pobieranie: sciaga_wyklady
Pobierz dokument docPrzeglądaj wersję html pliku:
Praca bezwzględna - jest to praca którą wykonałby czynnik
termodynamiczny gdy ciśnienie otoczenia byłoby równe 0.
praca użyteczna Lu- jest to praca bezwzględna z tym że ciśnienie
otoczenia ma wartość skończoną i różną od zera
Jest to różnica pracy bezwzględnej i pracy przetłaczania do
atmosfery gazu znajdującego się po prawej strony tłoka
Lu=L12 -Lp
praca techniczna Lt- nie zależy od rodzaju maszyny przepływowej. Jest
to iloczyn objętości elementarnego ubytku ciśnienia
prace efektywna Le - praca mierzona na sprzęgle maszyny - jest to praca
wewnętrzna pomniejszona o pracę wykonaną u zew. części tłoka
Le=Li-Lm
praca wewnętrzna Li - praca przekazywana na wał maszyny
praca mechaniczna - są to wszystkie działania między ukł. a
otoczeniem które są równoważne zmianie położenia pewnego ciężaru
znajdującego się poza ukł. przy czym zmiana położenia liczona jest
w odniesieniu do określonego poziomu odniesienia
Układ termodynamiczny(system) – część przestrzeni ograniczonej za
pomocą abstrakcyjnej osłony , która nazywa się osłoną bilansową.
Układ bilansowy oznaczamy.
a)układy otwarte – takie których granice może przekraczać zarówno
energia jak i substancja.
b)układy zamknięte – to takie których granice może przekraczać
tylko energia.
Przemiana termodynamiczna- droga przejścia jest zbiorem kolejno po
sobie następujących zmian stanu ciała fizycznego układu od stanu
początkowego do stanu końcowego.
I zasada termodynamiki-strumień energii doprowadzonej do układu jest
równy strumieniowi energii wyprowadzonej z układu i przyrostu
strumienia energii układu.
Ed=Ew+(Eu (Eu=0 dla układu odosobnionego
Niemożliwe jest skonstruowanie perpetum mobile pierwszego rodzaju tzn.
nie można skonstruować urządzenia (silnika) które wykonywało by
pracę w sposób ciągły bez zasilania energia z zewnątrz.
Energia układu-róznica pomiędzy energią układu na końcu i na
początku układu. składa się ona z energii kinetycznej, potencjalnej
makroskopowych cząsteczek układu oraz tzw.energi wewnętrznej.
Energia wewnętrzna – energia ruchu translacyjnego cząstek i ruchu
obrotowego. Energia ruchu oscylacyjnego atomów w czasteczce. Energia
wewnętrzna jest to funkcja stanu – tzn. że przyrost energii w
układzie jest zawsze stały. Nie zależy od parametrów określających
położenie i prędkość ciał
Ekspansja- przemiana związana ze zmianą objętości czynnika
Kompresja- zmniejszenie objętości
Spreżanie-przemiana w której ciśnienie czynnika będzie rosło
Rozprężanie- gdy ciśnienie czynnika będzie malało
Entalpia - suma energii wewnętrznej i pracy przetłoczonej(iloczyn
ciśnienia i objętości) J=U+pV. Jest f-cją ekstensywną tzn. zależy
od wielkości ukł.
J=mi=n(Mi)=(Mu)+p(M() ; (Mu)=U/n ; (M()=V/n
Jc=J+m(g(h+w2/2) ; Jc=mi+m(g(h+w2/2)
J=Er=U+pV
Proces odwracalny - w którym przepływ ciepła odbywa się przy
nieskończenie małej różnicy temp. (Tźr=T ; dQf=0 ; d(=0)
Proces nieodwracalny- ((T(0 ; Tźr(0 ; Qf(0) suma entropi wszystkich
ciał uczestniczących w przemianie jest większa od zera d(>0
Gaz doskonały(cząstki wykonują nieustanny ruch)-cząsteczki nie
oddziaływują wzajemnie na siebie, cząsteczki poruszają się tylko
ruchem postępowym, obrotowym(rotacyjnym),nie ma ruchu
oscylacyjnego(drgań)-argon, neon, hel
Gaz półdoskonały- to samo co doskonały oprócz tego że atomy
ulegają oscylacją (wodór, tlen, azot, CO)
Para wodna-czynnik termodynamiczny o wysokim ciśnieniu traktowana jako
gaz rzeczywisty (para w wodzie i spalinach -jako doskonały)
Udział wagowy i – tego składnika:gi = mi / mm (mm – masa roztw.)
