Termodynamika ideálních plynů

Za správnost neručím, cokoli s jinou než černou barvou je asi špatně Informace jsou primárně z přednášek Termodynamika ideálních plynů 1. Definice uzavřené termodynamické soustavy - neprochází přes ni žádná hmota (pneumatika) - píst s plynem, kdy hmotnost se nemění, objem se měnit může 2. Definice otevřené termodynamické soustavy - hmotnost procházející plochou je nenulová - píst motoru, kdy odchází plyn 3. Kalorimetrická rovnice - forma přenosu en. mezi soustavou a okolím m [kg] hmotnost T [K] teploty c [J/kg K] měrná tepelná kapacita (u plynů rozlišujeme c p a c v ) Q [J] teplo, není stavová veličina 4. Definice a fyzikální jednotka energie [ ] - stavová veličina; schopnost tělesa konat práci (fyzickou, chemickou ) - mechanická, tepelná, elektrická, magnetická, chemická, jaderná energie [ ] - vnitřní energie; tepelná en. je en. neuspořádaného pohybu částic 5. Vztah pro výpočet hydrostatického tlaku [ ] [ ] [ ] [ ] 6. Vztahy vyjadřující 0. zákon termomechaniky 7. Uveďte normální fyzikální podmínky 8. Avogadrův zákon - ve stejném objemu různých plynů o stejném tlaku a teplotě je stejný počet molekul 9. Vztah Gay-Lussacův (p=konst.) 10. Vztah pro Charlesův zákon (v=konst.) 1

11. Vztah pro Boyle-Mariotteúv zákon (T=konst.) 12. Daltonův zákon, vztah - tlak směsi se rovná součtu parciálních tlaků jednotlivých plynů, daných jejich stavovými veličinami - parciální tlak = tlak jednotlivých součástí směsi 13. Jak se vyjadřuje hmotnostní a objemové složení směsi 14. Jak se určí střední zdánlivá molární hmotnost směsi plynů 15. Jak se určí teplota při izobarickém míchání ideálních plynů 16. Přepočet hmotnostních zlomků na objemové zlomky a opačně Přepočty molárních zlomků na hmotnostní : Využité vztahy: Přepočet hmotnostních zlomků na molární : 17. Střední zdánlivá molární hmotnost, vztah pro výpočet, jednotka 18. Amagatův zákon, výpočet teploty při míchání při konstantní teplotě 2

19. = 35. Definice entalpie, entalpie ideálního plynu, jednotka entalpie - tepelná energie uložená v jednotkovém množství látky - h ideálního plynu - teplo za konstantního tlaku [ ] entalpie měrná entalpie 20. Definice vnitřní energie pro ideální plyn, jednotka vnitřní energie - tepelná en. je en. neuspořádaného pohybu částic - ideálního plynu - vnitřní en. du je rovna tepli za konst. objemu dq v [ ] - vnitřní energie 21. První forma I. Zákona termodynamiky [ ] [ ] q měrné teplo u měrná vnitřní energie a měrná objemová práce 22. Druhá forma I. Zákona termodynamiky - vhodné pro otevřené soustavy (kompresory, zařízení kde se mění tlak i objem) [ ] [ ] h měrná entalpie a t měrná technická práce 23. Jak je definována objemová práce a zakreslete ji v p-v diagramu - není stavová veličina; je dána působením síly F po dráze l - objemová práce se koná pokud se mění objem, kde změna dráhy není práce - plocha pod křivkou, směrem k ose v [ ] 24. Jak je definována technická práce a zakreslete ji v p-v diagramu - práce na hřídeli rotačních strojů - plocha pod křivkou, směrem k ose p - je uvažována záporně, aby při expanzi či poklesu tlaku soustavy byla kladná 3

