Termodynamika Techniczna dla MWT, Rozdział 12. AJ Wojtowicz IF UMK

Podobne dokumenty
Wykład 12 Silnik Carnota z gazem doskonałym Sprawność silnika Carnota z gazem doskonałym Współczynnik wydajności chłodziarki i pompy cieplnej Carnota

Wykład 11 Procesy odwracalne i nieodwracalne Przyczyny nieodwracalności procesów; tarcie, rozpręŝanie swobodne, transfer ciepła przy skończonej

Nierówność Clausiusa; pierwszy krok do entropii

Wykład 10 I zasada termodynamiki; perpetuum mobile I rodzaju Układy i procesy zgodne z I zasadą ale niezachodzące ( praca z ciepła i ciepło z zimna )

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Katedra Silników Spalinowych i Pojazdów ATH ZAKŁAD TERMODYNAMIKI. Badanie pompy ciepła - 1 -

Wykład FIZYKA I. 14. Termodynamika fenomenologiczna cz.ii. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Termodynamika Techniczna dla MWT, Rozdział 13. AJ Wojtowicz IF UMK Nierówność Clausiusa jako test zgodności obiegu z II zasadą termodynamiki

Termodynamika Techniczna dla MWT, Rozdział 10. AJ Wojtowicz IF UMK Układy i procesy zgodne z I zasadą termodynamiki ale niezachodzące

Budowa materii Opis statystyczny - NAv= 6.022*1023 at.(cz)/mol Opis termodynamiczny temperatury -

Termodynamika Techniczna dla MWT, Rozdział 11. AJ Wojtowicz IF UMK Powiązanie termodynamicznej skali temperatury ze skalą Celsjusza

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Wykład 6: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

Wykład 7 Entalpia: odwracalne izobaryczne rozpręŝanie gazu, adiabatyczne dławienie gazu dla przepływu ustalonego, nieodwracalne napełnianie gazem

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

TERMODYNAMIKA. przykłady zastosowań. I.Mańkowski I LO w Lęborku

100 29,538 21,223 38,112 29, ,118 24,803 49,392 41,077

Podstawy termodynamiki

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Przemiany termodynamiczne

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

Wykład Temperatura termodynamiczna 6.4 Nierówno

Termodynamika. Część 5. Procesy cykliczne Maszyny cieplne. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Rodzaje pracy mechanicznej

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 7. AJ Wojtowicz IF UMK

TERMODYNAMIKA Zajęcia wyrównawcze, Częstochowa, 2009/2010 Ewa Mandowska

10. FALE, ELEMENTY TERMODYNAMIKI I HYDRODY- NAMIKI.

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 5. AJ Wojtowicz IF UMK

Rozwiązanie: Rozwiązanie najlepiej rozpocząć od sporządzenia szkicu, który jest pierwszym stopniem zrozumienia opisywanego procesu (serii przemian).

Obiegi termodynamiczne

1 Równanie stanu gazu doskonałego

GAZ DOSKONAŁY. Brak oddziaływań między cząsteczkami z wyjątkiem zderzeń idealnie sprężystych.

PODSTAWY TERMODYNAMIKI

b) Wybierz wszystkie zdania prawdziwe, które odnoszą się do przemiany 2.

= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A

Substancja, masa, energia

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

ZALEŻNOŚĆ CIŚNIENIA PARY NASYCONEJ WODY OD TEM- PERATURY. WYZNACZANIE MOLOWEGO CIEPŁA PARO- WANIA

1. Podstawowe pojęcia w wymianie ciepła

ZADANIA Z FIZYKI - TERMODYNAMIKA

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 4. AJ Wojtowicz IF UMK

Zasady Termodynamiki

Maszyny cieplne substancja robocza

4. 1 bar jest dokładnie równy a) Pa b) 100 Tr c) 1 at d) 1 Atm e) 1000 niutonów na metr kwadratowy f) 0,1 MPa

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Wykład 6 Ciepło właściwe substancji prostych Ciepło właściwe gazów doskonałych Molowe ciepło właściwe gazu doskonałego przy stałej objętości (C )

Fizyka 14. Janusz Andrzejewski

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

Termodynamika 2. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Termodynamika. Cel. Opis układu niezależny od jego struktury mikroskopowej Uniwersalne prawa. William Thomson 1. Baron Kelvin

1. 1 J/(kg K) nie jest jednostką a) entropii właściwej b) indywidualnej stałej gazowej c) ciepła właściwego d) pracy jednostkowej

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Stany materii. Masa i rozmiary cząstek. Masa i rozmiary cząstek. m n mol. n = Gaz doskonały. N A = 6.022x10 23

Absolutna skala temperatur.

b) Wybierz wszystkie zdania prawdziwe, które odnoszą się do przemiany 2.

