Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

1 Wykład 2 Ciepło i praca I zasada termodynamiki Mechanizmy przekazywania ciepła.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "1 Wykład 2 Ciepło i praca I zasada termodynamiki Mechanizmy przekazywania ciepła."— Zapis prezentacji:

1 1 Wykład 2 Ciepło i praca I zasada termodynamiki Mechanizmy przekazywania ciepła

2 2 Gaz zamknięty w cylindrze z ruchomym tłokiem. Ciepło można dostarczać do gazu lub odbierać od gazu, zmieniając temperaturę T zbiornika cieplnego. Praca W jest wykonywana dzięki podnoszeniu lub opuszczaniu tłoka Ciepło i praca Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

3 3 Sprawdzian Zamieszczony wykres p-V przedstawia sześć krzywych (połączonych pionowymi odcinkami), opisujących przemiany, którym poddawany jest gaz. Którą parę krzywych należy wybrać, aby praca wykonana przez gaz w cyklu miała największą wartość dodatnią? Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

4 4 Pierwsza zasada termodynamiki Energia wewnętrzna układu rośnie gdy do układu dostarczamy ciepło i maleje, gdy układ wykonuje pracę Sprawdzian Na rysunku przedstawiono we współrzędnych p-V cztery krzywe opisujące przemiany gazu od punktu i do f. Uszereguj krzywe według odpowiadającej im: a)Zmiany energii wewnętrznej b)Wartości pracy W wykonanej przez gaz c)Wartości ciepła Q przekazanego do układu Zacznij od wartości największej Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

5 5 Szczególne przypadki pierwszej zasady termodynamiki Przemianawarunekwynik AdiabatycznaQ = 0 stała objętośćW = 0 cykl zamkniętyQ = W rozprężanie swobodneQ = W = 0 Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc Realizacja przemiany adiabatycznej Swobodne rozprężanie gazu

6 6 Sprawdzian Pokazany na rysunku wykres p-V przedstawia pewną przemianę cykliczną. Czy w jednym pełnym cyklu: a)Zmiana energii wewnętrznej układu i b)Wypadkowa energia wymieniana w postaci ciepła Q przez układ z otoczeniem mają wartość dodatnią, ujemną, czy równą zeru? Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

7 7 Przykład Zamieniamy 1 kg wody o temperaturze 100 o C w parę o temperaturze również 100 o C, pozwalając wodzie wrzeć pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym (1 atm, czyli 1,01x10 5 Pa) w układzie przedstawionym na rysunku. Objętość wody zmienia się od wartości początkowej 1x10 -3 m 3 dla cieczy do 1,671 m 3, kiedy ma ona postać pary. a) Jaką pracę wykonuje układ w tym procesie? b) Jaką energię otrzymuje układ podczas ogrzewania? c) Ile wynosi zmiana energii wewnętrznej układu w rozważanym procesie? Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

8 8 Mechanizmy przekazywania ciepła 1) Przewodnictwo cieplne Energia przepływa w postaci ciepła od zbiornika o temperaturze T H do zbiornika o niższej temperaturze T C przez przewodzącą ciepło płytkę o grubości L, przekroju S i przewodności cieplnej właściwej k Przewodność cieplna właściwa (przewodnictwo cieplne) k to stosunek ilości energii cieplnej przenoszonej w jednostce czasu przez jednostkową powierzchnię do gradientu temperatury S Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

9 9 Przewodność cieplna właściwa k wybranych substancji k [W/m. K] metale stal nierdzewna14 ołów35 aluminium235 miedź401 srebro428 gazy powietrze (suche)0,026 hel0,15 wodór0,18 materiały budowlane pianka poliuretanowa0,024 wełna mineralna0,043 wata szklana0,048 drewno sosnowe0,11 beton komórkowy0,16 szkło okienne1,0 cegła0,8 beton zwykły1,5 granit3,2 Opór cieplny Opór cieplny, analogia z oporem elektrycznym. Różnica temperatur gra rolę napięcia, moc przewodzona rolę gęstości prądu. Jednostką oporu cieplnego jest kelwin/wat [K/W]

10 10 Przewodzenie ciepła przez płytkę wielowarstwową Strumień cieplny przepływający przez obie warstwy musi być taki sam: Stacjonarny strumień ciepła przez płytkę wykonaną z dwóch różnych materiałów, o tym samym przekroju ale o różnej grubości. W stanie stacjonarnym temperatura T X na granicy pomiędzy dwoma materiałami ma ustaloną wartość zależną od wypadkowego oporu cieplnego Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

11 11 Sprawdzian Ośrodek przewodzący składa się z czterech warstw o jednakowej grubości i przekroju, wykonanych z czterech różnych materiałów. Na rysunku podano temperatury na powierzchniach bocznych i granicznych pomiędzy warstwami, zmierzone dla stacjonarnego strumienia cieplnego. Uszereguj warstwy według ich przewodności cieplnej właściwej, zaczynając od największej wartości Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

12 12 Przykład Na rysunku przedstawiono przekrój ściany wykonanej z warswy drewna sosnowego o grubości L a i muru ceglanego o o grubości L d (= 2 L a ), rozdzielonych dwiema warstwami o jednakowej grubości i takiej samej przewodności właściwej, wykonanymi z nieznanego materiału. Przewodność cieplna właściwa drewna sosnowego jest równa k a a cegieł k d (= 5k a ). Strumień ciepła przechodzący przez ścianę osiągnął stan stacjonarny. Jedyne znane temperatury na powierzchniach granicznych to T 1 = 25 o C, T 2 = 20 o C i T 5 = -10 o C. Jaką wartość ma temperatura T 4 ? Copyright 2005 John Wiley and Sons, Inc

13 13 P prom – moc promieniowania cieplnego emitowanego przez ciało w postaci fal elektromagnetycznych, = 5,6703x10 -8 W/m 2 K 4 – stała Stefana – Boltzmanna – zdolność emisyjna powierzchni ciała S – powierzchnia ciała T – temperatura ciała Mechanizmy przekazywania ciepła 2) Konwekcja i 3) promieniowanie cieplne moc promieniowania cieplnego absorbowanego przez ciało z otoczenia


Pobierz ppt "1 Wykład 2 Ciepło i praca I zasada termodynamiki Mechanizmy przekazywania ciepła."

Podobne prezentacje


Reklamy Google