25. II. Zákon termodynamiky pro vratné změny - soustava prochází jen rovnovážnými stavy (lze použít stavovou rci) a při opačném ději se vrátí do původního stavu ( v přírodě není - vždy probíhá nějaké tření..) Tepelný cyklus: Termodynamický děj: Termodynamický děj v tepelně izolované soustavě: 26. II. Zákon termodynamiky pro nevratné změny - soustava neprochází rovnovážnými stavy a při opačném ději se nevrátí do původního stavu Tepelný cyklus: Termodynamický děj: Termodynamický děj v tepelně izolované soustavě: 27. Stavová rovnice pro ideální plyn pro 1 kg a pro m kg 28. Stavová rovnice pro ideální plyn pro 1 kmol a pro n kilomolů 29. Uveďte číselnou hodnotu a jednotku universální plynové konstanty 30. Jak se vypočte měrná plynová konstanta ideálního plynu, jaká je její jednotka 31. Jaká je hodnota poissonovy konstanty pro jednoatomový plyn a uveďte příklad takového plynu 32. Jaká je hodnota poissonovy konstanty pro dvouatomový plyn a uveďte příklad takového plynu 33. Jaká je hodnota poissonovy konstanty pro tříatomový plyn a uveďte příklad takového plynu 34. Mayerův vztah pro ideální plyn 35. = 19. Definiční vztah entalpie, její jednotka, entalpie ideálního plynu - tepelná energie uložená v jednotkovém množství látky - h ideálního plynu - teplo za konstantního tlaku [ ] entalpie měrná entalpie 4

36. Vztah mezi měrnými kapacitami a poissonovou konstantou 37. Zakreslete izochorický děj v p-v a T-s digramu a napište vztah mezi stavovými veličinami 38. Zakreslete izobarický děj v p-v a T-s digramu a napište vztah mezi stavovými veličinami 39. Zakreslete izotermický děj v p-v a T-s digramu a napište vztah mezi stavovými veličinami 40. Zakreslete adiabatický děj v p-v a T-s digramu a napište vztah mezi stavovými veličinami 41. Zakreslete polytropický děj (pro technickou polytropu) v p-v a T-s digramu a napište vztah mezi stavovými veličinami jsou stejné jako u adiabaty, jenom místo je tam 5

42. Definiční vztah entropie, jednotka entropie - entropie určuje směr samovolného vývoje soustavy; pravděpodobnější stav - stav je možné vrátit, ale musíme vynaložit práci - stavová veličina [ ] 43. Zakreslete objemovou a technickou práci v p-v diagramu pro izotermický děj 44. Pro jakou hodnotu polytropického koeficientu přejde rovnice polytropy v rovnici izochory 45. Pro jakou hodnotu polytropického koeficientu přejde rovnice polytropy v rovnici izobary 46. Pro jakou hodnotu polytropického koeficientu přejde rovnice polytropy v rovnici izotermy 47. Pro jakou hodnotu polytropického koeficientu přejde rovnice polytropy v rovnici adiabaty 48. Porovnejte v diagramech p-v a T-s izotermu a adiabatu - adiabata je v p-v diagramu strmější než izoterma 49. Jak je definována měrná polytropická tepelná kapacita c n 50. Hodnota exponentu technické polytropy, zakreslete technickou polytropu v p-v a T-s diagramu 51. I. Zákon termodynamiky pro otevřenou termodynamickou soustavu [ ] tepelný tok hmotnostní tok měrná entalpie rychlost plynu tíhové zrychlení výkon převýšení plynu vzhledem k základní rovině vstup, výstup ze soustavy 6

