Grundbegreber - Lektion 1 Flashcards
Termodynamik
videnskab om energi
Energi
Evnen til at kunne skabe
forandringer
Navnet Termodynamik stammer fra de
græske ord
therme (varme) og dynamis
power
Princippet for bevarelse af energi
Ved en interaktion kan energi ændres fra en tilstand
til en anden, men den totale mængde energi
forbliver konstant – Energi kan ikke skabes
eller destrueres!
Termodynamikkens 1. hovedsætning
Et udtryk for princippet for bevarelse af energi.
Angiver, at energi er en termodynamisk
egenskab.
Termodynamikkes 2. hovedsætning
Angiver, at energi har en kvalitet og en
kvantitet, og at faktiske processer sker
ved faldende kvalitet i systemer.
Klassisk termodynamik:
En makroskopisk tilgang til termodynamik, der ikke kræver viden om de enkelte partiklers opførsel. Giver den mest direkte og enkle løsning på de fleste ingeniør opgaver, og bruges i dette kursus (Heat flows in the direction of decreasing temperature.)
Varme
Energiform, der kan overføres
fra et system til et andet som resultat af
temperaturforskelle.
Varmeoverførsel
Videnskabsretning,
der arbejder med at bestemme
hastigheden på overførsel af varme og
påvirkning af temperaturer.
Termodynamik
beskæftiger sig med mængden af overført varme når et system er i en proces fra en ligevægtstilstand til en ny ligevægtstilstand, men angiver ikke hvor lang tid processen tager. Som ingeniører er vi ofte interesserede i overførselshastigheden, altså Varmeoverførslen.
Formel og enhed for weight
w=mg (N)
W weight
m mass
g gravitational
acceleration
System
En mængde stof eller en region/område valgt til undersøgelsen
Omgivelser
Massen eller regionen/området udenfor systemet
Krænseflade
Den virkelige eller imaginære overflade, der adskiller
systemet fra omgivelserne.
Grænsen for et system kan være fast eller bevægelig
Systemer kan betragtes som lukkede eller åbne
Lukkede systemer (Fast massemængde)
Fast mængde masse, og ingen
masse kan krydse grænsen.
Modsat af fixed boundary
Moving boundary
Åbent system (kontrolvolumen):
En korrekt udvalgt region/område,
(kontrolvolumenet). Der omsluttes normalt en enhed, der involverer massestrøm, såsom en kompressor, turbine eller dyse. Både masse og energi kan krydse grænsen for et kontrolvolumen
Kontrol grænseflade
Grænsen for et kontrolvolumen, kan både være
rigtige grænseflader og imaginære grænseflader.
Control volumes kan have 4 slags boundaries
Fixed, moving, real and imaginary
Egenskab
Alle karakteristika for systemet
Ofte kendte egenskaber er: tryk P, temperatur
T, volumen V og masse m.
Egenskaber kan være intensive eller ekstensive
Intensive egenskaber
Egenskaber, der er
uafhængige af systemets masse. For eksempel
temperatur, tryk og densitet.
Ekstensive egenskaber:
Egenskaber, der er
afhængige af størrelse/udbredelse af systemet.
For eksempel masse og volumen.
Specifikke egenskaber
Ekstensive
egenskaber per enhed masse. For eksempel
specifik varmekapacitet kJ/(kg*K)
Formel for densitet
p= m/V (kg/m3)
Formel specifik volumen
v= V/m =1/p
Formel for specifik vægt
ys = pg (N/m3)
Definition af massefylde/specific gravity
SG Forholdet mellem densiteten af et stof og densiteten af et standard stof ved en specific temperature (normal vand ved 4 °C).
Formel for massefylde/specific gravity
SG= p/pH2O
Ligevægt
Systemet er i balance – der er
ingen ubalance eller drivende kraft indeni
systemet
Termisk ligevægt
Samme temperatur i
hele systemet
Mekanisk ligevægt:
Der er samme tryk i
hele systemet
Fase ligevægt
Hvis et system indeholder to
faser når massen af hver fase indstiller en
ligevægt og ikke forandres
Kemisk ligevægt
Hvis den kemisk
sammensætning ikke ændrer sig over tid,
dvs. at der ikke finder kemiske reaktioner
sted
En forandring i et system fra en
tilstand til en ny,
en proces er
altså en tilstandændring
Procesvej
de tilstande som et
system gennemgår undervejs i
procesforløbet.
