Υδρομετεωρολογία. Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας. Δημήτρης Κουτσογιάννης. Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2001
|
|
- Νικολίτα Ζάππας
- 6 χρόνια πριν
- Προβολές:
Transcript
1 Υδρομετεωρολογία Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας Δημήτρης Κουτσογιάννης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2001 (έκδοση 2013 με προσαρμογές)
2 1 Εισαγωγικές έννοιες Γενικά για τη θερμοδυναμική Η θερμοδυναμική μελετά τις μεταβολές ενέργειας ενός συστήματος και τις μεταφορές ενέργειας από ένα σύστημα σε άλλο. Για να περιγράψει την κατάσταση ενός συστήματος (σε κάθε σημείο του) χρησιμοποιεί ένα πεπερασμένο αριθμό μεταβλητών κατάστασης ή θερμοδυναμικών συντεταγμένων που αντιστοιχούν στις ιδιότητες του συστήματος (π.χ. πίεση, θερμοκρασία κτλ.). Η συναρτησιακή σχέση που συνδέει τις μεταβλητές κατάστασης είναι η καταστατική εξίσωση (ή εξίσωση κατάστασης). Η θερμοδυναμική υποθέτει συνεχή μέσα. Η θερμοδυναμική βασίζεται σε δύο νόμους. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 2
3 Έργο - Ενέργεια Ορισμός έργου: W = F ds Παράδειγμα: Έργο από εκτόνωση ρευστού Συνθήκες θαλάμου: πίεση p, πυκνότητα ρ Έργο για μετακίνηση εμβόλου dx dw = p A dx = p dv όπου Α η επιφάνεια του εμβόλου Έργο ανά μονάδα μάζας dw = p dv / M = p d(1/ρ) = p dv όπου v = 1 / ρ = ειδικός όγκος Ενέργεια: Ικανότητα παραγωγής έργου Ποσοτικά εκφράζεται από το έργο που μπορεί να παραχθεί ή το έργο που δαπανήθηκε για να φτάσει το σύστημα στην κατάσταση που βρίσκεται. Διακρίνονται διάφορες μορφές ενέργειας. x p, ρ Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 3
4 Μορφές ενέργειας Όλες οι ποσοτικές εκφράσεις αναφέρονται σε ενέργεια ανά μονάδα μάζας (Ε / Μ) Κινητική: ε κ = u 2 / 2, dε κ = u du (u η ταχύτητα οργανωμένης κίνησης) Δυναμική λόγω βαρύτητας ε δ = g z, dε δ = g dz (g η επιτάχυνση βαρύτητας, z το υψόμετρο) Ενέργεια πίεσης (ή ενέργεια ροής) ε p = p / ρ = p v, dε p = d(p v) = p dv + v dp Εσωτερική ενέργεια * ε Ι : κινητική ενέργεια μορίων λόγω των τυχαίων μη οργανωμένων κινήσεων. Πρακτικά είναι ανάλογη της θερμοκρασίας Τ: d ε Ι dt * Γενικά ο όρος χαρακτηρίζει ένα σύνολο μορφών ενέργειας, π.χ. μηχανική, θερμική, ηλεκτρική, χημική κτλ. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 4
5 2 Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής Αρχική διατύπωση Η θερμότητα q είναι ενέργεια σε μεταφορά. Προκαλείται από θερμοκρασιακές διαφορές. Δεν χαρακτηρίζει την κατάσταση ενός συστήματος. Πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής = Αρχή διατήρησης ενέργειας Γενική διατύπωση για οποιοδήποτε θερμοδυναμικό σύστημα: dq η θερμότητα που προστίθεται στο σύστημα. * d ε Ι η εσωτερική ενέργεια του συστήματος. dw το έργο που παράγεται. * Εφαρμογή στο σύστημα εκτόνωσης ρευστού * Οι τόνοι μπαίνουν σε ποσότητες που δεν χαρακτηρίζουν την κατάσταση του συστήματος δεν είναι τέλεια διαφορικά dq = dε Ι + dw dq = dε Ι + p dv Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 5