Termodynamika vodní páry 101. Jak vypočítat suchost páry a jakých nabývá hodnot 102. Zakreslete izobaru a izotermu pro mokrou páru v T-s a h-s diagramu 103. Zakreslete izobarický děj pro přechod mezi mokrou a přehřátou párou v T-s a h-s diagramu 104. Zakreslete izochorický děj s přechodem mezi mokrou a přehřátou párou v T-s a h-s diagramu 105. Zakreslete izotermický děj s přechodem mezi mokrou a přehřátou párou v T-s a h-s diagramu 106. Zakreslete adiabatický děj s přechodem mezi mokrou a přehřátou párou v T-s a h-s diagramu 107. Jak se vypočte měrný objem mokré páry o suchosti x známe-li v a v 108. Jak se vnitřní energie mokré páry o suchosti x známe-li u a u 109. Jak se vypočte entropie mokré páry o suchosti x známe-li s a s 110. Jak se vypočte entalpie mokré páry o suchosti x známe-li h a h 111. Vypočet objemové práce pro izobarickou změnu vodní páry 7

112. Výpočet tepla pro izochorický děj vodní páry 113. Výpočet tepla pro izobarický děj vodní páry 114. Výpočet technické práce pro izochorický děj vodní páry 115. Výpočet objemové práce pro izotermický děj vodní páry 116. Výpočet tepla pro izotermický děj vodní páry 117. = 138. Výpočet objemové práce pro izoentropický děj vodní páry 118. = 137. Výpočet technické práce pro izoentropický děj vodní páry 119. Nakreslete fázový diagram vody - látky se tuhnutím roztahují?? 120. Nakreslete fázový diagram rtuti - -ll- smršťují?? 121. Co je anomálie vody - roste-li t kapaliny, její hustota se zmenšuje - neplatí pro vodu od 0 C do 4 C - voda má největší hustotu při t=4 C - ve velkých rybnících a jezerech má voda u dna tuto teplotu v zimě i v létě 122. Clausiova Clapeyronova rovnice pro var a kondenzaci 123. = 132. Zakreslete adiabatický děj se třením vodní páry v T s a h s diagramu 124. Zakreslete děj při škrcení páry v oblasti mokré páry v T s diagramu 8

125. Zakreslete v T s diagramu čáru syté kapaliny a uveďte její suchost 126. Zakreslete izobarický děj v mokré páře v T s a h s diagramu 127. U kterého termodynamického děje s vodní párou je objemová práce nulová 128. U kterého termodynamického děje s vodní párou je technická práce nulová 129. Clausiova Clapeyronova rovnice pro tání a tuhnutí 130. Clausiova Clapeyronova rovnice pro sublimaci a desublimaci 131. U kterého termodynamického děje s vodní párou je teplo nulové, zakreslete tento děj v h s diagramu Izoentropický? 132. = 123. Zakreslete adiabatický děj se třením vodní páry v T s a h s diagramu 133. Zakreslete izochorický, izobarický, izotermický a izoentropický děj v h s diagramu 134. Zakreslete izochorický, izobarický, izotermický a izoentropický děj v T s diagramu 135. Zakreslete izochorický, izobarický, izotermický a izoentropický děj v p v diagramu 9

136. Vztah pro kompresní faktor reálného plynu, čím se liší reálný plyn od ideálního 137. = 118. Výpočet technické práce u izoentropického děje s vodní párou 138. = 117. Výpočet objemové práce u izoentropického děje s vodní párou 139. Výpočet technické práce u adiabatického děje s vodní párou 140. Výpočet objemové práce u adiabatického děje s vodní párou 141. Při jaké teplotě má voda nejvyšší hustotu t=4 C 142. Uveďte teplotu trojného bodu vody - teplota a tlak, při kterém jsou všechny tři skupenství v rovnovážném stavu - pro : t=0,01 C = 273,16 K 143. Uveďte přibližné hodnoty teploty a tlaku kritického bodu vody 144. Zakreslete izoentalpický děj v p v, h s a T s diagramu pro vodní páru 145. Zakreslete adiabatický děj se třením v p v, h s a T s diagramu pro vodní páru 146. Vztahy pro technickou a objemovou práci pro adiabatický děj se třením pro vodní páru 147. Naznačte závislost teploty varu vody na tlaku v T s diagramu 148. Porovnejte v h s diagramu izoentropický a adiabatický děj se třením pro vodní páru 10

