Termomechanika 2. přednáška Ing. Michal HOZNEDL, Ph.D.

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Termomechanika 2. přednáška Ing. Michal HOZNEDL, Ph.D."

Štěpánka Říhová
před 6 lety
Počet zobrazení:

1 ermomechanika. řenáška Ing. Michal HOZNEDL, Ph.D. Uozornění: ao rezenace slouží ýhraně ro ýukoé účely Fakuly srojní Záaočeské unierziy Plzni. Byla sesaena auorem s yužiím cioaných zrojů a eřejně osuných inerneoých zrojů. yužií éo rezenace nebo jejich čásí ro jiné účely, sejně jako její eřejné šíření je neříusné.

2 ermoynamická sousaa Oeřená Uzařená Izoloaná

3 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Jaká je účinnos raného sroje? Pole Carnooa rinciu ji sačí sanoi ro jeen konkréní raný sroj. Jak jej narhneme? Proože je našim cílem yuží yšší elou ohříače ke konání mechanické ráce, zaměříme se na je zaný ROZAŽNOS: OBJEMOÁ ROZAŽNOS je změna objemu láky ři změně eloy za sálého laku (ke změně objemu ey neochází mechanicky!) A mgh h 0 Změnou eloy konáme ráci!

4 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Objemoá rozažnos Nárůs objemu láky je úměrný jejímu objemu a změně eloy : 0 ( kons) izobarický součiniel objemoé rozažnosi Oození [K - ] Pená láka Plyn ~ ~ 3.0-3

5 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Délkoá rozažnos Seciální řía objemoé rozažnosi je élkoá rozažnos (oužíá se zejména u ených láek) = (x, y, z) L = L(x) L L0 eloní (izobarický) součiniel élkoé rozažnosi ro ocel = 0-5 K - Příkla: o kolik se rolouží kolejnice o élce 000 m ři zěšení eloy o K? Dále se zaměříme jen na lyny

6 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Rozínaos Změna laku láky (lynu) ři změně eloy za sálého objemu. ) ( 0 kons 0 izochorický součiniel lakoé rozínaosi + 0

7 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Slačielnos Změna objemu láky (lynu) ři změně laku ři sálé eloě. 0 ( kons) + - izoermický součiniel objemoé slačielnosi

8 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Prailo - Přeokláejme, že měrný objem je lně určen lakem a eloou lynu: ), ( f B A malá změna objemu je složena ze změny eloy a laku MAEMAIKA!

9 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Prailo - Přeokláejme, že měrný objem je lně určen lakem a eloou lynu: ), ( f B A malá změna objemu je složena ze změny eloy a laku MAEMAIKA! ), ( g

10 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Prailo - Přeokláejme, že měrný objem je lně určen lakem a eloou lynu: ), ( f B A malá změna objemu je složena ze změny eloy a laku ), ( g 0 0

11 Rozažnos, rozínaos, slačielnos Prailo

12 (ermické) saoé eličiny Určují sa ermoynamické sousay Pro ě ienické láky musejí bý šechny saoé eličiny ienické Honoa saoé eličiny nesmí záise na zůsobu, jakým sousaa sau nabyla ermické saoé eličiny objem [m 3 ] měrný objem = / m [m 3 / kg] lak [Pa] eloa absoluní [K], emirická [ C] Přeočy mezi jenoliými sunicemi elo eelné saoé eličiny

Ieální lyn Exerimenální zákoniosi: Plaí elmi obře ro lyny

) Exerimenálně bylo zjišěno, že izobarický součiniel eloní

elo roen izochorickému součinieli lakoé rozínaosi a nabýá

13 Ieální lyn Exerimenální zákoniosi: Plaí elmi obře ro lyny za normálních omínek (ne ey za nízkých elo, ysokých laků ao.) Exerimenálně bylo zjišěno, že izobarický součiniel eloní rozažnosi je u lynů za normálních omínek e elkém rozsahu elo roen izochorickému součinieli lakoé rozínaosi a nabýá honoy /73,5 C -. 73,5 0 ( )... ( kons) 0 zákon Gay-Lussaců 0 (840)