Udział objętościowy – ri = (Vi / Vm) p, T
Udział molowy – zi = ni / nm . ( zi =1
zi = gi * (Ri / Rm) gi = zi * (Mi / Mm)
Ciśnienie roztworu(prawo Daltona)- suma ciśnień cząstkowych
poszczególnych składników
Ciśnienie cząstkowe- ciśnienie jakie wywierałby określony składnik
roztworu gazowego na ścianki zbiornika w którym się znajduje przy
założeniu że z tego zbiornika zostałyby usunięte pozostałe
składniki roztworu gazowego
Prawo LEDUCA- dla gazów doskonałych objętość roztworu równa jest
sumie objętości poszczególnych składników.
Zasada ekwipartycji-molowe ciepło właściwe przy stałej objętości
jest wprost proporcjonalne do polowy uniwersalnej stałej gazowej
przypadającej na jeden stopień swobody ruchu.
(Mcv) = f*0,5 (MR)
gaz 2 at. – (Mcv) = 5/2 (MR) gaz 3 at. – (Mcp)= (Mcv )+ (MR)=7/2
(MR)
Entropia-elementarne ciepło całkowite podzielone przez temp.
bezwzględną. ds=dQc/T dQc=dU+dl=dU+pdV=dQ+dQf
dQ - ciepło doprowadzone z zew.
dQf - ciepło pochłonięte przez straty
dQc=dJ+dLt=dJ-Vdp
2 jest to f-cja ekstensywna - zależy od wielkości układu
S=ms=n(Ms) ; s[J/kg*K] ; (Ms)=[J/kmol*K]
3 entropia układu jest f-cją addytywną. Jest to suma poszczególnych
ukł. entropii S=(Si
4 jest tof-cja stanu która ma różniczkę zupełną
(S=S2-S1=(dS=(dQc/T
5 przyrost wartości entropii nie zależy od dogi przejścia
II zasada termodynamiki:
-Clausius-ciepło nie może przejść samorzutnie od ciała zimniejszego
do ciała cieplejszego
-Kelvin- nie można zbudować maszyny której jedynym wynikiem
działania byłaby praca mechaniczna wykonywana kosztem ciepła
pobieranego tylko z jednego źródła
-niemożliwe jest skonstruowanie perpetum mobile 2 rodzaju (urządzenie
pracujące o tylko jedne źródło ciepła)
-Carnot & Clausius-jeżeli układ doznał zamkniętego cyklu przemian
odwracalnych to zmiana entropii jest r równa 0. Cykl przemian to taki
po którym układ wraca do stanu początkowego.
Obieg – cykl przemian następujących po sobie , które przebiegają
w układzie zamkniętym (w którym mamy stałą masę czynnika) przy
czym stan końcowy czynnika jest taki sam jak stan początkowy.
Jeżeli obieg składa się tylko z przemian odwracalnych , jeśli choć
jedna przemiana jest nieodwracalna to obieg jest nieodwracalny.
Przemiany odwracalne: izotermiczna, izobaryczna, izochoryczna,
izentropowa (adiabatyczna), politropowa.
a)przemiana izotermiczna – przemiana realizowana przy zachowaniu
stałej temperatury gazu T=idem, dT = 0.
P1V1 = p2V2 = RT
Q1 – 2 = L1 – 2 = L t 1 – 2 = m R T ln V2 / V1
(S1 – 2 = m R ln V2 / V1
b) izobaryczna
V2/V1 = T2/T1
L t 1 – 2 = 0
L 1 – 2 = p(V2 – V1) = mR (T2 – T1)
Q1 – 2 = (I1 – 2 = mcp (T2 – T1)
(S1 – 2 = m cp ln T2 / T1
(U1 – 2 = m cv (T2 – T1)
c)izochoryczna V = const.
p1 / p2 = T1 / T2
L1 – 2 = 0
Q1 – 2 = (U1 – 2 = mcv(T2 – T1)
Lt 1 – 2 = - V(p2 – p1)
(S1 – 2 =m cv ln T2 / T1
d)adiabatyczna Q1 – 2 = const.