149. Vyjmenujte skupenství látek, názvy fázových přeměn a uveďte jejich číselné označení sublimace - pevné tání tuhnutí - kapalné vypařování, var kapalnění - plynné desublimace 150. Vztah pro výpočet technické práce izoentropického děje v parní turbíně 201 Definice termické účinnosti Oběhy 202 Vztah pro termickou účinnost Carnotova cyklu 203 Zakreslete do p v a T s diagramu oběh jednostupňového kompresoru bez škodného prostoru 204 Zakreslete do p v a T s diagramu oběh dvoustupňového kompresoru bez škodného prostoru 205 Zakreslete do p v a T s diagramu oběh Ottova spalovacího motoru 206 Zakreslete do p v a T s diagramu oběh Dieselova spalovacího motoru 11

207 Zakreslete do p v a T s diagramu oběh Sabatova (s kombinovaným přívodem tepla) spalovacího motoru 208 Vztah pro výpočet příkonu polytropického kompresoru. [ ] 209 Jak je definován kompresní poměr spalovacího motoru 210 Nakreslete oběh plynové turbíny v p v a T s diagramu 211 = 222 Vztah pro optimální tlakový poměr vícestupňového kompresoru 212 Zakreslete v T s diagramu Rankineův Clausiův cyklus s předehřevem páry 213 Vztah pro příkon rychlostního kompresoru Izoentropický 214 Definiční vztah chladícího faktoru 215 Definiční vztah topného faktoru 216 Zakreslete v T s diagramu chladicí oběh 12

217 Zakreslete v p V a T S diagram přímý Carnotův oběh 218 Zakreslete v p V a T S diagram obrácený Carnotův oběh 219 Topný faktor Carnotova obráceného cyklu 220 Chladící faktor Carnotova obráceného cyklu 221 Exergická účinnost - využitelná část energie ve formě tepla 222 = 211 Optimální tlakový poměr u vícestupňové komprese 223 Vztah a graf pro střední teoretický tlak pracovního oběhu 224 Na čem závisí termická účinnost Ottova oběhu 225 Na čem závisí termická účinnost Dieselova oběhu 226 Na čem závisí termická účinnost Sabatova oběhu 227 Na čem závisí termická účinnost Baytonova cyklu plynové turbínu 13

228 Zakreslete v T S diagramu paroplynový kombinovaný cyklus - kombinace Braytonova (plynového) a Rankine-Clausiova (parního) cyklu 229 Zakreslete v T S diagramu oběh kompresorového chladícího zařízení 230 Jak se vypočte tah proudového motoru [ ] 231 Uveďte příklady tepelných cyklů blížících se Carnotovu - tropická cyklóna, tepelné trubice, věčně pijící pták 232 Nakreslete nevratný Carnotův cyklus v p v a T s diagramu a jeho termickou účinnost 233 = 236 Carnotova porovnávací účinnost - vyjadřuje o kolik je cyklus méně účinnější než Carnotův. - Tepelný stroj je tím dokonalejší, čím bude menší rozdíl do účinnosti Carnotova cyklu 234 Definiční vztah III. Zákonu termomechaniky - Entropie čistých krystalických látek je při 0 K nulová 235 = 238 Jak se vypočte výkon a efektivita proudového motoru [ ] 236 = 233 Vztah a definice pro Carnotovu porovnávací účinnost - vyjadřuje o kolik je cyklus méně účinnější než Carnotův. - Tepelný stroj je tím dokonalejší, čím bude menší rozdíl do účinnosti Carnotova cyklu 14

