Kruhový děj s plynem

Podobné dokumenty
2.3.6 Práce plynu. Předpoklady: 2305

Termodynamika ideálního plynu

2.6.7 Fázový diagram. Předpoklady: Popiš děje zakreslené v diagramu křivky syté páry. Za jakých podmínek mohou proběhnout?

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

V p-v diagramu je tento proces znázorněn hyperbolou spojující body obou stavů plynu, je to tzv. izoterma :

Cvičení z termomechaniky Cvičení 5.

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku. Přemysl Šedivý. 1 Základní pojmy 2

Poznámky k semináři z termomechaniky Grafy vody a vodní páry

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

Fyzikální chemie. 1.2 Termodynamika

Rovnice paraboly

HYDROPNEUMATICKÝ VAKOVÝ AKUMULÁTOR

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

Výsledky úloh. Obsah KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku

1.5.2 Mechanická práce II

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

Termodynamické základy ocelářských pochodů

7. Měření dutých objemů pomocí komprese plynu a určení Poissonovy konstanty vzduchu Úkol 1: Určete objem skleněné láhve s kohoutem kompresí plynu.

Termodynamika pro +EE1 a PEE

9. Struktura a vlastnosti plynů

IV. KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM, TEPELNÉ MOTORY

Nakloněná rovina III

FYZIKA 2. ROČNÍK. Změny skupenství látek. Tání a tuhnutí. Pevná látka. soustava velkého počtu částic. Plyn

3.3.2 Brčko, pumpička, vývěva

Teplovzdušné motory motory budoucnosti

Zpracování teorie 2010/ /12

5.1.7 Vzájemná poloha přímky a roviny

Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 10.

3.1.8 Přeměny energie v mechanickém oscilátoru

5.1.8 Vzájemná poloha rovin

Druhá věta termodynamiky

11. Tepelné děje v plynech

Termodynamické zákony

Zavádění inovativních metod a výukových materiálů do přírodovědných předmětů na Gymnáziu v Krnově

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7.

Obvodové rovnice v časové oblasti a v operátorovém (i frekvenčním) tvaru

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ APLIKOVANÁ FYZIKA MODUL 2 TERMODYNAMIKA

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické

1.3.3 Přímky a polopřímky

Termomechanika 4. přednáška

Stavová rovnice. Ve stavu termodynamické rovnováhy termodynamicky homogenní soustavy jsou všechny vnitřní parametry Y i

Zákony ideálního plynu

1 Molekulová fyzika a termodynamika

Termomechanika 5. přednáška

Teplota a její měření

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

2.6.6 Sytá pára. Předpoklady: 2604

Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014

1.2.4 Racionální čísla II

Cíl a následující tabulku: t [ s ] s [ mm ]

V následující tabulce jsou uvedeny jednotky pro objemový a hmotnostní průtok.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7 Seminář z termomechaniky

NÁVRH A OVĚŘENÍ BETONOVÉ OPŘENÉ PILOTY ZATÍŽENÉ V HLAVĚ KOMBINACÍ SIL

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMKA MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMIKA

Výpočty za použití zákonů pro ideální plyn

VLHKÝ VZDUCH STAVOVÉ VELIČINY

Cvičení z termomechaniky Cvičení 2. Stanovte objem nádoby, ve které je uzavřený dusík o hmotnosti 20 [kg], teplotě 15 [ C] a tlaku 10 [MPa].

Model tenisového utkání

Obrázek1:Nevratnáexpanzeplynupřesporéznípřepážkudooblastisnižšímtlakem p 2 < p 1

Hledání parabol

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12

Vnitřní energie pevné látky < Vnitřní energie kapaliny < Vnitřní energie plynu (nejmenší energie)

CVIČENÍ 1 - část 2: MOLLIÉRŮV DIAGRAM A ZMĚNY STAVU VLHKÉHO VZDUCHU

Příklady k zápočtu molekulová fyzika a termodynamika

SHANNONOVY VĚTY A JEJICH DŮKAZ

VUT, FAST, Brno ústav Technických zařízení budov

Předpjatý beton Přednáška 6

VZOROVÝ ZKOUŠKOVÝ TEST z fyzikální chemie( 1

Laplaceova transformace.

TERMOMECHANIKA 4. První zákon termodynamiky

Termomechanika 3. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav HOLEČEK

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

Projekt Měření tlaku a teploty při nafukování a vyfukování balónků Jaromír a Blanka Kekulovi

Cíl a následující tabulku. t [ s ] s [ mm ]

Termomechanika 5. přednáška Michal Hoznedl

Svaz chladící a klimatizační techniky ve spolupráci s firmou Schiessl, s.r.o. Pro certifikaci dle Nařízení 303/2008/EK Ing.

