Srednja kola Oroslavje Strojarski raunalni tehniar TERMODINAMIKA Davor

  • Slides: 30
Download presentation
Srednja škola Oroslavje Strojarski računalni tehničar TERMODINAMIKA Davor Sokač, dipl. ing. www. ss-oroslavje. skole.

Srednja škola Oroslavje Strojarski računalni tehničar TERMODINAMIKA Davor Sokač, dipl. ing. www. ss-oroslavje. skole. hr 10/03/2021 Termodinamika 1

Toplina: Što je toplina ? Toplina je jedan od prolaznih oblika energije. Oznaka za

Toplina: Što je toplina ? Toplina je jedan od prolaznih oblika energije. Oznaka za toplinu: Q Jedinica : Joule [J] Što predstavlja jedinica topline jedan Joule ? Toplinu ekvivalentnu obavljenom radu sile 1 N na putu od 1 m → 1 N x 1 m = 1 J 10/03/2021 Termodinamika 2

Količina i tok topline: • • • Tijela različite temperature u dodiru izmjenjuju toplinu

Količina i tok topline: • • • Tijela različite temperature u dodiru izmjenjuju toplinu dok im se temperature ne izjednače. Kada im se temperatura izjednačila kažemo da je postignuta toplinska ravnoteža, i od tog trenutka prestaje razmjena topline između tijela. Tok topline se kreće iz područja više u područje niže temperature. 10/03/2021 Termodinamika 3

Temperatura: Što je temperatura ? Vanjsko obilježje topline. . . A može se i

Temperatura: Što je temperatura ? Vanjsko obilježje topline. . . A može se i reči mjera “zagrijanosti” ili “ohlađenosti” tijela ! Da li vrijedi: toplina = temperatura ? NE ! Zašto ? Odgovor je u jedinicama ! 10/03/2021 Termodinamika 4

Toplina i temperatura: Toplina je energija: Q [J] Temperatura: T [K] Iz navedenog je

Toplina i temperatura: Toplina je energija: Q [J] Temperatura: T [K] Iz navedenog je vidljivo da: Jedinice NISU iste → veličine NISU iste ! ≠ 10/03/2021 Termodinamika 5

Količina topline: Količina topline Q koju tijelo mase m izmjenjuje s okolinom razmjerna je

Količina topline: Količina topline Q koju tijelo mase m izmjenjuje s okolinom razmjerna je masi tijela i razlici temperature tijela i okoline. Vrijedi relacija: . . . (1) 10/03/2021 Termodinamika 6

Količina topline: U predhodnoj jednadžbi (1) su sljedeće veličine: • Q [J] - količina

Količina topline: U predhodnoj jednadžbi (1) su sljedeće veličine: • Q [J] - količina (razmjenjene) topline, • m [kg] - masa sustava tvari, • c [J/kg. K] - specifični toplinski kapacitet, • Δ t [°C] - temperaturna razlika. . . (2) 10/03/2021 Termodinamika 7

Temperaturna razlika: U predhodnoj jednadžbi (2) su sljedeće veličine: • t 1 [°C] -

Temperaturna razlika: U predhodnoj jednadžbi (2) su sljedeće veličine: • t 1 [°C] - početna temperatura, • t 2 [°C] - konačna temperatura, Važno: temperaturna razlika ΔT [K]=Δt [°C] Zašto ? . . . (3) 10/03/2021 Termodinamika 8

Temperaturna razlika: Jednostavno, zar ne ! 10/03/2021 Termodinamika 9

Temperaturna razlika: Jednostavno, zar ne ! 10/03/2021 Termodinamika 9

Specifični toplinski kapacitet: • • Količina topline koju je potrebno dovesti jedinici mase neke

Specifični toplinski kapacitet: • • Količina topline koju je potrebno dovesti jedinici mase neke tvari da joj se temperatura povisi za jedinični iznos. Iz jednadžbe (1) može se lako izvesti izraz za specifični toplinski kapacitet. . . (4) 10/03/2021 Termodinamika 10