237 Zakreslete dvoustupňovou kompresi v p V a T S diagramu 238 = 235 Jak se vypočte výkon proudového motoru u letadla [ ] 239 Porovnejte termickou účinnost Ottova a Dieselova oběhu při stejném kompresním poměru a uveďte, který je větší - při stejném kompresním poměru je termická účinnost Dieselova cyklu menší než Ottova cyklu, protože stupeň plnění - ALE Dieselův motor pracuje s většími kompresními poměry než Ottův cyklus, jelikož pro vznícení paliva je třeba vysoká teplota stlačeného vzduchu 240 Jak je definován tlakový poměr u plynové turbíny a jakých hodnot nabývá. - Braytonův cyklus - typický tlakový poměr nabývá hodnot mezi 5 až 20 (jsme omezeni maximální teplotou cca 241 Zakreslete skutečný oběh čtyřdobého zážehového spalovacího motoru a porovnejte ho s ideálním 242 Zakreslete v T s diagramu Rankineův Clausiův cyklus pro jadernou elektrárnu 243 Zakreslete v T s diagramu superkritický Rankineův Clausiův cyklus tepelné elektrárny 244 Zakreslete v T s diagramu vliv podtlaku v kondenzátoru na Rankineův Calusiův cyklus tepelné elektrárny 245 Zakreslete v T s diagramu Rankineův Clausiův cyklus s mezi přehřevem páry u tepelné elektrárny 15

246 Vysvětlete pojem kogenerace a napište vztah pro efektivitu kogenerace - společná výroba elektřiny a tepla. Umožňuje zvýšení účinnosti využití energie paliv. 247 Zakreslete v T s diagramu skutečný Rankineův Clausiův cyklus tepelné elektrárny a porovnejte s ideálním 248 Zakreslete v T s oběh kompresorového tepelného čerpadla odpařovacího 249 Vztah pro chladící faktor kompresorového chladícího zařízení 250 Vztah pro topný faktor kompresorového tepelného čerpadla Vlhký vzduch a proudění plynů a par Označení složek vlhkého vzduchu indexy: v suchý vzduch p přehřátá pára k kapalná fáze t tuhá fáze sytá pára Bez indexu vlhký vzduch 301 Jak je definována absolutní vlhkost a jakou má jednotku 302 Jak je definována měrná vlhkost a jakou má jednotku 303 Co je teplota rosného bodu, zakreslete ji v h x diagramu je teplota, které se dosáhne izobarickým ochlazením vzduchu o stavu na mez sytosti vodní páry. (Počátek kondenzace. Teplota, při které se mění stav vzduchu. Hranice, kdy je vzduch nasycený, pod touto teplotou již bude přesycený.) 16

304 Zakreslete v h x diagramu ohřev vlhkého vzduchu 305 Zakreslete v h x diagramu princip kondenzačního vysoušení 306 = 329 = 331 Zakreslete v h x diagramu určení vlhkosti pomocí psychrometru 307 Zakreslete v h x diagramu vlhčení vlhkého vzduchu vodou 308 Zakreslete v h x diagramu vlhčení vzduchu parou 309 Zakreslete v h x diagramu míchání dvou proudů vlhkého vzduchu 310 Jak se vypočte hmotnost suchého vzduchu, pokud známe hmotnost vlhkého vzduchu 311 Definice Machova čísla a jeho závislost na teplotě Při relativním pohybu tělesa vůči tekutině nadzvukovou rychlostí vznikají rázové vlny. - není konst., protože záleží na médiu a teplotě! Čelo rázové vlny se šíří ve volném prostoru rychlostí zvuku. rychlost objektu rychlost zvuku 17

312 Jak se vypočte rychlost zvuku 313 = 326 = 348 Jak je definován kritický tlakový poměr a jak se vypočte 314 = 323 = 338 Jak se vypočte výtoková rychlost ideálního plynu [ ] [ ] [ ] 315 = 342 = 346 Jak se vypočte výtoková rychlost vodní páry [ ] 316 = 344 Rovnice kontinuity pro stacionární jednorozměrné proudění S průřez trubice 317 Energetická rovnice pro stacionární jednorozměrné proudění Odvození: 1. zákon termodynamiky Energetická rce pro proudění: Využití rovnic: pohybové: energetické: 318 Pohybová rovnice pro stacionární jednorozměrné proudění (Bernoulli) 319 Uveďte vztah pro určení rychlosti pomocí měření dynamickou rychlostní sondou 18

