HTAN BMEGEENBTHT ELZMNY TRGY BMEGEENATMH 0 Tjkoztat 1
HŐTAN BMEGEENBTHT ELŐZMÉNY TÁRGY: BMEGEENATMH 0. Tájékoztató 1. Bevezetés, alapfogalmak Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. |
0. TÁJÉKOZTATÓ 0. 1. Oktatók 0. 2. Követelmények 0. 3. Zárthelyik 0. 4. Félévközi jegy 0. 5. Tananyag Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 2
0. 1. OKTATÓK Előadó: Dr. Kovács Viktória Barbara D. ép. 207/C 463 - 2592 konz: H: 08: 00 -10: 00 Gyakorlatvezető: Kovács Krisztián D. ép. D 227 463 -2614 Tárgyat oktató tanszék: Energetikai Gépek és Rendszerek www. energia. bme. hu, ; ftp. energia. bme. hu Hőtan T (BMEGEENBTHT) adatlap: Képzési program (Új) 2. 1. Természettudományos tárgyak Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 3
0. 2. KÖVETELMÉNYEK FÉLÉVKÖZI JEGY Jelenléti követelmény: – gyakorlatok legalább 70%-án (max. 4 hiányzás) – Elmaradó órák: • EA: • GY: 1. hét (Sportnap – szept. 12. ) Tanulmányi követelmények: – 2 db zárthelyi együttes legalább 50%-os teljesítése – felkészült, aktív részvétel a gyakorlatokon (+0. . 5% között értékeli a gyakorlatvezető) Opcionális (szorgalmi) lehetőség (házi feladat) – gyakorlatvezető adja ki – +0. . 10% között értékeli a gyakorlatvezető Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 4
0. 3. ZÁRTHELYIK Összegző tanulmányi teljesítmény értékelés, zárthelyi – – 2 db 50 -50%-os súllyal a 8. és 14. oktatási héten az előadáson nincs minimális követelmény évközben nem pótolható Elméleti és gyakorlati anyag, 90 min munkaidő Pótlási lehetőségek – hiányzás és „aktív” részvétel nem pótolható – a zh-k pótlása egy összevont pótzárthelyivel a pótlási héten (csütörtökön), ehhez nem adódik hozzá a HF és a GYV%, mivel azokat is „felülírja” Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 5
0. 4. FÉLÉVKÖZI JEGY Félévközi jegy feltételei – max. 4 hiányzás a gyakorlatról – „aktív” részvétel – legalább 100 pont (50%) a két zh-ból együtt érdemjegy pontszám jeles(5) 85– 90% jó(4) ● Good [C] 72, 5– 85% közepes(3) 65– 72, 5% elégséges(2) 50– 65% elégtelen(1) 50% alatt Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 6
0. 7. TANANYAG Jegyzet: – ftp: //ftp. energia. bme. hu/pub/muszaki_hotan/jegyzetek/Hotan_jegyzet_2016. pdf Gyakorlati feladatgyűjtemény (2019): – készül Segédlet (2015): – ftp: //ftp. energia. bme. hu/pub/muszaki_hotan/FGY&Segedlet/Hotan_Segedlet_2015. pdf • • Termodinamika: 11 -13. o. képletek, 16 -28. o. állapotdiagramok Hőközlés – – – Hősugárzás: 31 -34. Időben állandósult hővezetés: 39. Bordák: 45. Időben változó hővezetés: 53 -54, 67 Hőátadás: Halmazállapot változás nélkül: 73, Forrás: 85 -86. Hőcserélők: 91 -93. Anyagjellemzők (összefoglaló táblázatok): Száraz levegő: 99. Telített víz és gőz: 102. Korábbi vizsgák: ftp: //ftp. energia. bme. hu/pub/muszaki_hotan/ Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 7
1. BEVEZETÉS 1. 1. Célkitűzés – – – 1. 1. 1. Mérnöki tevékenység 1. 1. 2. Kapcsolódások 1. 1. 3. Tantárgy célkitűzése 1. 1. 4. Elvárt tudás 1. 1. 5. Hőtan – Hol? 1. 2. Alapfogalmak – 1. 2. 1. Termodinamika jelentése – 1. 2. 2. Termodinamikai nyelvezete 1. 3. Termodinamikai modellek – 1. 3. 1. Rendszermodell – 1. 3. 2. Folyamatmodell – 1. 3. 3. Közegmodell Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 8
1. 1. 1. MÉRNÖKI TEVÉKENYSÉG Tervezés és üzemeltetés Forma FORMA Biztonság Megbízhatóság Funkció Gazdaságosság Ergonómia Termék, folyamat Környezet -védelem Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 9
HA VALAMELYIK KRITÉRIUM HIÁNYZIK Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 10
1. 1. 2. KAPCSOLÓDÁSOK Kémia Fizika Matematika Áramlástan Termodinamika MENNYI? Hőta n Hőközlés HOGYAN? Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 11