L1 – 2 = -(U1 – 2 = -m cv (T2 – T1)
Lt 1 – 2 = -(I = m cp (T1 – T2)
e)politropowa – przemiana o równaniu podobnym do równania adiabaty,
a mianowicie
gdzie m nie jest wielkością określoną przez rodzaj czynnika , jak
wartość k dla adiabaty, lecz może przyjmować wartości dowolne.
Politropa przy odpowiednich wartościach wykładnika m może
reprezentować wszystkie przemiany charakterystyczne.
p.izotermiczna , m=1, pV = idem , T = idem, c = ct = (, c = dq / T ( ct
= (
p.izobaryczna, m=0, V/t = idem, p=idem, c = cp
p.izentropowa, m=(, pV^( = idem, s=idem, c = 0
p.izochoryczna, m=(, p/T = idem, v=idem., c = cv
Przemiany nieodwracalne:
z tarciem,
przepływ masy odbywa się przy skończonej liczbie stężeń.
1.Dławienie: adiabatyczno - izoenergijne , adiabatyczno –
izoentalpowe
2.Adiabata nieodwracalna
3.Dyfuzja.
ad.1. Dławienie – ekspansja czynnika przy czym praca ekspansji
czynnika jest częściowo zużywana na pokonywanie siły tarcia.
Dławienie adiabatyczno – izoenergijne
Zawór zamknięty w jednej komorze gazu.
W przypadku gdy samoczynny przepływ gazu z drugiego zbiornika do
pierwszego to mówimy tu o dławieniu adiabatyczno – izoenergijnym.
Dławienie adiabatyczno – izoentalpowe
ad 2.Przemiana adiabatyczna odwracalna
Q=0, Qf = 0
Przemiana adiabatyczna nieodwracalna.
Q = 0, Qf ( 0
Ad. 3 Dyfuzja – ruch masy spowodowany różnicą stężeń.
pi = ciśnienia cząstkowe ulęgają obniżeniu.
Przemiana nieodwracalna bo nie możliwe jest samoistne rozdzielenie
cząsteczek ( i o.
Bilansowanie.
1.Układ musimy wydzielic z otoczenia osłona bilansową.
2.Musimy uwzględnić pracę mechaniczną wykonaną przy odkształcaniu
osłony bilansowej.
3.W przypadku jeżeli prędkość układu i położenie układu ulegają
zmianie należy uwzględnić pracę wykonaną przez siły
przemieszczające układ.
4.Jeżeli struga substancji dopływającej lub odpływającej przecina
osłonę bilansową , trzeba uwzględnić pracę związaną z
przecięciem osłony bilansowej.
5.Znakowanie – ciepło doprowadzone do układu ma znak dodatni,
wyprowadzone znak ujemny. Praca doprowadzona do układu znak ujemny,
wyprowadzona znak ujemny.
Bilansowanie idealnej maszyny przepływowej.
Bilansowanie układu turbina – generator.
Wykres indykatorwy sprężarki:
1-2 sprężanie 2-3 wytłumienie (oddawanie ciepła) 3-4 rozprężanie
4-1 zasysanie (pobranie ciepła)
sprawność pompy grzejnej -
Sprawność ziębiarki -
rzeczywiste ciepło właściwe -
Energia całkowita (energia ukł. termodyn.) - jest równa makroskopowej
energii kinetycznej, makroskopowej energii potencjalnej i energii wew.
Eu=Ek+Ep+U
W skład energii wew. wchodzą: Energia ruchu postępowego i obrotowego,
energia ruchu oscylacyjnego atomów w cząsteczce, energia potencjalna
sił przyciągania międzycząsteczkowego, energia stanów
elektronowych, energia dynamiczna związana z możliwością przebudowy
cząsteczki, energia jądrowa.