14 Ieální lyn Exerimenální zákoniosi: Plaí elmi obře ro lyny za normálních omínek (ne ey za nízkých elo, ysokých laků ao.) 73,5 0( )... ( kons) zákon Charlesů (80)

15 Ieální lyn Exerimenální zákoniosi: Plaí elmi obře ro lyny za normálních omínek (ne ey za nízkých elo, ysokých laků ao.) Děj ři konsanní eloě? 0 0 ( kons) zákon Boyleů Marioeů (66) (676)

16 Ieální lyn Co znamená ieální lyn? 0 73,5 73,5 0 73,5 73,5 reálný lyn [m 3 ] [Pa] ( kons) ( kons) ieální lyn -73,5 C 0 C [ C]. Čásice na sebe konečné blízkosi neůsobí, ři =-73,5 C jejich ohyb usáá.. Rozměry molekul ieálního lynu jsou oronání se sření zálenosí molekul nekonečně malé 3. zájemné srážky molekul jsou okonale ružné 4. Další řeoklay ieálního lynu buou efinoány až mech. ekuin

17 Ieální lyn Saoá ronice x x x r r: Konsana, ošem různá ro různé lyny

18 Ieální lyn Aogarů zákon: Sejné objemy lynů za éhož laku a éže eloy obsahují sejný oče molekul. m m N N r r m m N = N = N molární hmonos M m n hmonos jené molekuly M N A ( N A 6, kmol - ) m N M N N A m N M N N A

19 Ieální lyn Aogarů zákon: Sejné objemy lynů za éhož laku a éže eloy obsahují sejný oče molekul. m M m m N N m M M Mr M M r r m m N = N = N M M r

20 Ieální lyn Aogarů zákon: Sejné objemy lynů za éhož laku a éže eloy obsahují sejný oče molekul. m M m m N N m M M Mr M M r r m m N = N = N M M r M r M r R m

21 Ieální lyn Molární lynoá konsana R m : - R m 834,7 J kmol K - R N m A k B k B -3,38. 0 J K - r M r M r R m R m M M m n nr m

22 Měrná eelná kaacia a y ohřeu se mění c m Q Q se mění c m Q Q

23 eelná kaacia ieálního lynu Q A U u q u u u u ), ( u u q 0 u c q c u =kons Q U, Joulů okus

24 eelná kaacia ieálního lynu q c r Diferencoání ři kons =kons U, A q r c Q m Q r c c r c Mayerů zah

25 eelná kaacia ieálního lynu Poissonoa konsana: c c jenoaomoý lyn κ =,67 ouaomoý lyn κ =,40 říaomoý lyn κ =,33 c?? c r c c Molární kaaciy: C m C m R m

26 Měrná eelná kaacia Láka c oa 4 80 zuch (0 C) 003 ehanol 430 le 090 olej 000 absoluně suché řeo 450 železo 450 měď 383 zinek 385 hliník 896 laina 33 oloo 9 kyslík 97 cín 7

27 Měrná eelná kaacia yužií c m Q Chlazení generáorů omocí H c 4,798 0, ,

Měrná eelná kaacia jiný ohle Měrná eelná kaacia: Uáá, kolik ela (kolik Joule) je nuné řiés k ohřáí kg (molu) láky o K eelná oios : Uáá, schonos maeriálu és elo z mísa o ěší eloě na míso s nižší eloou

28 Měrná eelná kaacia jiný ohle Měrná eelná kaacia: Uáá, kolik ela (kolik Joule) je nuné řiés k ohřáí kg (molu) láky o K eelná oios : Uáá, schonos maeriálu és elo z mísa o ěší eloě na míso s nižší eloou (kolik W roje lochou m ři rozílu elo K Oběma (a říaě ekuin i iskoziě) se říká: ermofyzikální lasnosi maeriálu. Co se sane, kyž se okneme kosky měi a kosky řea o sejné eloě? Láka měď 395 oík 0,68 zuch 0,06