320 Jak se vypočte klidová teplota 321 Jak se vypočte klidová entalpie 322 Co je výtoková funkce, nakreslete graf v závislosti na tlakovém poměru 323 = 314 Vztah pro výtokovou rychlost z lavalovy dýzy pro ideální plyn [ ] 324 Nakreslete děj v lavalově dýze při proudění přehřáté páry v h s diagramu 325 Nakreslete podzvukovou a nadzvukovou trysku 326 = 313 Na čem závisí hodnota kritického tlakového poměru 327 = 340 Převodní vztah mezi relativní a měrnou vlhkostí relativní vlhkost x měrná vlhkost Bez indexu vlhký vzduch v suchý vzduch p přehřátá pára sytá pára 328 Zakreslete v h x diagramu míchání dvou proudů vlhkého vzduchu s přívodem tepla 19

329 = 306 = 331 Zakreslete v h x určení teploty rosného bodu, pokud známe teplotu a relativní vlhkost vzduchu 330 Zakreslete v h x jak určím relativní vlhkost vzduchu, pokud znám teplotu vzduchu a teplotu rosného bodu 331 Zakreslete určení relativní vlhkosti v h x diagramu pokud známe teplotu suchého a mokrého teploměru = 329 = 306 332 Jak je definovaná relativní vlhkost vzduchu [ ] 333 Nakreslete podzvukový a nadzvukový difuzor 334 Jak se určí množství zkondenzované vody při kondenzačním vysoušením vlhkého vzduchu odloučení vlhkosti 335 Jak se vypočte množství tepla na zvýšení teploty vlhkého vzduchu z jedné teploty na druhou v uzavřené místnosti 336 Jak se vypočte množství odvedeného tepla na snížení teploty vlhkého vzduchu z jedné teploty na druhou v uzavřené místnosti 20

337 Zakreslete průběh teploty vlhkého vzduchu u hladiny vodní nádrže a totéž zakreslete h x diagramu 338 = 323 = 314 Vztah pro kritickou výtokovou rychlost z nerozšiřující dýzy Ideální plyn: Pára: [ ] 339 Zakreslete termodynamický děj v nerozšiřující dýze v h s diagramu pro ideální plyn 340 = 327 Jak se převede relativní vlhkost vzduch na měrnou (vztah nebo h x diagram) relativní vlhkost x měrná vlhkost Bez indexu vlhký vzduch v suchý vzduch p přehřátá pára sytá pára 341 Zakreslete termodynamický děj v nerozšiřující dýze v h s diagramu pro vodní páru 342 = 315 = 346 Vztah pro výtokovou rychlost z lavalovy dýzy pro vodní páru [ ] 343 Vztah pro výpočet kritického měrného objemu při výtoku nerozšiřující dýzou 344 = 316 Vztah pro maximální výtokové množství nerozšiřující se dýzou S průřez trubice 21

345 Vztah pro výtokové množství lavalovou dýzou S průřez trubice 346 = 342 = 315 Vztah pro výtokovou rychlost vodní páry z nerozšiřující se dýzy 347 Zakreslete termodynamický děj v lavalově dýze v h s diagramu pro vodní páru 348 = 326 = 313 Jak je definován a co znamená kritický tlakový poměr u výtoku plynu z nerozšiřující trysky 349 Zakreslete Machův kužel a tlakové vlny při dosažení rychlosti vzduchu 350 Zakreslete schéma rychlostních sond pro měření rychlosti proudění 501 Nakreslete průběh teplot v souproudém výměníku Přenos tepla 502 Nakreslete průběh teplot u protiproudého výměníku 22