Energia wew.- jest f-cją stałą (U=U2-U1 i f-cją ekstensywną
U=mu=n(Mu) u=U/m (Mu)=U/n
Elementarne ciepło pochłonięte przez czynnik- zmiana elementarna
entalpii pomniejszona o iloczyn objętości i elementarnej zmiany
ciśnienia dQc=dI-Vdp
Rzeczywista pojemność cieplna -
sciaga_wyklady
Praca bezwzględna - jest to praca którą wykonałby czynnik
termodynamiczny gdy ciśnienie otoczenia byłoby równe 0.
praca użyteczna Lu- jest to praca bezwzględna z tym że ciśnienie
otoczenia ma wartość skończoną i różną od zera
Jest to różnica pracy bezwzględnej i pracy przetłaczania do
atmosfery gazu znajdującego się po prawej strony tłoka
Lu=L12 -Lp
praca techniczna Lt- nie zależy od rodzaju maszyny przepływowej. Jest
to iloczyn objętości elementarnego ubytku ciśnienia
prace efektywna Le - praca mierzona na sprzęgle maszyny - jest to praca
wewnętrzna pomniejszona o pracę wykonaną u zew. części tłoka
Le=Li-Lm
praca wewnętrzna Li - praca przekazywana na wał maszyny
praca mechaniczna - są to wszystkie działania między ukł. a
otoczeniem które są równoważne zmianie położenia pewnego ciężaru
znajdującego się poza ukł. przy czym zmiana położenia liczona jest
w odniesieniu do określonego poziomu odniesienia
Układ termodynamiczny(system) – część przestrzeni ograniczonej za
pomocą abstrakcyjnej osłony , która nazywa się osłoną bilansową.
Układ bilansowy oznaczamy.
a)układy otwarte – takie których granice może przekraczać zarówno
energia jak i substancja.
b)układy zamknięte – to takie których granice może przekraczać
tylko energia.
Przemiana termodynamiczna- droga przejścia jest zbiorem kolejno po
sobie następujących zmian stanu ciała fizycznego układu od stanu
początkowego do stanu końcowego.
I zasada termodynamiki-strumień energii doprowadzonej do układu jest
równy strumieniowi energii wyprowadzonej z układu i przyrostu
strumienia energii układu.
Ed=Ew+(Eu (Eu=0 dla układu odosobnionego
Niemożliwe jest skonstruowanie perpetum mobile pierwszego rodzaju tzn.
nie można skonstruować urządzenia (silnika) które wykonywało by
pracę w sposób ciągły bez zasilania energia z zewnątrz.
Energia układu-róznica pomiędzy energią układu na końcu i na
początku układu. składa się ona z energii kinetycznej, potencjalnej
makroskopowych cząsteczek układu oraz tzw.energi wewnętrznej.
Energia wewnętrzna – energia ruchu translacyjnego cząstek i ruchu
obrotowego. Energia ruchu oscylacyjnego atomów w czasteczce. Energia
wewnętrzna jest to funkcja stanu – tzn. że przyrost energii w
układzie jest zawsze stały. Nie zależy od parametrów określających
położenie i prędkość ciał
Ekspansja- przemiana związana ze zmianą objętości czynnika
Kompresja- zmniejszenie objętości
Spreżanie-przemiana w której ciśnienie czynnika będzie rosło
Rozprężanie- gdy ciśnienie czynnika będzie malało
Entalpia - suma energii wewnętrznej i pracy przetłoczonej(iloczyn
ciśnienia i objętości) J=U+pV. Jest f-cją ekstensywną tzn. zależy
od wielkości ukł.
J=mi=n(Mi)=(Mu)+p(M() ; (Mu)=U/n ; (M()=V/n
Jc=J+m(g(h+w2/2) ; Jc=mi+m(g(h+w2/2)
J=Er=U+pV
Proces odwracalny - w którym przepływ ciepła odbywa się przy
nieskończenie małej różnicy temp. (Tźr=T ; dQf=0 ; d(=0)
Proces nieodwracalny- ((T(0 ; Tźr(0 ; Qf(0) suma entropi wszystkich
ciał uczestniczących w przemianie jest większa od zera d(>0
Gaz doskonały(cząstki wykonują nieustanny ruch)-cząsteczki nie
oddziaływują wzajemnie na siebie, cząsteczki poruszają się tylko
ruchem postępowym, obrotowym(rotacyjnym),nie ma ruchu
oscylacyjnego(drgań)-argon, neon, hel
Gaz półdoskonały- to samo co doskonały oprócz tego że atomy
ulegają oscylacją (wodór, tlen, azot, CO)
Para wodna-czynnik termodynamiczny o wysokim ciśnieniu traktowana jako
gaz rzeczywisty (para w wodzie i spalinach -jako doskonały)
Udział wagowy i – tego składnika:gi = mi / mm (mm – masa roztw.)