Zasady termodynamiki

(równanie Bernoulliego) (15.29)

W8 40. Para. Równanie Van der Waalsa Temperatura krytyczna ci Przemiany pary. Termodynamika techniczna

Przemiany gazowe. 4. Który z poniższych wykresów reprezentuje przemianę izobaryczną: 5. Który z poniższych wykresów obrazuje przemianę izochoryczną:

Jednostki podstawowe. Tuż po Wielkim Wybuchu temperatura K Teraz ok. 3K. Długość metr m

Gaz rzeczywisty zachowuje się jak modelowy gaz doskonały, gdy ma małą gęstość i umiarkowaną

2.7 Równanie stanu gazu doskonałego(c7)

WYZNACZANIE STOSUNKU c p /c v

2.7 Równanie stanu gazu doskonałego(c7)

Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kierownik przedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowski

PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA FIZYKI W GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 3. AJ Wojtowicz IF UMK Izobaryczne wytwarzanie pary wodnej; diagram T-v przy stałym ciśnieniu

Pole temperatury - niestacjonarne (temperatura zależy od położenia elementu ciała oraz czasu) (1.1) (1.2a)

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Podstawy fizyki wykład 6

LABORATORIUM Z FIZYKI TECHNICZNEJ Ć W I C Z E N I E N R 9 WYZNACZENIE SPRAWNOŚCI SILNIKA STIRLINGA

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

Spis treści. PRZEDMOWA. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ. 13 I. POJĘCIA PODSTAWOWE W TERMODYNAMICE. 19

Termodynamika cz.1. Ziarnista budowa materii. Jak wielka jest liczba Avogadro? Podstawowe definicje. Notes. Notes. Notes. Notes

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

Wykład 3. Diagramy fazowe P-v-T dla substancji czystych w trzech stanach. skupienia. skupienia

T 1 > T 2 U = 0. η = = = - jest to sprawność maszyny cieplnej. ε = 1 q. Sprawność maszyn cieplnych. Z II zasady termodynamiki wynika:

Plan wykładu. Termodynamika cz.1. Jak wielka jest liczba Avogadro? Ziarnista budowa materii

Temodynamika Roztwór N 2 i Ar (gazów doskonałych) ma wykładnik adiabaty κ = 1.5. Określić molowe udziały składników. 1.7

Własności płynów - zadania

Termodynamika Techniczna dla MWT, wykład 6. AJ Wojtowicz IF UMK

Plan wykładu. Termodynamika cz.1. Jak wielka jest liczba Avogadro? Ziarnista budowa materii

LEPKOŚĆ. D średnica rury, V średnia prędkość cieczy w rurze, d gęstość cieczy, η (czyt. eta ) lepkość dynamiczna.

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 3

2.7 Równanie stanu gazu doskonałego(c7)

3. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. Ile jest równy ten przyrost w kelwinach?

Pomiar pompy wirowej

Termochemia elementy termodynamiki

WYBRANE ZAGADNIENIA Z TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

Wykład Praca (1.1) c Całka liniowa definiuje pracę wykonaną w kierunku działania siły. Reinhard Kulessa 1

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 19 TERMODYNAMIKA CZĘŚĆ 2. I ZASADA TERMODYNAMIKI

POLITECHNIKA RZESZOWSKA

Temperatura, ciepło, oraz elementy kinetycznej teorii gazów

Transkrypt:

ermoynamika echniczna la MW, Rozział. AJ Wojtowicz IF UMK Rozział. Siik Carnota z azem oskonałym.. Sprawność siika Carnota z azem oskonałym.. Współczynnik wyajności chłoziarki i pompy ciepej Carnota z azem oskonałym. RównowaŜność skali temperatury termoynamicznej i skali temperatury azu oskonałeo; bezwzlęna skala temperatur - 6 -