503 Vztah pro střední logaritmický spád u výměníků 504 Vztah pro vedení tepla složenou válcovou stěnou, tj. určení tepelného toku stěnou tepelný odpor 505 Vztah pro prostup tepla složenou rovinnou stěnou, tj. určení tepelného toku stěnou Zjednodušeně: součinitel prostupu tepla rovinnou stěnou Koeficienty prostupnosti pro různé mat. 506 Definice Nusseltova čísla Pro výpočet : součinitel přestupu tepla [ ] charakteristický rozměr tepelná vodivost tekutiny C, m, n konst. z tabulek Laminární proudění: m = 0,5 Turbulentní proudní: m = 0,8 507 Definice Prandtlova čísla kinematická viskozita teplotová vodivost Pro plyny: Pro kapaliny: Pro tekuté kovy: 508 Definice Reynoldsova čísla - bezrozměrná rychlost rychlost [ ] charakteristický rozměr kinematická viskozita 509 Definice Grashofova čísla - vyjadřuje vztah vztlakových, třecích a setrvačných sil 23

510 Stefan Bolzmanova konstanta a její jednotka 511 Stefan Bolzmanův zákon 512 Fourierův zákon vedení tepla součinitel tepelné vodivosti [ ] izotermická plocha kolmá k tepelnému toku 513 Vztah pro vedení tepla složenou rovinnou stěnou tepelný odpor 514 Newtonův vztah pro přestup tepla 515 I. Kirchhhoffův zákon A poměrná pohltivost R poměrná odrazivost D poměrnou průteplivost A = 1 (dokonale černé těleso) R = 1 (dokonale bílé těleso) D = 1 (dokonale průteplivé těleso) 516 Matematická formulace Plancova zákona - Plyne ze slovní formulace a definuje spektrální hustotu zářivého toku černého tělesa. 517 Poměrná zářivost, jednotka, rozsah hodnot - emisivita [ ] 0 bílé těleso 1 černé těleso 518 Tepelný tok zářením malého povrchu ve velkém prostoru 519 Vztah pro prostup tepla složenou válcovou stěnou tepelný odpor součinitel prostupu tepla válcovou stěnou 24

520 Tepelný tok zářením mezi dvěma rovnoběžnými deskami o stejné ploše 521 Empirický vztah pro výpočet Nusseltova čísla pro přestup tepla v trubce při nucené konvekci 522 Empirický vztah pro výpočet Nusseltova čísla pro přestup při přirozené konvekci 523 Zákon zachování energie pro přenos tepla 524 Tepelná vodivost (jednotka, rozsah hodnot pro plyny, kapaliny a pevné látky) závislosti Součinitel tepelné vodivosti: pro pevné látky a kapaliny Plyny: pro reálné plyny (kapaliny při p) Kapaliny: Tekuté kovy až 100x větší Pevné látky: Čisté krystaly až 10 000 Elektrické vodiče mají větší 525 Diferenciální rovnice vedení tepla Obecná rce. I. zákon termodynamiky Platí pro homogenní tuhé látky s vnitřními zdroji (i tekutiny) teplotová vodivost 526 Vztah pro vedení tepla jednoduchou válcovou stěnou, tj. určení tepelného toku stěnou 527 Vztah pro prostup tepla jednoduchou rovinnou stěnou, tj. určení tepelného toku stěnou Vedení tepla: 528 Součinitel prostupu tepla u rovinné složené stěny a jeho fyzikální jednotka. součinitel prostupu tepla rovinnou stěnou 529 Součinitel prostupu tepla u válcové složené stěny a jeho fyzikální jednotka. součinitel prostupu tepla válcovou stěnou 25