Udział objętościowy – ri = (Vi / Vm) p, T
Udział molowy – zi = ni / nm . ( zi =1
zi = gi * (Ri / Rm) gi = zi * (Mi / Mm)
Ciśnienie roztworu(prawo Daltona)- suma ciśnień cząstkowych
poszczególnych składników
Ciśnienie cząstkowe- ciśnienie jakie wywierałby określony składnik
roztworu gazowego na ścianki zbiornika w którym się znajduje przy
założeniu że z tego zbiornika zostałyby usunięte pozostałe
składniki roztworu gazowego
Prawo LEDUCA- dla gazów doskonałych objętość roztworu równa jest
sumie objętości poszczególnych składników.
Zasada ekwipartycji-molowe ciepło właściwe przy stałej objętości
jest wprost proporcjonalne do polowy uniwersalnej stałej gazowej
przypadającej na jeden stopień swobody ruchu.
(Mcv) = f*0,5 (MR)
gaz 2 at. – (Mcv) = 5/2 (MR) gaz 3 at. – (Mcp)= (Mcv )+ (MR)=7/2
(MR)
Entropia-elementarne ciepło całkowite podzielone przez temp.
bezwzględną. ds=dQc/T dQc=dU+dl=dU+pdV=dQ+dQf
dQ - ciepło doprowadzone z zew.
dQf - ciepło pochłonięte przez straty
dQc=dJ+dLt=dJ-Vdp
2 jest to f-cja ekstensywna - zależy od wielkości układu
S=ms=n(Ms) ; s[J/kg*K] ; (Ms)=[J/kmol*K]
3 entropia układu jest f-cją addytywną. Jest to suma poszczególnych
ukł. entropii S=(Si
4 jest tof-cja stanu która ma różniczkę zupełną
(S=S2-S1=(dS=(dQc/T
5 przyrost wartości entropii nie zależy od dogi przejścia
II zasada termodynamiki:
-Clausius-ciepło nie może przejść samorzutnie od ciała zimniejszego
do ciała cieplejszego
-Kelvin- nie można zbudować maszyny której jedynym wynikiem
działania byłaby praca mechaniczna wykonywana kosztem ciepła
pobieranego tylko z jednego źródła
-niemożliwe jest skonstruowanie perpetum mobile 2 rodzaju (urządzenie
pracujące o tylko jedne źródło ciepła)
-Carnot & Clausius-jeżeli układ doznał zamkniętego cyklu przemian
odwracalnych to zmiana entropii jest r równa 0. Cykl przemian to taki
po którym układ wraca do stanu początkowego.
Obieg – cykl przemian następujących po sobie , które przebiegają
w układzie zamkniętym (w którym mamy stałą masę czynnika) przy
czym stan końcowy czynnika jest taki sam jak stan początkowy.
Jeżeli obieg składa się tylko z przemian odwracalnych , jeśli choć
jedna przemiana jest nieodwracalna to obieg jest nieodwracalny.
Przemiany odwracalne: izotermiczna, izobaryczna, izochoryczna,
izentropowa (adiabatyczna), politropowa.
a)przemiana izotermiczna – przemiana realizowana przy zachowaniu
stałej temperatury gazu T=idem, dT = 0.
P1V1 = p2V2 = RT
Q1 – 2 = L1 – 2 = L t 1 – 2 = m R T ln V2 / V1
(S1 – 2 = m R ln V2 / V1
b) izobaryczna
V2/V1 = T2/T1
L t 1 – 2 = 0
L 1 – 2 = p(V2 – V1) = mR (T2 – T1)
Q1 – 2 = (I1 – 2 = mcp (T2 – T1)
(S1 – 2 = m cp ln T2 / T1
(U1 – 2 = m cv (T2 – T1)
c)izochoryczna V = const.
p1 / p2 = T1 / T2
L1 – 2 = 0
Q1 – 2 = (U1 – 2 = mcv(T2 – T1)
Lt 1 – 2 = - V(p2 – p1)
(S1 – 2 =m cv ln T2 / T1
d)adiabatyczna Q1 – 2 = const.
