Statistisk fysik för F3(FTF140)

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

Tentamen i termisk energiteknik 5HP för ES3, 2009, , kl 9-14.

Examination av, och betygskriterier för, kursen MJ1112 Tillämpad termodynamik Av Hans Havtun,

Transkript:

0:e HS, 1:a HS, 2:a HS Termodynamik (repetition mm) Definition av processer, tillstånd, tillståndsstorheter mm Innehåll och överföring av energi 1: HS öppet system 1: HS slutet system Fö 11 (TMMI44) Fö 12 (TMMV04) Öppna Processer Kompressor Kondensor Cykler Kompressorcykeln Brayton-cykel Rankine-cykeln Slutna Processer Kolv-cylinder Kokning i slutet kärl Cykler Otto-cykeln Diesel-cykeln Samband: Ideala gaslagen Polytropsamband - Isoterm - Isobar - Isokor - Isentrop Idealiseringar: Isentrop process Ideal Rankine-cykel Antaganden och förenklingar cp=cp(t) cp=konstant Vätskor och solider inkompressibla Tillståndsstorheter: Tryck Temperatur Entropi Inre energi Entalpi Specifik volym Termodynamik Inom termodynamiken studeras samband mellan värme, arbete och energi, samt omvandling mellan dessa. Detta innefattar ämnen och processer som påverkas av värme och arbete. Termodynamiken bygger på tre huvudsatser: Nollte: Termisk jämvikt Första: Energins bevarande Andra: Vilka processer är möjliga? Teoretiska gränser för processers effektivitet Termodynamiska system Ett termodynamiskt system är en modell av ett begränsat område i rummet Systemgräns (eng. Boundary =gräns) kallas ibland rand 3 4 1:a HS slutet system 1:a HS öppet system, steady flow Energiutbyte med omgivningen (överföring) Systemets energiförändring Värme Arbete Massa Energiutbyte med omgivningen (överföring) Systemets energiförändring 5 6 1

Värmeöverföring Mekaniskt arbete Värme kan överföras på tre principiellt olika sätt, nämligen Ledning Strålning Konvektion Gemensamt: All värmetransport kräver en temperaturgradient (temperaturdifferens) 7 8 Värme och arbete Värme och arbete är båda: Förknippade med energiöverföring över systemgränsen System innehåller energi men inte värme/arbete Kopplade till en process tillstånd innehåller inte värme/arbete Vi skriver Q 12 och W 12 (inte ΔQ eller ΔW) Värdet av Q 12 och W 12 beror på processvägen Egenskapsdiagram 9 10 Specifik värmekapacitet, allmänt Ideala gaser Kan ses som ett mått på den energi som åtgår för att öka temperaturen en grad vid konstant volym respektive konstant tryck. Lättare att se cv och cp som mått på hur inre energi respektive entalpi varierar med temperaturen. Hur varierar cv och cp med andra tillståndsstorheter? 11 12 2

Approximationer För gaser kan följande approximation användas om inte temperatur- eller tryckvariationen är alltför stor När är c p och c v definierade?? Blandning: För vätskor gäller på motsvarande sätt Vätskor:, både c v & c p har litet T-beroende För solider gäller i princip alltid Gaser, ångor, c v & c p har litet/måttligt T-beroende 13 Solider: både c v & c p har väldigt litet T-beroende 14 Entalpiförändringar för vätskor Ideala kompressorcykeln 15 16 Carnot-cykeln för en värmepump/kylmaskin Entropi, Tds-ekvationer (endast TMMV04) 17 18 3

Arbete för kompressorer och pumpar Isentropverkningsgrad (endast TMMV04) Termisk verkningsgrad P Area=Win 2 1 v Se även exempel 8-12 19 20 Ideala Rankine-cykeln (ångkraftcykeln) Samband för ideala Rankine-cykeln 21 22 Ideala kontra verkliga Rankine-cykeln Varför sparar man inte Q ut? Termodynamikens andra huvudsats, Kelvin Planck Det är omöjligt för en värmemaskin som arbetar I en cykel att erhålla värme från en källa och producera arbete, utan att avge värme till omgivningen Mycket viktigt inte ens ideala värmemaskiner kan ha 100% verkningsgrad! 23 24 4

Verkliga/ideala Brayton-cykeln (Endast TMMV04) Ideala Brayton-cykeln (Endast TMMV04) 1-2 Isentropic compression (in a compressor) 2-3 Constant pressure heat addition 3-4 Isentropic expansion (in a turbine) 4-1 Constant pressure heat rejection Samband för ideala Brayton-cykeln (Endast TMMV04) Volymändringsarbete Moving boundary work 1:a HS för brännkammaren (process 2-3) (steady-flow), försumma PE och KE, inget arbete För konstant värmekapacitet gäller att: 1:a HS för process 4-1 med samma antaganden 28 Polytrop-processer En process som följer sambandet PV n =C eller Pv n =C definieras som en Polytrop-process C godtycklig konstant n polytropexponent Gäller endast för reversibla processer. Sambanden kan skrivas per massenhet Energibalans för en process med konstant tryck Fyra grundläggande processer: Isobar n=0 Isoterm n=1 Isentrop n=κ (beteckning i FS) n=k (bokens beteckning) Isokor n Andra n är möjliga 29 30 5

Volymändringsarbete Flödesarbete Ideal och verklig Otto-cykel Volymändringsarbete Flödesarbete 31 32 Otto och Diesel Verkningsgrad s f a kompressionsförhållandet 33 34 Tentan Kursen har ändrats ett par gånger senaste åren påverkar tentan Analys av tidsberoende system har utgått (kapitel 6-5 resp 5-5) Tidsberoende värmeöverföringsförlopp har utgått (kapitel 18.1) Temperaturmätteknik har utgått ( Vissa uppgifter på exempeltentorna 1-5 har tagits bort) Teoridelen har minskat problemdelen ökat Tabeller som behövs kommer medfölja tentan (om data inte finns i formelsamlingen). Tabellerna ligger också på hemsidan. Ibland kan t ex ett parametervärde behöva antagas Formelsamlingen OK att använda överstrykningspenna Interpolering på tentan: Man får gärna men behöver inte Antal värdesiffror Teoridelen på tentan: Resonemang viktigt! 35 Teoriuppgift Värmeöverföring/termodynamik Ibland på hösten och våren kan det bildas frost på till exempel en gräsmatta, trots att lufttemperaturen är över noll grader. Samtidigt saknas ofta frost på till exempel en asfalterad väg strax intill den frostiga gräsmattan, trots samma lufttemperatur och lika förutsättningar i övrigt. Hur kan det bildas frost på gräset trots att lufttemperaturen är över noll grader, och varför bildas inte frost på asfalten. Red ut den värmetekniska och termodynamiska bakgrunden! 36 6