6 3 Στοιχεία ρευστοδυναμικής Εξισώσεις ρευστοδυναμικής στην ατμόσφαιρα (1) Άγνωστα μεγέθη: Πίεση p, πυκνότητα ρ, θερμοκρασία Τ, ταχύτητα u = (u x, u y, u z ) Πεδίο δυνάμεων (ανά μονάδα μάζας) Βαρύτητα: g = (0, 0, g), όπου g = g 0 ( cos(2φ) cos 2 (2φ) (1) φ το γεωγραφικό πλάτος και g 0 = m/s η επιτάχυνση βαρύτητας για φ = 45 ο. Δύναμη Coriolis (αδρανειακή δύναμη λόγω περιστροφής της γης) a C = 2 ω u (2) όπου ω η γωνιακή ταχύτητα της γης ( ω = s 1 ). Τυπικοί συμβολισμοί = x, y, z D Dt = t + u = u x x, u y y, u z z Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 6 (3)
7 Εξισώσεις ρευστοδυναμικής στην ατμόσφαιρα (2) Εξίσωση συνέχειας (= διατήρησης μάζας) ρ t + (ρ u) = 0 ή Dρ Dt + ρ u = 0 (4) Εξίσωση κίνησης (= διατήρησης ορμής) για μη συνεκτικό ρευστό * u t + u u + 2 ω u = g 1 ρ p ή Du Dt + 2 ω u = g 1 ρ p (5) Εξίσωση ενέργειας για μη συνεκτικό ρευστό * Dq Dt = D Dt I + g z + u u ρ (p u) (6) * Ο ατμοσφαιρικός αέρας μπορεί να θεωρηθεί με καλή προσέγγιση μη συνεκτικό ρευστό, εκτός από την περιοχή του συνοριακού στρώματος. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 7
8 Παραγωγή της τυπικής έκφρασης του πρώτου θερμοδυναμικού νόμου από τις εξισώσεις της ρευστοδυναμικής Από την εξίσωση κίνησης (5) προκύπτει D Dt g z + u u ρ u p = 0 (7) ενώ από την εξίσωση συνέχειας (4) προκύπτει 1 ρ u = D 1 Dt ρ = Dv Dt οπότε συνδυάζοντας με την εξίσωση ενέργειας (6) παίρνουμε Dq Dt = D I Dt + p Dv Dt (8) (9) Σημείωση: Αν υπάρχει συνεκτικότητα (ή τυρβώδης συνεκτικότητα) προστίθενται και άλλοι όροι. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 8
9 Παρατηρήσεις στην εξίσωση ενέργειας Η αρχική μορφή της εξίσωσης ενέργειας Dq Dt = D Dt I + g z + u u ρ (p u) (6) δείχνει κατ αρχήν ότι η ενέργεια (θερμότητα) q που προσφέρεται στο σύστημα μπορεί να αυξήσει (εναλλακτικά ή σε συνδυασμό) (1) την εσωτερική ενέργεια ( I ) (2) τη δυναμική ενέργεια (g z) (3) την κινητική ενέργεια ( u 2 / 2) (4) την ενέργεια πίεσης (p / ρ = p v). Όμως η τελική μορφή Dq Dt = D I Dt + p Dv Dt δείχνει ότι τελικώς θα αυξηθεί (εναλλακτικά ή σε συνδυασμό) (1) η εσωτερική ενέργεια ( I ) (2) η ενέργεια πίεσης με εκτόνωση dv > 0 ή dρ < 0. Για ασυμπίεστα ρευστά dq = d I. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 9 (9)
10 Παραγωγή της εξίσωσης Bernoulli (από την εξίσωση κίνησης) Από την (7) για μόνιμο πεδίο πιέσεων ( p / t = 0) προκύπτει D Dt g z + u u 2 που για ασυμπίεστα ρευστά (ρ = σταθερή) γίνεται και τελικά (εξίσωση Bernoulli) + 1 ρ Dp Dt = 0 (10) D Dt g z + u p ρ = 0 (11) g z + p ρ + u 2 2 = ct (12) Σημείωση: Ο ατμοσφαιρικός αέρας μπορεί να θεωρηθεί ασυμπίεστος μόνο υπό τις εξής προϋποθέσεις: (1) αμελητέα μεταφορά θερμότητας (2) αμελητέες μεταβολές ταχύτητας και στάθμης κατά μήκος των γραμμών ροής (Stewart, 1945, σ. 431). Παρατήρηση: Η εξίσωση Bernoulli παρότι εκφράζεται με όρους ενέργειας προκύπτει από την εξίσωση ορμής. Ισοδύναμα μπορεί να παραχθεί και από την εξίσωση ενέργειας (6) με τις παραπάνω παραδοχές και επιπλέον με την υπόθεση ότι Dq / Dt = D I / Dt. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 10
