Prvi zakon termodinamike Q U A ako se

Prvi zakon termodinamike Q = U + A ako se sistemu dovodi toplota Q 0 ako se sistemu odovodi toplota (sistem oslobađa toplotu) Q 0 gas vrši rad (zapremina se povećava) A 0 (pozitivan rad) nad gasom se vrši rad (zapremina se smanjuje) A 0 (negativan rad)

Zadatak: Za koliko se promeni unutrašnja energija sistema ako mu dovedemo 300 k. J toplote i istovremeno nad njim izvršimo rad od 150 k. J? Rešenje: Q = 300 k. J A = -150 k. J U = ? Q = U + A U = Q - A = 300 k. J – (- 150 k. J) U = 450 k. J

Rad pri širenju gasa S x A = F x F = p. S A = p. S x = V A = p V d. A = pd. V

Grafički prikaz rada p p A V 1 A V 2 V V 1 V 2 V

izohorski proces (V=const) A = 0 Q = U izotermski proces (T=const) U =0 Q= A izobarski proces (p=const) Q = U + A A = p V

Zadatak: Na 17 o. C gas ima zapreminu 5 litara i nalazi se pod pritiskom 200 k. Pa. Izobarskim širenjem gas izvrši rad od 200 J. Za koliko se promenila temperatura gasa? Rešenje: t 1 = 17 o. C , T 1 = 290 K V 1 = 5 l = 5 10 -3 m 3 p = 200 k. Pa = 200 103 Pa A = 200 J T = ? A = p(V 2 – V 1) T 2 = 348 K T = T 2 – T 1 = 348 K – 290 K T = 58 K V 2 = 6 10 -3 m 3

Zadatak: Dva mola vodonika nalaze se pod pritiskom 300 k. Pa na tempearaturi 20 o. C. Pri datim uslovima vodonik se može smatrati idealnim gasom. Gas se izobarski širi do zapremine 17 l. a) Koliki je rad izvršen pri širenju? b) Kolika je promena unutrašnje energije gasa ako je on u ovom procesu primio 700 J toplote? Rešenje: n = 2 mol t 1 = 20 o. C , T 1 = 293 K p = 300 k. Pa = 3 105 Pa V 2 = 17 l = 0, 017 m 3 a) A = ? p. V 1 = n. RT 1 V 1 = 0, 016 m 3 A = p(V 2 – V 1) = 3 105 Pa (0, 017 m 3 – 0, 016 m 3) A = 300 J

b) Q = 700 J U = ? Q = U + A U = Q – A = 700 J – 300 J U = 400 J

Adijabatski proces Q=0 Q = U + A 0 = U + A U = - A p izoterma adijabata V

Kružni proces p U = 0 1 2 V V 1 V 2 Q =A

Rad u kružnom procesu p p A A V V A 0

Toplotna mašina - rezervoar toplote više temperature - rezervoar toplote niže temperature - radno telo (gas) A = Q T + QH Koeficijent korisnog dejstva radno telo topliji rezervoar QT A QH hladniji rezervoar

Zadatak: Koliki je koeficijent korisnog dejstva mašine koja obavlja rad 3 k. J i hladnijem rezervoaru preda 16 k. J toplote? Rešenje: A = 3 k. J QH = -16 k. J = ? = 0, 16 = 16 %

Karnoov kružni proces

Zadatak: Temperatura grejača toplotne mašine koja radi po Karnoovom procesu je 200 o. C, dok temperatura hladnjaka iznosi 20 o. C. a) Koliki je koeficijent korisnog dejstva? b) Izračunati koristan rad ove toplotne mašine ako se u jednom ciklusu od grejača primi količina toplote od 300 k. J. Rešenje: t. T = 200 o. C , TT = 473 K t. H = 20 o. C , TH = 293 K QT = 300 k. J b) A = ? a) = ? = 0, 38 = 38 % = 0, 38 300 k. J = 114 k. J

Zadatak: U Karnoovom procesu gasu je pri temperaturi 400 K dovedeno 8, 37 k. J toplote. Koristan rad u procesu iznosi 2093 J. Koliki je koeficijent korisnog dejstva, količina toplote predata hladnjaku i temperatura hladnjaka? Rešenje: TT = 400 K QT = 8, 37 k. J = 8370 J A = 2093 J = 8370 J- 2093 J = 6277 J = 25 % TH = TT(1 - ) = 400 K·(1 - 0, 25) = 300 K

Rashladni uređaj i toplotna pumpa topliji rezervoar radno telo QT A QH hladniji rezervoar

Sistem zemlja / voda (vazduh) Površinski kolektor – horizontalni kolektor Vrsta zemljišta Površina po k. W Srednje vlažno zemljište 25 m²/k. W Suvo zemljište 75 m²/k. W Šljunkovito, vlažno 20 m²/k. W

Dubinske sonde Dosadašnje iskustvo pokazuje da su dubinske sonde izuzetno efikasne i pogodne je za objekte sa malim dvorištima. Primera radi za grejanje porodiče kuće od 150 m 2 potrebna snaga pumpe je 7, 5 k. W VRSTA ZEMLJIŠTA Potrebna dubina po k. W Suvi sediment 30 m/k. W Srednje vlažno 15 m/k. W Vlažno 12, 5 m/k. W Krečnjak 12 m/k. W Granit 10 m/k. W Basalt 16 m/k. W

Sistem voda / voda Tehnički zahtevi za sistem voda-voda Instalacija za vodu mora biti ukopana ispod granice smrzavanja 1, 2 m do 1, 5 m. Bunar za snabdevanje mora imati mogućnost obezbeđivanja dovoljne količine vode (240 l/k. Wh) Minimalno rastojanje između bunara mora biti 15 metara Dubina bunara ne treba da prelazi 15 metara Bunarska voda mora biti hemijski ispravna

Sistem vazduh / vazduh