Mol. fyz. a termodynamika

Cvičení z termodynamiky a statistické fyziky

3.1.1 Přímka a její části

Oddělení technické elektrochemie, A037. LABORATORNÍ PRÁCE č.9 CYKLICKÁ VOLTAMETRIE

TERMIKA VIII. Joule uv a Thompson uv pokus pro reálné plyny

FYZIKA I cvičení, FMT 2. POHYB LÁTKY

III. Základy termodynamiky

( x) ( ) ( ) { } Vzorce pro dvojnásobný úhel II. Předpoklady: Urči definiční obor výrazů a zjednoduš je. 2. x x x

Domácí práce č.1. Jak dlouho vydrží palivo motocyklu Jawa 50 Pionýr, pojme-li jeho nádrž 3,5 litru paliva o hustote 750kg m 3 a

VY_32_INOVACE_G 21 11

Kvantová a statistická fyzika 2 (Termodynamika a statistická fyzika)

Způsobilost. Data a parametry. Menu: QCExpert Způsobilost

SIMULACE STAVOVÝCH ZMĚN IDEÁLNÍHO PLYNU

Základy elektrických pohonů, oteplování,ochlazování motorů

1.5.5 Potenciální energie

Transkript:

.. Kruhový děj s lynem Předoklady: 0 Chceme využít skutečnost, že lyn koná ři rozínání ráci, na konstrukci motoru. Nejjednodušší možnost: Pustíme nafouknutý balónek. Balónek se vyfukuje, vytlačuje vzduch a vytlačený vzduch ostrkuje balónek doředu (koná ráci). Problém: Balónek se vyfoukne a tím jeho činnost skončí dost velká nevýhoda, kuovat si ro každou jízdu nový motor nevyadá říliš ekonomicky. O co nám ůjde: Motor musí racovat cyklicky (ořád dokola). ždy o rovedení jednoho cyklu se musí vrátit do očátečního stavu. (nemůže tedy fungovat jako jednou nafouknutý balónek, který o vyuštění řestane racovat. Kdybychom chtěli jako motor oužít vyfukující se balónek, musí činnost našeho motoru obsahovat i nafukování balónku) Ke sledování funkce motoru využijeme diagram (je v něm vidět ráce). Nebudeme řešit technické detaily, jde ouze o kvalitativní náhled situace (nebudeme očítat, ouze kreslit). Zajímá nás energetická účinnost motoru budeme sledovat, jak řijímá a odevzdává telo, jak se mění jeho vnitřní energie, jakou koná ráci. Přiomenutí:. termodynamický zákon: U = + Q (změna vnitřní energie se rovná ráci vykonané okolím a dodanému telu) Q = U + (dodané telo se sotřebuje na změnu vnitřní energie a ráci vykonanou lynem, = ) Př. : Najdi v diagramu bod, ze kterého by bylo výhodné začít činnost motoru, který by měl vykonat maximální ráci. ykonaná ráce = otřebujeme, aby lyn ři co nejvyšším tlaku, co nejvíce zvětšil objem na začátku cyklu by lyn měl mít malý objem a velký tlak v diagramu by měl být vlevo nahoře.

Př. : Navrhni děj, který bychom mohli nechat v roběhnout v lynu, aby lyn vykonal ráci. Musíme zvětšit objem lynu a nesnížit říliš tlak nejvýhodnější by byla izobarická exanze, horší by byla izotermická exanze (tlak ři ní klesá) a nejméně výhodná by byla adiabatická exanze (tlak klesá rychleji). Protože motor bude s velkou ravděodobností racovat velmi rychle (tisíce otáček za minutu), nejrealističtější by byl adiabatický děj. Pro jednodušší úvahu budeme uvažovat děj izotermický. Pedagogická oznámka: Následující diagram kreslíme ostuně solečně já na tabuli, studenti do sešitů. Projektor neoužívám. Nakreslíme si do diagramu růběh děje, změny stavových a energetických veličin. >0 (lyn zvětšoval svůj objem) Q>0 (lyn řijímá telo, aby se neochladil konáním ráce) I =konst. = Motor už vykonal ráci, kterou otřebujeme musíme se dostat zátky do očátečního bodu (aby motor racoval cyklicky). Problém: Nemůžeme se normálně vrátit z bodu do bodu o stejné křivce. Při obráceném ohybu bychom museli místo lynu konat ráci my (lyn stlačujeme). Práce, kterou bychom museli vykonat by byla stejně velká jako ráce, kterou vykonal v rvní části cyklu lyn co jsme z motoru dostali, museli bychom ři návratu do bodu vrátit za celý cyklus by motor nevykonal žádnou užitečnou ráci. Řešení: Plyn ještě řed stlačením ochladíme sníží se jeho tlak ři stlačování ochlazeného lynu vykonáme menší ráci než vykonal lyn ři vyšší telotě ři rozínání. Do očáteční olohy se ak dostaneme tak, že lyn oět ohřejeme.