1. 1. 3. TANTÁRGY CÉLKITŰZÉSE Tévhitek: – Büfé kurzus – Nem kell tudni semmit, mert úgysem értjük – Nincs szükségünk erre a tudásra Valóság: – „Szuper-intenzív” 14 hetes hőtan kurzus – Ugyanazon jelenségek megértése kevesebb idő alatt – Jelenségek fizikai tartalmának és az alkalmazott képeltek érvényességi tartományának ismerete Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 12
1. 1. 4. ELVÁRT TUDÁS | PÉLDA Bernoulli-egyenlet általános alakja: Egyszerűsített alak: – Használható a műszaki gyakorlatban, ha: • • Potenciálos erőtér Stacionárius áramlás Lehet az áramvonalon integrálni Állandó sűrűség Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 13
1. 1. 5. HŐTAN – HOL? Biokémiai rendszerek: pl. tüdő – hőátadás – anyagátadás – kémiai reakciók Háztartási gépek: pl. hűtőgép, légkondicionáló – fordított (munkafelvevő) körfolyamat – hőátadás (forrás, kondenzáció stb. ) – anyagátadás (légkond. ) Közlekedés: pl. repülőgép, gépjármű stb. Ipari energiaátalakítás: pl. (hő)erőmű Elektronikai eszközök: pl. számítógép Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 14
1. 2. ALAPFOGALMAK 1. 2. 1. Termodinamika jelentése 1. 2. 2. Termodinamikai nyelvezete Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 15
1. 2. 1. TERMODINAMIKA JELENTÉSE Elnevezés eredete: – θερμη (therme) + δυναμις (dinamisz) = hő+erő – Valójában: termosztatika – Az „igazi” termodinamika: nem-egyensúlyi termodinamika Vizsgálati terület: energiaátalakulások Módszer: – modellek (rendszer, közeg, folyamat) – axiómák (főtételek) Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 16
1. 2. 2. TERMODINAMIKAI NYELVEZETE görög és latin eredetű kifejezések – izotermikus = állandó hőmérsékletű – adiatermikus = hőszigetelt mennyiségek rövidítése (jelölése) angol elnevezés alapján; minden SI szerint – – – p (pressure): nyomás V (volume): térfogat T, t (temperature): hőmérséklet τ (time): idő W (work): munka E (energy): energia Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 17
1. 3. TERMODINAMIKAI MODELLEK 1. 3. 1. Rendszermodell 1. 3. 2. Folyamatmodell 1. 3. 3. Közegmodell – 1. 3. 3. 3. 1. Az ideális gáz modell Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 18
1. 3. TERMODINAMIKAI MODELLEK MODELLEZÉS FILOZÓFIÁJA Ockham (Occam) borotvája – lex parsimoniae = takarékosság (tömörség) elve – „Pluralitas non est ponenda sine necessitate” = a sokaság szükségtelenül nem tételezendő – általában az egyszerűbb megoldás a helyes William Ockham (kb. 1285– 1348) angol nemzetiségű ferences rendi szerzetes Neumann János a modellekről „… a tudomány nem magyarázni próbál, alig próbál interpretálni – a tudomány főként modelleket állít fel. A modellen olyan matematikai konstrukciót értünk, amely – bizonyos szóbeli értelmezést hozzáadva – leírja a megfigyelt jelenségeket. Az ilyen matematikai konstrukciókat kizárólag és pontosan az igazolja, hogy működnek. ” Budapest, 1903. dec. 28. – Washington, 1957. feb. 8. , magyar származású matematikus Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 19
1. 3. TERMODINAMIKAI MODELLEK MODELLALKOTÁS FOLYAMATA zerű interpretáció egys Valóság (probléma) Matematikai modell (megoldás) k láso yago lhan és, e söd Fizikai modell Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 20
1. 3. 1. TERMODINAMIKAI MODELLEK - RENDSZER TERMODINAMIKAI RENDSZER KÖRNYEZET határoló felület kölcsönhatások Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 21
A TDR LEÍRÁSA | 1. Leíró jellemzők mikroszkopikus (belső felépítés, részecskék) statisztikus fizika [belső energia, entrópia] makroszkopikus (megfigyelhető, mérhető) műszaki termodinamika [nyomás, hőmérséklet] TDR-ben semmilyen folyamat Fogalmak TDRállapotát leírásáraaszolgál, annak TDR és a. K nem játszódik le, az TDR egyensúlyi állapotok TDR pillanatnyi anyag és állapot TD szempontból lényeges közötti kölcsönhatás állapothatározói egy halad folytonos sorozatás energiaeloszlása tulajdonsága állapotjelző megváltoztathatja számértékkel jellemezhetők keresztül. állapotváltozás egyensúly, egyensúlyi állapot kvázistatikus állapotváltozás Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 22