29 Saoé eličiny - oakoání Určují sa ermoynamické sousay Pro ě ienické láky musejí bý šechny saoé eličiny ienické Honoa saoé eličiny nesmí záise na zůsobu, jakým sousaa sau nabyla ermické saoé eličiny objem [m 3 ] měrný objem = / m [m 3 / kg] lak [Pa] eloa absoluní [K], emirická [ C] Přeočy mezi jenoliými sunicemi elo eelné saoé eličiny

30 eelné saoé eličiny Energie je schonos sousay zůsoboa jakékoli změny uniř hranice sousay nebo i mimo ní celkoá energie E niřní energie U měrná energie u = U/m enalie H = U + měrná enalie h = H/m Enroie S měrná enroie h = H/m (olná energie F) (olná enalie G)

31 Další záklaní eličiny Práce [J] ráce ykonaná během nějakého rocesu A a = A / m ráce ykonaná za elmi kráký čas A a = A / m elo [J] elo oané ělesu během nějakého rocesu Q q = Q / m elo oané ělesu za elmi kráký čas Q q = Q / m - Q +Q

32 Záklaní ojmy Kazisaický (raný) roces ronoážná ermoynamika: roces ak omalý, že je akřka sále ermoynamické ronoáze Q Q Mechanická ronoáha Pís se ohybuje nahoru Pís se ohybuje olů Porušení ronoážného sau musí bý během rocesu nekonečně malé

33 Sa Saoý iagram Zobrazuje zájemné záislosi íce saoých eličin Saoá ronice Jak ze zolených (nezáislých) eličin yočía alší (záislé) saoé eličiny kazisaický roces (, )

34 Sa Saoý iagram Saoá ronice Saoá změna (ěj, roces) = (, ) = /r = r = kons kazisaický roces

35 Záklaní eličiny Práce [J] ráce ykonaná během nějakého rocesu A a = A / m ráce ykonaná za elmi kráký čas A a = A / m a

36 Prní zákon ermoynamiky (. ar) elo je formou energie: ermoynamický sysém mění sou niřní energii formou ráce, kerou koná na okolí, a formou ýměny ela s okolím. Q A U U U James P. Joule (88 889) cal = 4,87 J U A Q; u a q u u u a q

37 Záklaní eličiny echnická ráce [J] ráce erioicky racujícího sroje A a = A / m ráce ykonaná za elmi kráký čas A a = A / m x ; x ; a

38 Prní zákon ermoynamiky (. ar). ar rního zákona D zahrnuje noou formu energie, nazýanou ENALPIE q u a c r c r q Q c mc Enalie!

39 Další záklaní eličiny Enalie H [J] Je forma ela síleného ři = kons H h = H / m Enalie sílená za elmi kráký čas H h = H / m Je o saoá eličina H h mc c zah mezi enalií a niřní energií: q u a H U h u f ( u,, )

40 Konrolní objem energeická bilance Prní zákon ro celkoou energii: E E A Q E U mgz A lac A A mc lačoací ráce Q Q E Q E A U mgz mc Q U mgz mc A

41 A mc mgz H Q mc mgz H A c m c z z mg H Q ) ( ) ( a c c z z g h h q ) ( ) ( m Konrolní objem energeická bilance

42 Konrolní objem - zjenoušení q h h g( z z) ( c c ) a h c c gh 0 c gh

43 Konec Děkuji za ozornos

Podobné dokumenty

Termomechanika. Doc. Dr. RNDr. Miroslav HOLEČEK

Termomechanika. Doc. Dr. RNDr. Miroslav HOLEČEK ermomechanika 2. řenáška Doc. Dr. RNDr. Mirosla HOLEČEK Uozornění: ao rezenace slouží ýhraně ro ýukoé účely Fakuly srojní Záaočeské unierziy Plzni. Byla sesaena auorem s yužiím cioaných zrojů a eřejně