=0 Q>0 4 = 4 4 = I =konst. <0 (okolí koná ráci) >0 (lyn zvětšoval svůj objem) Q>0 (lyn řijímá telo, aby se neochladil konáním ráce) I =konst. III =konst. II =konst. = =0 Q<0 Q<0 (lyn odevzdává telo, aby se nezahřál) = Počáteční stav se shoduje s konečným cyklus se může neustále v kruhu oakovat kruhový děj. Přehled jednotlivých fází: I - izotermická exanze ր ; ց ; = konst. > 0 (lyn koná ráci) U = 0 (telota se nemění) Q > 0 (lyn si udržuje telotu říjmem tela od ohřívače) III - izotermické stlačení ochlazeného lynu =ց ; ր ; = konst. < 0 (okolí musí stlačit lyn) U = 0 (telota se nemění) Q < 0 (stlačovaný lyn odevzdává telo okolí, aby se nezahřál) II - izochorické ochlazení rozenutého lynu = konst. ; ց ; =ց = 0 (objem se nemění) U < 0 (lyn se ochlazuje) Q < 0 (lyn odevzdává telo, aby se ochladil) I - izochorické ohřátí stlačeného lynu = konst. ; ր ; =ր = 0 (objem se nemění) U > 0 (lyn se ohřívá) Q > 0 (lyn řijímá telo, aby se ohřál) Celkově za jeden cyklus: Práce vykonaná motorem (výkon): ( I ) ( III ) =. Energie dodaná motoru (říkon): Q telo řijaté ve fázích I a I. Energie nevyužitá motorem (ztráty): Q telo odevzdané ve fázích II a III latí: Q = Q +

Shrnutí činnosti motoru: Motor odebírá telo z ohřívače (zdroj tela o vysoké telotě), řenáší jej na chladič (říjemce tela o nízké telotě) a jeho část tela mění na ráci. ohřívač Q motor Q chladič < Schéma: výkon Q Q Q Účinnost motoru: η = = = =. říkon Q Q Q Př. : yznač v obrázku kruhového děje vykonanou ráci. Nakresli kruhový děj stejného tyu (izoterma-izochora-izoterma-izochora) s větší (menší) vykonanou rací během jednoho cyklu. Čím se takové děje liší? ykonaná ráce odovídá loše uvnitř obrazce: ětší ráci vykoná motor, který má obrazec hodně natažený ve svislém směru, tedy s velkým rozdílem telot mezi ohřívačem a Menší ráci vykoná motor, který má obrazec tenký natažený ve svislém směru, tedy s malým rozdílem telot mezi ohřívačem a 4

chladičem. chladičem. Z obrázků vylývá, že vykonaná ráce je tím větší, čím je větší rozdíl telot mezi ohřívačem a chladičem. Pokud bychom účinnost sočítali, mohli bychom dolnit vzorec takto: Q Q Q η = = = = Q Q Q Pedagogická oznámka: Následující říklad většinou nestihneme. Př. 4: Na obrázku je nakreslen diagram kruhového děje s lynem. Urči z jakých jednotlivých dějů se skládá. Porovnej hodnoty stavových veličin (,, ) v bodech, a. jakém směru musí děj robíhat, aby lyn konal ráci. =konst. Probíhající děje: - izochorický děj, snižování tlaku a teloty ři stálém objemu - izobarický děj, zvětšování objemu a teloty - izotermický děj, zmenšování objemu a zvyšování tlaku Z obrázku i ředchozího rozboru lyne: > = = < = > Pokud má lyn konat kladnou ráci, musí rojít grafem v takovém směru, aby locha od křivkami rozínání byla větší než locha od křivkami stlačování v ořadí... Shrnutí: Můžeme sestrojit eriodicky racují stroj, který omocí kruhového děje řenáší telo z ohřívače na chladič a jeho část mění v ráci. 5