ermoynamika echniczna la MW, Rozział. AJ Wojtowicz IF UMK. Siik Carnota z azem oskonałym N.L. Sai Carnot 8 RozwaŜymy siik Carnota, w którym substancją roboczą jest az oskonały. Jest to siik owracay, bez tarcia, strat, obowiązuje równanie stanu azu oskonałeo. Wyiealizowaną realizację takieo siika oraz zachozące w nim przemiany pokazano na Rys... zmienne obciąŝenie az az az az Rys... Realizacja siika Carnota z azem oskonałym. Przemiany w obieu Carnota z azem oskonałym pokazano na Rys.. i.. ciśnienie P, kpa izotermy aiabaty Rys... Przemiany tworzące obie Carnota w siiku z azem oskonałym na iaramie P-v.. Izotermiczne rozpręŝanie azu. Gaz pobiera ciepło ze źróła órneo utrzymując stałą temperaturę i wykonuje pracę przesuwając tłok. objętość właściwa v, m /k Przemiany tworzące obie Carnota w siiku Carnota z azem oskonałym:. Aiabatyczne rozpręŝanie azu. Gaz wykonuje pracę kosztem enerii wewnętrznej azu. emperatura spaa o.. Izotermiczne spręŝanie azu kosztem pracy zewnętrznej. NawyŜka ciepła (temperatura jest stała i wynosi ) jest oprowazana o źróła oeo.. Aiabatyczne spręŝanie azu kosztem pracy zewnętrznej. emperatura azu rośnie o, rośnie teŝ eneria wewnętrzna azu. Siik wykonuje pracę przesuwając tłok poczas przemiany via. Otoczenie wykonuje pracę spręŝając az w komorze roboczej poczas przemiany via. Praca uŝyteczna jest równa polu powierzchni. - 7 -

ermoynamika echniczna la MW, Rozział. AJ Wojtowicz IF UMK Siik pobiera ciepło poczas przemiany i oaje ciepło poczas przemiany. PoniewaŜ poczas przemiany izotermicznej eneria wewnętrzna azu oskonałeo nie zmienia się, z I zasay mamy: U W 0. W Z kolei praca zewnętrzna jest w tym przypaku pracą objętościową: W P. W konsekwencji mamy: P p Nk Nk Nk Nk a poniewaŝ sprawność siika ciepeo (z I zasay): η W zaleŝy tylko o stosunku / musimy znaleźć związki łączące objętości,, i. PoniewaŜ la przemiany aiabatycznej: γ P const; zie γ to C P /C, mamy takŝe: a więc: Nk γ γ const; czyli const γ γ γ γ Po pozieleniu stronami:. Po postawieniu o () otrzymamy Nk Nk,. () - 8 -

ermoynamika echniczna la MW, Rozział. AJ Wojtowicz IF UMK a więc, po pozieleniu stronami mamy: ().. Sprawność siika Carnota z azem oskonałym Sprawność siika Carnota z azem oskonałym bęzie, po wykorzystaniu otrzymanej zaleŝności (): W η, () zie jest temperaturą órneo źróła ciepła (rzejnika), a temperaturą oeo źróła ciepła (chłonicy). Związek pomięzy i, poobnie jak wzór na sprawność, musi być słuszny la kaŝeo siika owracaeo:. Jest to ten sam związek, który otrzymaliśmy z rozwaŝań na siikami owracaymi... Współczynnik wyajności chłoziarki i pompy ciepej Carnota z azem oskonałym Korzystając ze wzorów () i () moŝemy poać współczynniki wyajności chłoziarki i pompy ciepej pracującej w obieu Carnota z azem oskonałym. Współczynnik wyajności chłoziarki: β W Współczynnik wyajności pompy ciepej β ' W Związek pomięzy współczynnikami wyajności chłoziarki i pompy ciepej: β β '. β' β β+ ' ' β ' β ' Wszystkie poane wyŝej wzory są ientyczne z wzorami, które otrzymaliśmy wcześniej.. RównowaŜność skali temperatury termoynamicznej i skali temperatury azu oskonałeo; bezwzlęna skala temperatury Definicję skali temperatury azu oskonałeo oparto na równaniu stanu azu oskonałeo, które jest spełnione przez wszystkie azy w ranicy niskieo ciśnienia: P nr. (5) - 9 -