For at beskrive et procesforløb fuldstændigt skal både start og sluttilstanden beskrives, samt procesvej og interaktioner med omgivelserne
Kvasi-stationær
tilstandsændring
Det antages
at ændringer i systemet sker
Hvad kan procesdiagrammer bruges til
Ved at tegne termodynamiske egenskaber kan processen visualiseres
Isotermisk
Konstant temperatur
Isobarisk
Konstant tryk
Isokorisk (Isometrisk):
Konstant volumen
Cyklus:
Et procesforløb hvor start- og
sluttilstand er den samme
Typiske maskiner, der
tilnærmer sig kontinuert-flow
processer er
turbiner,
pumper, kedler,
kondensatorer og
varmevekslere
Termodynamikkens 0.
hovedsætning:
Systemer i ligevægt har den samme temperatur. Kommer to systemer med forskellige temperatur i kontakt, vil der ske en varme udveksling fra det varme system til det kolde system indtil det har samme temperatur.
Frysepunkt
En blanding af is og vand, der er i ligevægt med luft mættet
med damp ved 1 atm tryk (0°C eller 32°F)
Kogepunkt:
En blanding af flydende vand og vanddamp (uden luft) i
ligevægt ved 1 atm tryk (100°C eller 212°F)
Celsius skala:
en SI enhed
Fahrenheit skale
enhed i det engelske system
Kelvin skala
en SI enhed, med 0 ved det absolutte nulpunkt (-273,15°C)
Rankine skala
samme inddeling som fahrenheit skalaen men med
nulpunkt ved det absolutte nulpunkt
Temperaturskala for celsius og fahrenheit
Delta T(K)= Delta T(C) T(K)= T(C) + 273,15
Tryk:
Forholdet mellem kraft og areal. Det er
kraftens ortogonale komposant på arealet som
benyttes.
• SI-enheden for tryk er Pa eller [N/m2] men i
praksis anvendes ofte andre enheder.
Enhedsomregning for 1 bar til Pa
1 bar = 10^5 Pa = 0.1 MPa = 100 KPa
Enhedsomregning for 1 atm til Pa
1 atm = 101,325 Pa = 101.325 kPa = 1.01325 bars
Absolut tryk:
Det faktiske tryk i
en given position, det måles
relativet til absolut vakuum
Manometer tryk:
Forskellen
mellem det absolutte tryk og det
lokale atmosfæriske tryk.
Vakuumtryk
Tryk lavere end
atmosfærisk tryk.
2 formler for forhold mellem absolut, vacuum og trykforskel
Pgage = Pabs - Patm Pvac = Patm - Pabs
Tryk formler P = eller P gage
P= Patm + pgh Pgage = pgh
Tryk i væske
Tryk i en væske i ro
stiger linært med
afstanden til den frie
overflade.
Et rum fyldt med gas
I et rum fyldt med gas er trykforskellen ved forskellig højde ubetydelig
Pascals lov
Tryk tilført en indesluttet væske øger trykket ens overalt. • Forholdet mellem A2 og A1 udnyttes i hydrauliske lifte. Det gør det muligt at løfte en stor vægt ved tilførsel af en lille kraft.
Formel for pascals lov
P1 = P2 -> F1/A1 = F2/A2 -> F2/F1 = A2/A1
Manometer og tryk ved stacked up fluid layers
Patm + p1gh1 + p2gh2 + p3gh3 =P1
P2 = Patm + pgh
Fourier’s law of heat conduction:
q = −k · dT/dx
Fick’s law of diffusion:
j = −D · dC/dx
Darcy’s law in fluid mechanics
Q = −k · A · ΔP/μ · L
Ohm’s law of current flow:
I/A = −σ · dV/dx