11 Κατανομή της πίεσης στην ατμόσφαιρα (με βάση την εξίσωση κίνησης) Η εξίσωση κίνησης (για μη συνεκτικά ρευστά) στην κατακόρυφη διεύθυνση z (με τη διεύθυνση x στον άξονα ανατολή-δύση) γράφεται Du z Dt 2 ω u x cos φ = g 1 ρ p z (14) Υποθέτουμε ότι υπάρχει ισορροπία κίνησης στη διεύθυνση z (Du z / Dt = 0). Παρατηρούμε ότι για cos φ = 1 (= μέγιστη δυνατή τιμή) και u x = 30 m/s = 108 km/h (με ω = s 1 ) ισχύει 2 ω u x cos φ = = 0.02% g (15) οπότε ο όρος Coriolis μπορεί να παραλειφτεί (δεν ισχύει το ίδιο για τις άλλες διευθύνσεις x και y). Με τις προϋποθέσεις αυτές παίρνουμε τη γνωστή υδροστατική εξίσωση κατανομής της πίεσης p z = ρg (16) Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 11
12 4 Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής Εισαγωγή Αντιστρεπτή μεταβολή: Ιδεατή διεργασία μεταβολής της κατάστασης ενός συστήματος σε τρόπο ώστε να είναι δυνατή η επαναφορά στην αρχική κατάσταση. Εντροπία (ανά μονάδα μάζας): ds := dq T αντ, τ s = dq T α όπου η μεταβολή από την αρχική κατάσταση α στην τελική τ είναι αντιστρεπτή. Η εντροπία εξαρτάται μονοσήμαντα από την κατάσταση του συστήματος, για δεδομένη αρχική κατάσταση αναφοράς α. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 12
13 Διατύπωση του δεύτερου νόμου Υπάρχει μια συνάρτηση s της κατάστασης ενός συστήματος που ονομάζεται εντροπία (ανά μονάδα μάζας) Για κάθε απειροστή μεταβολή της κατάστασης του συστήματος, κατά την οποία το σύστημα απορροφά (ή αποδίδει) θερμότητα dq ισχύει ds dq T Αν η μεταβολή είναι αντιστρεπτή ισχύει το σύμβολο της ισότητας, ενώ διαφορετικά ισχύει το σύμβολο της ανισότητας. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 13
14 Εναλλακτικές διατυπώσεις Ως συνέπεια των φυσικών διεργασιών, η εντροπία του σύμπαντος (ή ενός θερμικά απομονωμένου συστήματος) αυξάνεται με το χρόνο. Ως συνέπεια των φυσικών διεργασιών, η αταξία του σύμπαντος (ή ενός θερμικά απομονωμένου συστήματος) αυξάνεται με το χρόνο. Ως συνέπεια των φυσικών διεργασιών, η ενέργεια γίνεται όλο και λιγότερο διαθέσιμη για παραγωγή έργου (αρχή της υποβάθμισης της ενέργειας). Είναι αδύνατο να κατασκευαστεί συσκευή η οποία, λειτουργώντας με κυκλικό τρόπο, θα έχει μοναδικό αποτέλεσμα τη μεταβίβαση θερμότητας από ένα ψυχρότερο σε ένα θερμότερο σώμα (διατύπωση Clausius). Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 14
15 Παράδειγμα εφαρμογής του δεύτερου θερμοδυναμικού νόμου Το σχήμα απεικονίζει ένα μοντέλο ενός ψυγείου ή αντλίας θερμότητας (Τ Α < Τ Β ). Να δειχτεί ότι η μεταβίβαση θερμότητας Q (= Q A = Q B ) από το ψυχρό σώμα Α στο θερμό Β χωρίς την προσθήκη εξωτερικού έργου αντιβαίνει στο δεύτερο θερμοδυναμικό νόμο (μειώνει την εντροπία του συστήματος). Να δειχτεί ότι Q B / Q A T B / T A Να υπολογιστεί το εξωτερικό έργο W που απαιτείται κατ ελάχιστο για τη μεταφορά θερμότητας Q Β στο Β, ως ποσοστό του Q B (ή του Q A ). Ψυχρό σώμα (Α) Θερμοκρασία Τ Α W Q A Q B Θερμό σώμα (Β) Θερμοκρασία Τ Β Απάντηση: (W / QB)min = (TB TA) / TB, (W / QA)min = (TB TA) / TA. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 15
16 5 Τέλεια ή ιδανικά αέρια και καταστατική εξίσωσή τους Τα τέλεια ή ιδανικά αέρια υπακούουν στην καταστατική εξίσωση p v = R * T / m = R T όπου R * = J/K kmol η παγκόσμια σταθερά των αερίων, m το μοριακό βάρος του αερίου (kg/kmol), R = R * / m η σταθερά του αερίου (J/kg K) και T η θερμοκρασία (K). Μίγματα τέλειων αερίων διαφορετικού μοριακού βάρους συμπεριφέρονται σαν τέλεια αέρια με σταθερές m = Σ M i / Σ (M i / m i ), R = Σ (M i R i )/ Σ M i = R * / m όπου M i η μάζα του αερίου i στο μίγμα, m i το μοριακό βάρος του και R i = R * / m i. Ο ατμοσφαιρικός αέρας πρακτικώς συμπεριφέρεται ως τέλειο αέριο. Για ξηρό αέρα ισχύει m = kg/kmol, R = 287 J/kg K. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 16