ermoynamika echniczna la MW, Rozział. AJ Wojtowicz IF UMK Równanie to stanowi postawę ziałania termometru azoweo, pokazaneo na Rys... L Rys... ermometr azowy. W kolbie znajuje się pewna ilość azu o stałej objętości. Mierząc przy pomocy ołączoneo manometru rtęcioweo ciśnienie azu w kolbie termometru, moŝemy wyznaczyć jeo temperaturę, a więc takŝe temperaturę ciała, które jest z azem w równowaze termicznej (stosując np. zbiorniczek z cieczą w której zanurzamy kolbę z azem). Jeśli załoŝymy, Ŝe az zajmuje stałą objętość (w tym celu manipulujemy opowienio niepokazanym, oatkowym zbiorniczkiem manometru rtęcioweo), to z równania (5) mamy: C P zie jest temperaturą zbiornika z cieczą lub substancją, której temperaturę chcemy zmierzyć i która jest w równowaze termicznej z kolbą z azem termometru. P jest ciśnieniem azu w kolbie termometru, które mierzymy przy pomocy manometru rtęcioweo. Do cechowania termometru uŝyjemy punktu potrójneo (zbiornik z woą, loem i parą woną w równowaze termoynamicznej, 0,0 C ciśnienie wewnątrz zbiornika 6,7 Pa, bez ostępu powietrza atmosferyczneo). Mamy wówczas: 7,6K C P zie P jest ciśnieniem azu w kolbie termometru w kontakcie ze zbiornikiem o temperaturze punktu potrójneo (ciśnienie P nie jest równe 6,7 Pa i mierzymy je przy pomocy manometru rtęciowo tak jak P). emperaturę moŝemy wówczas wyznaczyć ze wzoru: P P ( ) 7,6 K. P P Wyznaczona w ten sposób temperatura jest temperaturą mierzonej substancji i azu oskonałeo w kolbie, który jest z nią w równowaze termicznej. Interpretacja tak zmierzonej temperatury wynika z równania: mv sr.kw. P n NA otrzymaneo z teorii kinetyczno molekularnej azu oskonałeo. Zoność teo wyraŝenia z równaniem stanu azu oskonałeo wymaa, by E manometr rtęciowy kolba z azem mvśr.kw. R k,sr. NA k co aje fizyczną interpretację temperatury jako miary śreniej enerii kinetycznej ruchu postępoweo cząsteczek azu oskonałeo. - 0 -

ermoynamika echniczna la MW, Rozział. AJ Wojtowicz IF UMK RównowaŜność skali temperatury azu oskonałeo i temperatury termoynamicznej, wynika z ientyczności wzorów na wyajność siika owracaeo: t η t zie t to temperatura termoynamiczna, i siika owracaeo z azem oskonałym: η zie to temperatura azu oskonałeo. Z porównania obu wzorów wiać, Ŝe t. Obie skale, termoynamiczna i azu oskonałeo, są równowaŝne i efiniują w róŝny sposób tę samą skalę, bezwzlęną skalę temperatur. SPRAWDZIAN rzy siiki Carnota współpracują ze zbiornikami ciepymi o temperaturach: a) 00 i 500 K, b) 600 i 800 K, c) 00 i 600 K. Uszereuj te siiki wełu ich sprawności, zaczynając o największej wartości. Zaanie Siik Carnota pracuje ze zbiornikami ciepła o temperaturach 850 K i 00 K. W kaŝym cyklu, który trwa 0,5 s, siik wykonuje pracę równą 00 J. a) Ile wynosi sprawność teo siika? b) Ile wynosi śrenia moc teo siika? c) Ile ciepła jest pobierane w kaŝym cyklu ze zbiornika o wyŝszej temperaturze? ) Jaka eneria jest oprowazana w kaŝym cyklu o zbiornika o niŝszej temperaturze? SPRAWDZIAN Chcemy zwiększyć współczynnik wyajności chłoziarki. Czy moŝemy to osiąnąć: a) ponosząc nieco temperaturę komory chłoniczej, b) obniŝając nieco temperaturę komory chłoniczej, c) przenosząc chłoziarkę o cieplejszeo pomieszczenia, ) przenosząc chłoziarkę o chłoniejszeo pomieszczenia? ZałóŜmy, Ŝe kaŝa z tych operacji wiąŝe się z taką samą bezwzlęną zmianą temperatury. Uszereuj te operacje wełu współczynnika wyajności, zaczynając o jeo największej wartości. Zaanie Siik elektryczny napęza pompę ciepą, która przekazuje ciepło z zewnątrz buynku, zie panuje temperatura -5 C, o pomieszczenia, w którym jest 7 C. ZałóŜ, Ŝe pompa ciepa jest pompą ciepą Carnota (pracuje w cyklu owrotnym Carnota). Ile Ŝuli ciepła oprowazoneo o pokoju przypaa na kaŝy Ŝul zuŝytej enerii elektrycznej? - -