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

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

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

Arbete är ingen tillståndsstorhet!

7. Inre energi, termodynamikens huvudsatser

Arbetet beror på vägen

Energitransport i biologiska system

Termodynamik Av grekiska θηρµǫ = värme och δυναµiς = kraft

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

EGENSKAPER FÖR ENHETLIGA ÄMNEN

Fysikaliska modeller

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

Grundläggande energibegrepp

6. Värme, värmekapacitet, specifik värmekapacitet (s )

Temperatur T 1K (Kelvin)

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

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

Arbete Energi Effekt

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

Termodynamik Föreläsning 1

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

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

MMVA01 Termodynamik med strömningslära

Teknisk termodynamik 5 hp

Termodynamik Föreläsning 5

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

Repetition Energi & Värme Heureka Fysik 1: kap version 2013

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

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

Termodynamik Föreläsning 6 Termodynamikens 2:a Huvudsats

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

Vad är energi? Förmåga att utföra arbete.

Instuderingsfrågor Arbete och Energi

Kapitel extra Tröghetsmoment

Termodynamik (repetition mm)

v = dz Vid stationär (tidsoberoende) strömning sammanfaller strömlinjer, partikelbanor och stråklinjer. CH Strömningslära C.

Kapitel 4 Arbete, energi och effekt

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

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

MMVA01 Termodynamik med strömningslära

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

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

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

FUKTIG LUFT. Fuktig luft = torr luft + vatten m = m a + m v Fuktighetsgrad ω anger massan vatten per kg torr luft. ω = m v /m a m = m a (1 + ω)

Kap 4 energianalys av slutna system

Arbete och effekt vid rotation

Repetition. Termodynamik handlar om energiomvandlingar

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Lösning. (1b) θ 2 = L R. Utgå nu från. α= d2 θ. dt 2 (2)

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

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

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

ELLÄRA. Denna power point är gjord för att du ska få en inblick i elektricitet. Vad är spänning, ström? Var kommer det ifrån? Varför lyser lampan?

Kemi och energi. Exoterma och endoterma reaktioner

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

rep NP genomgång.notebook March 31, 2014 Om du har samma volym av två olika ämnen så kan de väga helt olika. Det beror på ämnets densitet.

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

Lösningar till övningar Arbete och Energi

Fysikens lagar och hur dessa påverkar en robot

Energibegrepp och deras relationer, i fysiken och i samhället

Mekanik FK2002m. Repetition

MMVA01 Termodynamik med strömningslära Exempel på tentamensuppgifter

T1. Behållare med varmt vatten placerat i ett rum. = m T T

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

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

Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

Föreläsning 10: Stela kroppens plana dynamik (kap 3.13, 4.1-8) Komihåg 9: e y e z. e z )

Tentamen i FTF140 Termodynamik och statistisk fysik för F3

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

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

Övningstenta Svar och anvisningar. Uppgift 1. a) Hastigheten v(t) får vi genom att integrera: v(t) = a(t)dt

Mekanik FK2002m. Kinetisk energi och arbete

Övrigt: Uppgifterna 1-3 är på mekanik, uppgifterna 4-5 är på värmelära/termodynamik

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

Sammanfattning: Fysik A Del 2

LEDNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

Lösningsförslat ordinarie tentamen i Mekanik 2 (FFM521)

Energiomvandling Ottomotor, Energi A 7,5 hp

9 Storheter och enheter

P1. I en cylinder med lättrörlig(friktionsfri) men tätslutande kolv finns(torr) luft vid trycket 105 kpa, temperaturen 300 K och volymen 1.40 m 3.

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Repetition F9. Lunds universitet / Naturvetenskapliga fakulteten / Kemiska institutionen / KEMA00

Införa begreppen ström, strömtäthet och resistans Ohms lag Tillämpningar på enkla kretsar Energi och effekt i kretsar

Kap 5 mass- och energianalys av kontrollvolymer

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

WALLENBERGS FYSIKPRIS

university-logo Mekanik Repetition CBGA02, FYGA03, FYGA07 Jens Fjelstad 1 / 11

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

Repetion. Jonas Björnsson. 1. Lyft ut den/de intressanta kopp/kropparna från den verkliga världen

Överhettad ånga, Table A-6 (2.5 MPa): T [ C] v [m 3 /kg] ? Linjär interpolation:

Energi & Atom- och kärnfysik

Härled utgående från hastighetssambandet för en stel kropp, d.v.s. v B = v A + ω AB

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Andra EP-laborationen

Godkänt-del. Hypotetisk tentamen för Termodynamik och ytkemi, KFKA10

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Transkript:

ENERGI? Energi kan varken skapas eller förstöras, kan endast omvandlas till andra energiformer. Betrakta ett välisolerat, tätslutande rum. I rummet står ett kylskåp med kylskåpsdörren öppen. Kylskåpet är påslaget. Vad händer med lufttemperaturen i rummet? Kylskåpet passar precis i rummets dörröppning. Ställ kylskåpet i öppningen med kylskåpsdörren öppnad in mot rummet. Ändras lufttemperaturen i rummet? Byt ut kylskåpet mot en elektrisk fläkt (och stäng dörren). Ändras lufttemperaturen? Låt istället fläkten drivas via en roterande axel som går igenom rummets tak, med samma varvtal. Ändras lufttemperaturen? Ch. 3-1 Termodynamik C. Norberg, LTH