17 6 Ειδική θερμότητα Γενικά στοιχεία Γενικός ορισμός c = lim ΔT 0 Δq ΔT Γενικά η ειδική θερμότητα εξαρτάται από τον τρόπο με τον οποίο προστίθεται η θερμότητα. Για αέρια διακρίνουμε δύο χαρακτηριστικές ειδικές θερμότητες: c v = dq dt v για σταθερό όγκο v c p = dq dt p για σταθερή πίεση p Για στερεά και υγρά πρακτικώς έχουμε μια τιμή της ειδικής θερμότητας Γενικά η ειδική θερμότητα εξαρτάται από τη θερμοκρασία, αλλά μπορεί με καλή προσέγγιση να θεωρηθεί σταθερή. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 17
18 Η ειδική θερμότητα για σταθερό όγκο Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής για σταθερό όγκο (dv = 0) γράφεται dq = d I + p dv και συνεπώς (dq) v = d I c v = d I dt ή d I = c v dt Στην έκφραση αυτή το μέγεθος c v δεν εξαρτάται από τον τρόπο που προστίθεται η θερμότητα ή που αυξάνεται η εσωτερική ενέργεια, γιατί η τελευταία εξαρτάται από την κατάσταση και μόνο. Με αυτά τα δεδομένα, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής γράφεται εναλλακτικά dq = c v dt + p dv Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 18
19 Η ειδική θερμότητα για σταθερή πίεση Δεδομένου ότι p dv + v dp = d(pv) = d(rt) = R dt, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής γράφεται εναλλακτικά dq = c v dt + R dt v dp = (c v + R) dt v dp Αλλά για σταθερή πίεση (dp = 0) οπότε (dq) p = c p dt c p = c v + R Με βάση και τα παραπάνω ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής παίρνει τις ακόλουθες εναλλακτικές μορφές dq = I + p dv = c v dt + p dv = c p dt v dp Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 19
20 Χαρακτηριστικές τιμές της ειδικής θερμότητας Όλες οι τιμές αναφέρονται σε μονάδες J/(kg K) Νερό σε στερεά μορφή 2106 Νερό σε υγρή μορφή 4218 Υδρατμοί c v 1463 Υδρατμοί c p 1924 Ξηρός αέρας c v 717 Ξηρός αέρας c p 1004 Για μίγματα αερίων ισχύει c v = Σ (M i c vi )/ Σ M i, c p = Σ (M i c pi )/ Σ M i Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 20
21 7 Θερμοδυναμικές μεταβλητές κατάστασης Συνηθέστερες θερμοδυναμικές μεταβλητές Πίεση, p (άμεσα μετρήσιμη) Θερμοκρασία, T (άμεσα μετρήσιμη) Ειδικός όγκος, v, ή πυκνότητα, ρ = 1/v Μόνο οι δύο από τις τρεις αυτές μεταβλητές είναι ανεξάρτητες, λόγω της καταστατικής εξίσωσης (p v = R T) Άλλες χρήσιμες θερμοδυναμικές μεταβλητές Εσωτερική ενέργεια (ανά μονάδα μάζας) ε Ι = c v (T T 0 ) Ενθαλπία (ανά μονάδα μάζας) h := ε Ι + p v = c p (T T 0 ) Εντροπία (ανά μονάδα μάζας) s = c p ln(t / T 0 ) R ln(p / p 0 ) Δυνητική (ή δυναμική) θερμοκρασία: θ = T (p 0 / p) R/c p όπου κατά σύμβαση T 0 = 200 K = o C και p 0 = 1000 hpa Βασική σχέση μεταξύ θ και s: s = c p ln (θ / T 0 ) = c p ln θ + ct Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 21