530 Graf průběhu teplot po délce souproudého výměníku 531 Graf průběhu teplot po délce protiproudého výměníku 532 Vztah pro tepelný tok přenášený ve výměníku je dán vztahem 533 Vztah pro střední logaritmický teplotní spád pro souproudý výměník 534 Vztah pro střední logaritmický teplotní spád pro protiproudý výměník 535 Vyjmenujte typy tepelných výměníku a nakreslete základní schémata Dle použití: Dle konstrukce: - elektrárnách a chemičkách - výměníky plášťové (svazky trubek uvnitř pláště) - v oblasti vytápění a chlazení - výměníky kompaktní (žebrované pro kapalina-plyn, plyn-plyn) - v automobilech, letadlech Dle proudění: - souproudé - protiproudé - s příčným proudem 536 Hustota zářivého toku (zářivost) uveďte označení jednotku a základní vztah pro výpočet Spektrální hustota zářivého toku: - při úplné přeměně energie záření na teplo je rovna hustotě tepelného toku - zářivost pro danou vlnovou délku 26

537 Wienův posunovací zákon [ ] - se vzrůstající zářiče se posouvá maximální hodnota spektrální hustoty toku ke kratším vlnovým délkám 538 II. Kirchhhoffův zákon - dokonale černé těleso je těleso, které dokonale pohlcuje záření nebo dokonale vyzařuje záření - slunce je téměř dokonalý zářič a zároveň téměř dokonale pohlcuje záření (dokonale černé těleso) 539 Vztah pro záření mezi dvěma nekonečně rozlehlými rovnoběžnými stěnami?? Nebo toto: 540 Vztah pro záření mezi povrchy, které se obklopují 541 Vztah pro záření malého povrchu ve velkém prostoru 542 Skleníkový efekt, graf a vztah, který ho vysvětlují - vzniká za sklem ozařovaným sluncem (skleník) - sklo umožňuje snadný průchod širokého spektra slunečního záření, které má vysokou teplotu - sklo brání průchodu vlastního záření objektů ve skleníku o nízké teplotě - vzniká i u jiných materiálů. Nejznámější tzv. skleníkové plyny v atmosféře 543 Označení a význam poměrné pohltivosti, jednotka, rozsah hodnot [ ] dokonale černé těleso (realizujeme: malou černou, matnou dutinou) 544 Označení a význam poměrnou odrazivost, jednotka, rozsah hodnot [ ] dokonale bílé těleso (zrcadlo) 27

545 Označení a význam poměrnou průteplivost, jednotka, rozsah hodnot [ ] dokonale průteplivé těleso - pevné látky (kromě slídy, kazivce, kuchyňské soli... ) mají - dvouatomové plyny mají - víceatomové plyny mají 546 Vztah pro součinitel vzájemné emisivity pro povrchy, které se obklopují 547 Vztah pro vzájemné emisivity pro paralelní stěny 548 Zapište okrajové podmínky diferenciální rovnici vedení tepla (čtyři druhy) 1. druhu Dirichletova - určuje rozložení teplot na povrchu tělesa (index w) v čase Často je 2. druhu Neumannova - určuje rozložení hustot tepelného toku na povrchu tělesa v čase 3. druhu Newtonova - určuje rozložení součinitelů přestupu tepla na povrchu tělesa v čase 4. druhu - ve styku dvou těles a) dokonalý styk těles Často je Často je b) nedokonalý styk těles 549 Zapište příklad počáteční podmínky pro diferenciální rovnici tepla - určuje rozložení teplot na počátku děje pro - často je kontaktní tepelný odpor 550 Jaký je rozdíl mezi diferenciální rovnicí tepla pro stacionární a nestacionární vedení tepla Stacionární (ustálené) vedení tepla teplotní rozdíl Nestacionární (neustálené) teplotní rozdíly mezi mezi jednotlivými částmi tělesa se v čase nemění jednotlivými částmi tělesa mezi kterými se teplo přenáší se postupně vyrovnávají 551 Porovnejte vztahy pro analogii mezi vedení tepla a elektrického proudu Fourierův zákon: Ohmův zákon: Elektrický odpor je analogický tepelnému odporu: 28