A TDR LEÍRÁSA | 2. Állapotjelzők – Extenzív (m, V) – Intenzív (p, T) – fajlagos extenzív (v = V/m) – – –– –– ––– makroszkopikus tulajdonságok TDR állapotának egyértékű fv-ei más állapotjelzők egyértelmű fv-ei kite rjedéssel arányos TDR pillanatnyi állapotától függenek additívak egyensúlyban minden és nem ftlenek előző állapottól úttól mindre megmaradási törvények részrendszerben számértékük érvényesek (V, S) azonos – inhomogenitásuk extenzív áramokat indukál – két extenzív hányadosa Anyag- vagy fázisjellemzők – TD-i tulajdonságok változási sebességét mutatják – anyagtól és annak állapotától függnek (cp, cv, β, λ, μ) TDR egyéb jellemzői: Fázisok, komponensek Homogén, heterogén, inhomogén, izotróp Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 23
1. 3. 1. TERMODINAMIKAI MODELLEK - RENDSZER TERMODINAMIKAI RENDSZER KÖRNYEZET határoló felület kölcsönhatások Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 24
KÖLCSÖNHATÁSOK Jelleg – anyagi jellegű – energia jellegű Típusok – határoló felület függvénye – merev/deformálódó: mechanikai – diatermikus/adiatermikus: termikus – áteresztő/féligáteresztő/nem áteresztő: kémiai (anyagi) – szigetelő/vezető: villamos – árnyékoló/nem árnyékoló: mező jellegű – kivétel: gravitációs Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 25
1. 3. 1. RENDSZERMODELLEK | 1. magára hagyott anyag energia zárt anyag energia nyitott anyag Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 26
1. 3. 1. RENDSZERMODELLEK | 2. ZÁRT rendszer = állandó tömeg merev fal egyszerűsítés – fizikai modell deformálódó fal henger merev fal dugattyú deformálódó fal közeg egyszerűsítés – matematikai modell energia (hő) energia (munka) gép (folyamat) energia (hő) Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 27
1. 3. 3. 1. RENDSZERMODELLEK | 3. NYITOTT rendszer = ellenőrző térfogat (állandó) egyszerűsítés – fizikai modell energia (hő+anyag) gép (folyamat) egyszerűsítés – matematikai modell energia (munka) energia (hő+anyag) Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 28
1. 3. 2. FOLYAMATMODELLEK | 1. Megfordíthatóság: irreverzibilis Egyensúly: nem egyensúlyi kvázistatikus Létezés: létezik megközelíthető Disszipáció: van nincs Ábrázolás: csak a kezdeti és vég- teljes folyamat állapot teljes folyamat Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 29
1. 3. 2. FOLYAMATMODELLEK | 2. Egyszerű állapotváltozások egy állapothatározó rögzített – – izobár = állandó nyomás izochor = állandó térfogat izotermikus = állandó hőmérséklet izentalpikus = állandó entalpia kölcsönhatások korlátozottak – adiabatikus: csak mechanikai engedett – izentrópikus: adiabatikus és reverzibilis Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 30
1. 3. 3. KÖZEGMODELLEK Az anyag viselkedését írják le Fizikai modell matematikai modell – állapotjelzők közötti függvénykapcsolat – f(p, V, T, m…)=0 egyszerű modellek – tiszta anyagok – Komponens (k), fázis (f), szabadságfok (sz) – Gibbs-fázisszabály : f + sz = k +2 Ideális gáz Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 31
1. 3. 3. 1. AZ IDEÁLIS GÁZMODELL Fizikai modell – kiterjedés nélküli tömegpontok – tömegpontok között nincs kölcsönhatás – fal és tömegpont között rugalmas ütközés (→ nyomás) Matematikai modell (egyesített gázmodell): – Termikus állapotegyenlet: f(p, V, T, m)=0 p. V-m. RT=0 p. V=m. RT pv=RT Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 32
1. 3. 3. 1. IDEÁLIS GÁZ P-V DIAGRAMJA T 1 p pvκ = áll s 2 = áll > s 1 (ha reverzibilis az adiabata) p 2 = áll > p 1 T 2=áll > T 1 v 1 = áll v 2 = áll > v 1 p 1= áll v TÁBLA! Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. | 33
KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! Dr. Kovács Viktória Barbara | Tájékoztató, Bevezetés | © 2019 Hőtan (BMEGEENBTHT)| D 224| 2019/20/1. |
- Slides: 34