22 8 Ιδιότητες του αέρα με υγρασία Λόγος ανάμιξης και ειδική υγρασία Ο αέρας με υγρασία είναι μίγμα αερίων με μεταβλητή αναλογία συστατικών. Λόγος ανάμιξης: r := ρ v ρ d όπου ρ v είναι η πυκνότητα των υδρατμών, γνωστή και ως απόλυτη υγρασία, και ρ d η πυκνότητα του ξηρού αέρα. Ειδική υγρασία: q := ρ v ρ v + ρ d Σχέση λόγου ανάμιξης και ειδικής υγρασίας: q = r 1 + r ή r = q 1 q Πρακτικώς τα δύο μεγέθη δεν διαφέρουν πολύ, επειδή η συνεισφορά της μάζας των υδρατμών στη συνολική μάζα του αέρα είναι πολύ μικρή. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 22
23 Νόμος Gibbs-Dalton Μερική πίεση υδρατμών Νόμος Gibbs-Dalton: Συνολική πίεση (ή εσωτερική ενέργεια ή εντροπία) μίγματος αερίων = άθροισμα μερικών πιέσεων (ή εσωτερικών ενεργειών ή εντροπιών) των συστατικών (για ίδιο όγκο και θερμοκρασία). Μερική πίεση υδρατμών, e Μερική πίεση ξηρού αέρα, p e e = ρ v R v T = ρ v (R d / ε) T p e = ρ d R d T όπου ε = R d / R v = m v / m d = / = Άρα r := ε e p e, q := ε e p (1 ε) e Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 23
24 Κορεσμός, σχετική υγρασία και σημείο δρόσου Κορεσμός: η θερμοδυναμική κατάσταση που οι υδρατμοί βρίσκονται σε ισορροπία μ γειτονική επιφάνεια νερού σε υγρή ή στερεά μορφή, σε τρόπο ώστε η μάζα νερού πο εξατμίζεται να ισοσκελίζει αυτή που συμπυκνώνεται. Η πίεση κορεσμού υδρατμών e * είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας T και υπολογίζεται από την εξίσωση (Koutsoyiannis, 2012): e * = f(t) = p 0 Σχετική υγρασία: T 0 T exp T T, T 0 = K, p 0 = hpa U = e e * Σημείο δρόσου: Η θερμοκρασία T d για την οποία επιτυγχάνεται κορεσμός, αν οι υδρατμοί ψυχθούν χωρίς μεταβολή της πίεσης και του λόγου ανάμιξης. Υπολογίζεται ως T d = f 1 (e/u) όπου f 1 η αντίστροφη συνάρτηση της f. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 24
25 Παρατηρήσεις για τον υπολογισμό του σημείου δρόσου Αντιστροφή της εξίσωσης e * = f(t): Επειδή η εξίσωση δεν επιλύεται αναλυτικά ως προς T, υπολογίζεται μια πρώτη προσέγγιση Τ με τη μέθοδο Newton-Raphson: T T 0 = p ln 0 e * Η προσέγγιση αυτή στη συνέχεια βελτιώνεται με επαναληπτική εφαρμογή της ακόλουθης εξίσωσης (αρκούν 2-3 επαναλήψεις): T 0 = 1 + T p ln 0 e * ln T Εναλλακτικές προσεγγιστικές σχέσεις για υπολογισμούς (δεν συστήνονται) (α) Απλουστευμένη επίλυση της εξίσωσης Clausius-Clapeyron (βλ. π.χ. Koutsoyiannis, 2012): T e * = p 0 exp , T0 = K, p 0 = hpa T (β) Προσεγγιστική εξίσωση Magnus με τις πιο ενημερωμένες τιμές των σταθερών που υπεισέρχονται στη μαθηματική έκφραση (Alduchov and Eskridge, 1996): T e * = exp [T in o C, p in hpa] T Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 25 T 0
26 Πίεση υδρατμών, e ή e * (hpa) Σχέση πίεσης υδρατμών, πίεσης κορεσμού, θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας και σημείου δρόσου Ενδιάμεση κατάσταση T = 28 o C e * = 38.8 hpa, e = 25 hpa U = 66.1% Αρχική κατάσταση T = 35 o C e * = 56.2 hpa, e = 25 hpa U = 44.5% Τελική κατάσταση T = 21.1 o C (σημείο δρόσου) e * = 25 hpa, e = 25 hpa U = 100% e A = e B = e Γ = 25 hpa Γ B A Θερμοκρασία, T ( o C) Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 26
27 Χαρακτηριστικές ιδιότητες αέρα με υγρασία Σταθερά αερίου: Πυκνότητα: R = R d 1 + r / ε 1 + r Ειδική θερμότητα για σταθερό όγκο c v = c vd 1 + r (c vv / c vd ) 1 + r Ειδική θερμότητα για σταθερή πίεση c p = c pd 1 + r (c pv / c pd ) 1 + r R d ( r), όπου R d = 287 J/(kg K) ρ = ρ d 1 + r 1 + r / ε ρ d ( r) < ρ d c vd ( r), όπου c vd = 717 J/(kg K) c pd ( r), όπου c pd = 1004 J/(kg K) Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 27