ENERGIFORMER E = Total energi (per massenhet e = E/m) E = U + KE + PE eller e = u + ke + pe KE = Masscentrums kinetiska 1 energi, = mv 2 /2 (V = hastighet) PE = Masscentrums potentiella energi = mgz (z uppåt ) E = U + KE + PE U = Inre energi = summan av alla molekylers kinetiska och potentiella energi relativt masscentrum = sensibelt och latent värme + kemisk energi (molekylernas bindningsenergi) + kärnenergi (atomernas bindningsenergi). Sensibelt värme : kinetiska delen; latent värme : bindningsenergi mellan molekyler 1 Vid rotation tillkommer Iω 2 /2, där I = r 2 dm m tröghetsmoment, ω = vinkelhastighet. Ch. 3-2 Termodynamik C. Norberg, LTH

VÄRME Det utbyte som sker mellan system och omgivning p.g.a. temperaturdifferens kallas värme. Mätstorhet för värme kan väljas godtyckligt. Ex. Standardsystem för kilokalori: ett kilo vatten vid T = 14.5 C, P = 1 atm = 101.325 kpa. Låt detta system kommunicera med ett annat system så att temperaturen stiger exakt en grad (d.v.s. till 15.5 C) det värme som då utbytts kallas en kilokalori (1 kcal = 4.186 kj). Beteckning: Q [ J ], per massenhet q [ J/kg ]. Teckenkonvention: Q räknas positivt om värme tillförs systemet (negativt om det bortförs ). Definierat som ett utbyte Värme ingen tillståndsstorhet. Adiabatisk process Q = 0. Överföring av värme: strålning, ledning och konvektion. Värmeflöde Q [ J/s ] Q = Q rad + Q cond + Q conv Ch. 3-3 Termodynamik C. Norberg, LTH

ARBETE Eventuellt massutbyte oräknat är arbete definierat som det utbyte mellan system och omgivning som inte är värme. MEKANISKT ARBETE Arbete uträttas då angreppspunkten för en kraft rör sig i kraftens riktning. Arbetet är lika med produkten mellan kraften och förflyttningen i kraftens riktning. TERMODYNAMISKT ARBETE Positivt arbete uträttas av ett system om inverkan på omgivningen kan omvandlas till enbart lyftning av en vikt. Arbetets belopp beräknas som i mekaniken. Om ett system uträttar ett visst positivt arbete, så uträttar omgivningen ett lika stort negativt arbete. Ch. 3-4 Termodynamik C. Norberg, LTH

AXELARBETE, ELEKTRISKT ARBETE AXELARBETE Via en roterande axel och över en systemgräns genom densamma förmedlas vridmomentet T = F r, där F är den tangentiella kraften vid axelns ytterradie r. Arbetet är kraften multiplicerat med förflyttningen i kraftens riktning. Vid konstant vridmoment fås W sh = F s = (T /r)(2πr)n sh = 2πn sh T, där n sh är antalet varv som axeln roterat. Arbetet per tidsenhet, axeleffekten (enhet watt [W] eller [Nm/s]): där ṅ sh är axelns varvtal. Ẇ sh = 2πṅ sh T ELEKTRISKT ARBETE Elektroner som via en sluten krets förmedlas över en systemgräns genom en potentialskillnad V e (elektrisk spänning) utför ett elektriskt arbete, W e. Arbetet per tidsenhet, den elektriska effekten, kan skrivas Ẇ e = V e I där I är den elektriska strömstyrkan. Ch. 3-5 Termodynamik C. Norberg, LTH

1:A HUVUDSATSEN = ENERGIPRINCIPEN Energi kan varken skapas eller förstöras; kan endast omvandlas till andra energiformer. Energi är en massberoende tillståndsstorhet. Underlag (slutna system): Utbyte (växelverkan) med omgivning sker endast via arbete eller värme. Vid alla adiabatiska processer (Q = 0) mellan två givna tillstånd har det visat sig att nettoarbetet är detsamma oavsett hur systemet är beskaffat och oavsett hur processen gått till. För identiska system och mellan två givna tillstånd med antingen renodlat värmeutbyte Q eller renodlat arbetsutbyte W har det visat sig att värmet är proportionellt mot arbetet (mekanisk värmeekvivalent, W/Q = 4186 Nm/kcal). Värme- alt. arbetsutbytet är proportionellt mot systemets massa. För alla kretsprocesser har man funnit att nettoarbetet är proportionellt mot nettovärmet, W/Q = 4186 Nm/kcal. Det experimentella underlaget till energiprincipen kan till största delen hänföras till de extremt noggranna och omfattande mätningar som 1840 9 utfördes av engelsmannen James Prescott Joule. Exp. Joule (1845/7/9): isolerad behållare med vätska; vikterna drar i linor som via trissor roterar en axel med paddlar vilka rör om i vätskan. Med korrektion för bl.a. linornas friktion och vikternas ändring i kinetisk energi överförs arbetsutbytet W = mgh till vätskan, vars temperaturökning T mäts med en termometer. Via T och känd vätskemassa M kan motsvarande värmeutbyte Q bestämmas, uttryckt i t.ex. kcal. Kvoten W/Q konstant, oavsett m, M, fallhöjd h och typ av vätska. Ch. 3-6 Termodynamik C. Norberg, LTH

ENERGIPRINCIPEN... James Prescott Joule (1818 1889) Konsekvenser: Mätstorhet för värme godtycklig välj samma som för arbete, 1 Nm = 1 J (joule). Det existerar en massberoende tillståndsstorhet E (energi), enhet [J] alt. [Nm]. För alla processer och alla system: (Q in Q out )+(W in W out )+E mass,in E mass,out = E sys För alla kretsprocesser (cykler) med slutna system: W net,out = Q net,in, med teckenkonvention: W = Q Ch. 3-6 Termodynamik C. Norberg, LTH