L1 – 2 = -(U1 – 2 = -m cv (T2 – T1)
Lt 1 – 2 = -(I = m cp (T1 – T2)
e)politropowa – przemiana o równaniu podobnym do równania adiabaty,
a mianowicie
gdzie m nie jest wielkością określoną przez rodzaj czynnika , jak
wartość k dla adiabaty, lecz może przyjmować wartości dowolne.
Politropa przy odpowiednich wartościach wykładnika m może
reprezentować wszystkie przemiany charakterystyczne.
p.izotermiczna , m=1, pV = idem , T = idem, c = ct = (, c = dq / T ( ct
= (
p.izobaryczna, m=0, V/t = idem, p=idem, c = cp
p.izentropowa, m=(, pV^( = idem, s=idem, c = 0
p.izochoryczna, m=(, p/T = idem, v=idem., c = cv
Przemiany nieodwracalne:
z tarciem,
przepływ masy odbywa się przy skończonej liczbie stężeń.
1.Dławienie: adiabatyczno - izoenergijne , adiabatyczno –
izoentalpowe
2.Adiabata nieodwracalna
3.Dyfuzja.
ad.1. Dławienie – ekspansja czynnika przy czym praca ekspansji
czynnika jest częściowo zużywana na pokonywanie siły tarcia.
Dławienie adiabatyczno – izoenergijne
Zawór zamknięty w jednej komorze gazu.
W przypadku gdy samoczynny przepływ gazu z drugiego zbiornika do
pierwszego to mówimy tu o dławieniu adiabatyczno – izoenergijnym.
Dławienie adiabatyczno – izoentalpowe
ad 2.Przemiana adiabatyczna odwracalna
Q=0, Qf = 0
Przemiana adiabatyczna nieodwracalna.
Q = 0, Qf ( 0
Ad. 3 Dyfuzja – ruch masy spowodowany różnicą stężeń.
pi = ciśnienia cząstkowe ulęgają obniżeniu.
Przemiana nieodwracalna bo nie możliwe jest samoistne rozdzielenie
cząsteczek ( i o.
Bilansowanie.
1.Układ musimy wydzielic z otoczenia osłona bilansową.
2.Musimy uwzględnić pracę mechaniczną wykonaną przy odkształcaniu
osłony bilansowej.
3.W przypadku jeżeli prędkość układu i położenie układu ulegają
zmianie należy uwzględnić pracę wykonaną przez siły
przemieszczające układ.
4.Jeżeli struga substancji dopływającej lub odpływającej przecina
osłonę bilansową , trzeba uwzględnić pracę związaną z
przecięciem osłony bilansowej.
5.Znakowanie – ciepło doprowadzone do układu ma znak dodatni,
wyprowadzone znak ujemny. Praca doprowadzona do układu znak ujemny,
wyprowadzona znak ujemny.
Bilansowanie idealnej maszyny przepływowej.
Bilansowanie układu turbina – generator.
Wykres indykatorwy sprężarki:
1-2 sprężanie 2-3 wytłumienie (oddawanie ciepła) 3-4 rozprężanie
4-1 zasysanie (pobranie ciepła)
sprawność pompy grzejnej -
Sprawność ziębiarki -
rzeczywiste ciepło właściwe -
Energia całkowita (energia ukł. termodyn.) - jest równa makroskopowej
energii kinetycznej, makroskopowej energii potencjalnej i energii wew.
Eu=Ek+Ep+U
W skład energii wew. wchodzą: Energia ruchu postępowego i obrotowego,
energia ruchu oscylacyjnego atomów w cząsteczce, energia potencjalna
sił przyciągania międzycząsteczkowego, energia stanów
elektronowych, energia dynamiczna związana z możliwością przebudowy
cząsteczki, energia jądrowa.
Energia wew.- jest f-cją stałą (U=U2-U1 i f-cją ekstensywną
U=mu=n(Mu) u=U/m (Mu)=U/n
Elementarne ciepło pochłonięte przez czynnik- zmiana elementarna
entalpii pomniejszona o iloczyn objętości i elementarnej zmiany
ciśnienia dQc=dI-Vdp
Rzeczywista pojemność cieplna -