Malo zadataka : 1. Koja je količina topline potrebna da se 120 kg vode

Malo zadataka : 1. Koja je količina topline potrebna da se 120 kg vode zagrije od 20°C do 90°C ? zadano: m = 120 kg t 1 = 20°C → početna temperatura t 2 = 90°C → konačna temperatura c = 4, 191 k. J/kg. K → očitano iz topl. tablica 10/03/2021 Termodinamika 11

Malo zadataka : 1. Koja je količina topline potrebna da se 120 kg vode

Malo zadataka : 1. Koja je količina topline potrebna da se 120 kg vode zagrije od 20°C do 90°C ? uvrštenjem vrijednosti u jednadžbu (1), slijedi: 10/03/2021 Termodinamika 12

Malo zadataka : 2. Koju količinu topline treba odvesti od vode mase 50 kg,

Malo zadataka : 2. Koju količinu topline treba odvesti od vode mase 50 kg, da bi joj se temperatura smanjila od 80°C do 15°C ? zadano: m = 50 kg t 1 = 80°C → početna temperatura t 2 = 15°C → konačna temperatura c = 4, 1895 k. J/kg. K → očitano iz topl. tablica 10/03/2021 Termodinamika 13

Malo zadataka : 2. Koju količinu topline treba odvesti od vode mase 50 kg,

Malo zadataka : 2. Koju količinu topline treba odvesti od vode mase 50 kg, da bi joj se temperatura smanjila od 80°C do 15°C ? uvrštenjem vrijednosti u jednadžbu (1), slijedi: 10/03/2021 Termodinamika 14

Zaključak riješenih zadataka : 1. Dogovor o predznacima: Dovedena toplina sustavu → pozitivna veličina

Zaključak riješenih zadataka : 1. Dogovor o predznacima: Dovedena toplina sustavu → pozitivna veličina (→ vidi zadatak 1. !) Odvedena toplina sustavu → negativna veličina (→ vidi zadatak 2. !) 2. U jednadžbu (1) za razliku temperatura Δt uvrštavamo konačna temperatura – početna temperatura (t 2 – t 1) * * važno da bi se dobio ispravan predznak razmjenjene topline 10/03/2021 Termodinamika 15

. . . i još malo zadataka : 3. Na električnom štednjaku zagrijavaju se

. . . i još malo zadataka : 3. Na električnom štednjaku zagrijavaju se 3 litre vode početne temperature 15°C, dovođenjem 800 k. J topline. Kolika je konačna temperatura vode ? zadano: V = 3 l = 3 dm 3 → približna masa m = 3 kg vode t 1 = 15°C → početna temperatura cp = 4, 186 k. J/kg. K → očitano iz topl. tablica Q = 800 k. J (dovedena toplina!) → pozitivna veličina traži se t 2 = ? °C → konačna temperatura ? 10/03/2021 Termodinamika 16

. . . i još malo zadataka : 3. Na električnom štednjaku zagrijavaju se

. . . i još malo zadataka : 3. Na električnom štednjaku zagrijavaju se 3 litre vode početne temperature 15°C, dovođenjem 800 k. J topline. Kolika je konačna temperatura vode ? 10/03/2021 Termodinamika 17

. . . i još malo zadataka : 3. Na električnom štednjaku zagrijavaju se

. . . i još malo zadataka : 3. Na električnom štednjaku zagrijavaju se 3 litre vode početne temperature 15°C, dovođenjem 800 k. J topline. Kolika je konačna temperatura vode ? 10/03/2021 Termodinamika 18

. . . i što možemo uočiti ? • Postoji li sličnost sa solarnim

. . . i što možemo uočiti ? • Postoji li sličnost sa solarnim toplovodnim sustavima ? 10/03/2021 Termodinamika 19