28 Μεταβολές φάσης Λανθάνουσα θερμότητα Λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης, λ: Η απαραίτητη ποσότητα θερμότητας για την εξάτμιση μιας μονάδας μάζας ενός υγρού. Κατά την εξάτμιση το σύνολο της θερμότητας δαπανάται για την αλλαγή μοριακών σχηματισμών (π.χ. διάσπαση των δεσμών υδρογόνου στην περίπτωση του νερού) και έτσι η θερμοκρασία διατηρείται σταθερή (T). Άρα Δq = λ, Δs = λ / T Το μέγεθος λ εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Για το νερό ισχύει (Koutsoyiannis, 2012): λ = Τ (λ: J/kg, T: K) Στις πρακτικές εφαρμογές χρησιμοποιείται συχνά η τιμή λ J/kg. Η λανθάνουσα θερμότητα συμπύκνωσης είναι ίση με τη λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Κατά παρόμοιο τρόπο ορίζεται η λανθάνουσα θερμότητα πήξης και τήξης που για το νερό σε θερμοκρασία 0 ο C είναι J/kg. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 28
29 9 Μεταβολές κατάστασης στην ατμόσφαιρα Τυπικές μεταβολές ξηρού αέρα Όνομα Συνθήκη Σχέσεις μεταβλητών μεταβολής Θερμότητα κατάστασης Ισοβαρής p = ct dq = c p dt T / v = ct = p / R T / θ = ct = (p / p 0 ) R / c p Ισόχωρη v = ct ρ = ct dq = c v dt T / p = ct = v / R T / θ c p / c v R / c = (R / p 0 v) v Ισόθερμη T = ct e = ct dq = T d(ln v) p v = ct = R T Ισεντροπική (αντιστρεπτή αδιαβατική) h = ct θ p R / c p R / c = ct = T p p0 s = ct θ = ct dq = 0 T / p R / c p R / c = ct = θ / p p 0 p v c p / c v = ct = = (R θ) c p / c v / p 0 R / c v Σημείωση 1: p 0 = 1000 hpa = 10 5 Pa. Σημείωση 2: Στις αριθμητικές εφαρμογές θα πρέπει να εκφράζονται όλα τα μεγέθη στις τυπικές μονάδες του SI δηλαδή: T και θ σε K (προσοχή, όχι o C) ρ σε kg/m 3 v σε m 3 /kg p σε Pa (προσοχή, όχι hpa) q, e, και h σε J/kg s, c p, c v και R σε J/(kg K). Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 29
30 Τυπικές μεταβολές μη κορεσμένου αέρα (1) Γενικά έχουν ισχύ οι εξισώσεις που περιγράφουν τις μεταβολές στον ξηρό αέρα. Για ακριβείς υπολογισμούς, στη θέση των παραμέτρων (π.χ. R, c p ) του ξηρού αέρα τοποθετούνται οι αντίστοιχες του αέρα με υγρασία, οι οποίες είναι συναρτήσεις του λόγου ανάμιξης r. Ωστόσο, επειδή στις εξισώσεις υπεισέρχονται λόγοι τέτοιων παραμέτρων (π.χ. R / c p ) μπορεί, χωρίς ουσιαστικό σφάλμα να χρησιμοποιηθούν οι τιμές των παραμέτρων του ξηρού αέρα. Επιπλέον των εξισώσεων του ξηρού αέρα χρησιμοποιείται και η ακόλουθη r = ε e / (p e) = ct που περιγράφει τη διατήρηση της μάζας υδρατμών και ισχύει υπό την προϋπόθεση ότι δεν πραγματοποιείται συμπύκνωση ή εξάτμιση (όχι συνθήκες κορεσμού ή παρουσίας σταγόνων νερού). Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 30
31 Τυπικές μεταβολές μη κορεσμένου αέρα (2) Δεδομένου ότι e = e * (T d ) και r = r * (T d, p) = ε e * (T d ) / [p e * (T d )] η σχέση r = ct μετασχηματίζεται ισοδύναμα σε σχέση μεταξύ των T d και p, ήτοι r * (T d, p) = ct = r ή e * (T d ) / p = ct = r / (r + ε) Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 31