Slikovit zaključak: A - sunce B - dodatni grijač vode D - termički bojler

Slikovit zaključak: A - sunce B - dodatni grijač vode D - termički bojler M - solarni kolektor N - bojler O - bojler 10/03/2021 Termodinamika 20

Slikovit zaključak: 10/03/2021 Termodinamika 21

Slikovit zaključak: 10/03/2021 Termodinamika 21

Izjednačenje temperatura: Ponovimo: • Tijela različite temperature u dodiru izmjenjuju toplinu dok im se

Izjednačenje temperatura: Ponovimo: • Tijela različite temperature u dodiru izmjenjuju toplinu dok im se temperature ne izjednače. • Kada im se temperatura izjednačila kažemo da je postignuta toplinska ravnoteža, i od tog trenutka prestaje razmjena topline između tijela. • Tok topline se kreće iz područja više u područje niže temperature. 10/03/2021 Termodinamika 22

Izjednačenje temperatura: Kakve su temperature tijela nakon razmjene topline ? • Toplije tijelo se

Izjednačenje temperatura: Kakve su temperature tijela nakon razmjene topline ? • Toplije tijelo se → ohladilo → t 1 snizila se na t • Hladnije tijelo se → zagrijalo → t 2 povisila na t Što je sa razmjenjenim toplinama ? • Toplije tijelo → predalo toplinu • Hladnije tijelo → primilo toplinu U kakvom su odnosu razmjenjene topline ? • Količina topline koju je “predalo” toplije tijelo jednaka je količini topline koju je “primilo” hladnije tijelo. 10/03/2021 Termodinamika 23

Izjednačenje temperatura: Matematički možemo zapisati na sljedeći način: . . . (5) . .

Izjednačenje temperatura: Matematički možemo zapisati na sljedeći način: . . . (5) . . . (6). . . (7) . . . (8) 10/03/2021 Termodinamika 24

Izjednačenje temperatura: . . . i dalje slijedi: . . . (9) 10/03/2021 Termodinamika

Izjednačenje temperatura: . . . i dalje slijedi: . . . (9) 10/03/2021 Termodinamika 25

. . . i par zadataka da uvježbamo naučeno : 4. 10 kg vode

. . . i par zadataka da uvježbamo naučeno : 4. 10 kg vode temperature 20°C miješa se 45 kg vode temperature 70°C. Izračunati temperaturu mješavine. zadano: m 1 = 10 kg t 1 = 20°C c 1 = 4, 181 k. J/kg. K t = ? [°C] 10/03/2021 m 2 = 45 kg t 2 = 70°C c 2 = 4, 186 k. J/kg. K (tablice!) Termodinamika 26

. . . i par zadataka da uvježbamo naučeno : 4. 10 kg vode

. . . i par zadataka da uvježbamo naučeno : 4. 10 kg vode temperature 20°C miješa se 45 kg vode temperature 70°C. Izračunati temperaturu mješavine. 10/03/2021 Termodinamika 27

. . . i par zadataka da uvježbamo naučeno : 5. U otvorenoj posudi

. . . i par zadataka da uvježbamo naučeno : 5. U otvorenoj posudi se nalazi 8 kg vode temperature 20°C. Koliko je potrebno u tu posudu doliti vode, čija je temperatura 70°C, da bi mješavina imala temperaturu od 40°C ? zadano: m 1 = 8 kg t 1 = 20°C c 1 = 4, 181 k. J/kg. K m 2 = ? kg 10/03/2021 t = 40°C t 2 = 70°C c 2 = 4, 186 k. J/kg. K (tablice!) Termodinamika 28

. . . u nastavaku 5. zadatka, slijedi : 10/03/2021 Termodinamika 29

. . . u nastavaku 5. zadatka, slijedi : 10/03/2021 Termodinamika 29

. . . i to je za danas to: Hvala na pažnji. . .

. . . i to je za danas to: Hvala na pažnji. . . ugodan ! 10/03/2021 Termodinamika 30