32 Κορεσμένη ισεντροπική μεταβολή Στην κορεσμένη ισεντροπική (αναστρέψιμη αδιαβατική) μεταβολή ο αέρας βρίσκεται συνεχώς σε συνθήκες κορεσμού και έχουμε μεταβλητό λόγο ανάμιξης, ενώ διατηρείται η εντροπία, δηλαδή (Beers, 1945, σ. 359) ds d + d(r * s wv ) + (r w + r * ) ds w = 0 όπου r * ο λόγος ανάμιξης κορεσμού, r w = M w / M d ο «λόγος ανάμιξης» της ποσότητας νερού σε υγρή φάση (r w + r * = σταθερό), s d η εντροπία (ανά μονάδα μάζας) του ξηρού αέρα, s wv η εντροπία (ανά μονάδα μάζας) του νερού που αλλάζει φάση και s w η εντροπία του νερού σε υγρή φάση. Η ολοκλήρωση ανάμεσα στις καταστάσεις 1 (αρχική) και 2 (τελική) δίνει c pd ln T 2 T R d ln p 2 e * 2 1 p 1 e * 1 + λ r * T 2 λ r * T + c w (r w + r * ) ln T 2 1 T = 0 1 Δs d Δ(r * s wv ) (r w + r * ) Δs w όπου c pd η ειδική θερμότητα του ξηρού αέρα για σταθερή πίεση, c w η ειδική θερμότητα του νερού σε υγρή μορφή, R d η σταθερά αερίου του ξηρού αέρα, και λ η λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 32
33 Κορεσμένη ψευδο-αδιαβατική μεταβολή Στην ψευδο-αδιαβατική μεταβολή ο αέρας βρίσκεται συνεχώς σε συνθήκες κορεσμού, αλλά οι υδρατμοί που συμπυκνώνονται διαφεύγουν με κατακρήμνιση, δηλαδή συνεχώς ισχύει r w = 0, οπότε η εντροπία σε διαφορική μορφή γράφεται ds d + d(r * s wv ) + d(r * s w ) = 0 Η ολοκλήρωση ανάμεσα στις καταστάσεις 1 (αρχική) και 2 (τελική) δίνει c pd ln T 2 T R d ln p 2 e * 2 1 p 1 e * 1 + λ r * T 2 λ r * 2 T + c dt w 1 r* T = 0 1 Δs d Δ(r * s wv ) Δ(r * s w ) Ο τελευταίος όρος είναι πολύ μικρός σε σύγκριση με τους άλλους δύο και συχνά παραλείπεται ή υπολογίζεται προσεγγιστικά, π.χ., ξ = Δ(r s w ) = c w r * 1 r * 2 ln T 2 T 1 Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 33
34 Κορεσμένη ψευδο-αδιαβατική μεταβολή: Υπολογισμοί και απλοποιήσεις Η εξίσωση της ψευδο-αδιαβατικής μεταβολής γράφεται ισοδύναμα με την ακόλουθη μορφή, χρήσιμη για τους υπολογισμούς: T 2 T 1 1 ξ exp(λ 1 r = * 1 / c pd T 1 ) exp(λ 2 r * 2 / c pd T 2 ) p 2 e * 2 p 1 e * 1 R d / c pd Η εξίσωση επιλύεται με τη γενική επαναληπτική μέθοδο π.χ. ως προς Τ 2 για δεδομένα Τ 1, p 1 και p 2, με τα ακόλουθα βήματα: (α) υπολογίζονται όλοι οι όροι που αναφέρονται στην κατάσταση 1 (β) υποτίθεται μια τιμή του Τ 2 (γ) υπολογίζονται τα e * 2, r * 2 και ξ (δ) υπολογίζεται το Τ 2 από την παραπάνω εξίσωση (ε) Επαναλαμβάνονται τα βήματα (β-δ) μέχρι να υπάρξει σύγκλιση. Σημείωση: Τόσο στην κορεσμένη ισεντροπική, όσο και στην ψευδο-αδιαβατική μεταβολή ο τρίτος όρος της αντίστοιχης εξίσωσης μπορεί να παραλειφθεί χωρίς ουσιώδες σφάλμα. Τότε οι δύο εξισώσεις ταυτίζονται και παίρνουν την εξής σχετικά απλούστερη μορφή (αντιστοιχεί σε ξ = 0): c pd ln T R d ln(p e * ) + λ r * T = ct Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 34
35 10 Θερμοδυναμικά διαγράμματα Το διάγραμμα Clapeyron Ισοδύναμα διαγράμματα Διάγραμμα Clapeyron: διάγραμμα με συντεταγμένες p-v. Κάθε σημείο του διαγράμματος (π.χ., το σημείο 1) παριστάνει μονοσήμαντα τη θερμοδυναμική κατάσταση σε ένα σημείο του χώρου που καταλαμβάνει ένα αέριο. Κάθε ανοιχτή καμπύλη (π.χ. το τμήμα 1-2) στο διάγραμμα παριστάνει μια θερμοδυναμική μεταβολή. Κάθε κλειστή καμπύλη (π.χ ) παριστάνει ένα θερμοδυναμικό κύκλο. Το εμβαδό της καμπύλης είναι ίσο με (α) την καθαρή ποσότητα θερμότητας που μεταφέρεται κατά τη διάρκεια του κύκλου και (β) το καθαρό έργο που πραγματοποιείται. Άλλα διαγράμματα: Στη μετεωρολογία χρησιμοποιούνται ισοδύναμα διαγράμματα με άξονες άλλα ζεύγη θερμοδυναμικών μεταβλητών (x-y στο σχήμα) που αποτελούν μετασχηματισμούς των p και v. Πιο εύχρηστα είναι διαγράμματα που διατηρούν τα εμβαδά (ενέργειες). p y v x Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 35
36 θ (K) Το τεφίγραμμα Κατασκευή Τεφίγραμμα (Τ-φ-γραμμα): Θερμοδυναμικό διάγραμμα με άξονες θερμοκρασία (Τ) - εντροπία (s παλιότερο σύμβολο φ). Διατηρεί τα εμβαδά. Δεδομένου ότι s = c p ln θ + ct, το τεφίγραμμα είναι πιο εύχρηστο να εκφράζεται (ισοδύναμα) σε άξονες T-ln θ. Οι ισοβαρείς δίνονται από την εξίσωση Τ / θ = ct = (p / p 0 ) R / cp Τελικώς γίνεται και μια περιστροφή των αξόνων κατά 45 ο έτσι ώστε οι ισοβαρείς να είναι περίπου οριζόντιες. Έτσι είναι: T T 0 x = 2 (T 1 T 0 ) + ln(θ / Τ 0 ) 2 ln(τ 1 / Τ 0 ), y = T T 0 2 (T 1 T 0 ) + ln(θ / Τ 0 ) 2 ln(τ 1 / Τ 0 ) p = 200 hpa Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας T (K) Τ 0 Τ 1
37 Τεφίγραμμα Παράσταση της κατάστασης του ατμοσφαιρικού αέρα Για να εκφραστεί η θερμοδυναμική κατάσταση σε οποιοδήποτε σημείο της ατμόσφαιρας απαιτούνται τρεις ανεξάρτητες θερμοδυναμικές συντεταγμένες, η τρίτη από τις οποίες αναφέρεται στην ατμοσφαιρική υγρασία, π.χ., p, v, r, ή p, T, T d. Για το λόγο αυτό προστίθενται στο σκελετό του τεφιγράμματος (εκτός από τις ισόθερμες, τις ισεντροπικές ή μη κορεσμένες αδιαβατικές, και τις ισοβαρείς) και άλλες δύο ομάδες καμπυλών: οι καμπύλες ίσου λόγου ανάμιξης κορεσμού υδρατμών (r * (T d, p) = ct = r) και οι ψευδο-αδιαβατικές (σύμφωνα με την αντίστοιχη εξίσωση). Κάθε ψευδοαδιαβατική καμπύλη χαρακτηρίζεται από μια τιμή θ *, όπου για p = 1000 hpa, θ * = θ = Τ. Έτσι, η θερμοδυναμική κατάσταση ενός σημείου της ατμόσφαιρας αποδίδεται στο τεφίγραμμα με δύο σημεία: (Τ, θ) και (Τ d, θ d ) όπου και τα δύο βρίσκονται στην ίδια ισοβαρή p. Στην περίπτωση κορεσμένης ατμόσφαιρας τα δύο σημεία (Τ, θ) και (Τ d, θ d ) συμπίπτουν. Η μεταβολή κατάστασης σε κορεσμένη ατμόσφαιρα γίνεται πάνω σε μια ψευδοαδιαβατική καμπύλη θ *. Σε περίπτωση μη κορεσμένης ατμόσφαιρας, σε κάθε μεταβολή κατάστασης το σημείο (Τ d, θ d ) κινείται πάνω σε μια καμπύλη ίσου λόγου ανάμιξης κορεσμού. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 37
38 p = 300 hpa Τεφίγραμμα: Παράδειγμα 1 Παράσταση ραδιοβόλισης Το σχήμα παριστάνει τις μετρήσεις της ραδιοβόλισης της ΕΜΥ στην Αθήνα στις 5 Ιουνίου 1972, ώρα 02:00 ΕΕΤ (00:00 GMT). Η συνεχής μαύρη γραμμή παριστάνει τη μεταβολή της θερμοκρασίας Τ και η διακεκομμένη τη μεταβολή του σημείου δρόσου Τ d. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 38
39 Ανύψωση κατά την ψευδοαδιαβατική καμπύλη θ * = 12.7 o C p = 300 hpa 400 Τεφίγραμμα: Παράδειγμα 2 Παράσταση τυπικής ανύψωσης πακέτου αέρα Μεταβολή κατά την ισοτιμική r * = 6 g/kg Αρχικό σημείο δρόσου T d = 6.3 o C r * = 6 g/kg Επίπεδο συμπύκνωσης με ανύψωση θ = 20.0 o C, Τ = Τ d = 3.4 o C, p = 815 hpa, θ * = 12.7 ο C Αδιαβατική μεταβολή κατά την ισεντροπική θ = 20.0 o C Αρχική θερμοκρασία T = 20.0 o C για p = 1000 hpa θ = 20.0 o C Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 39
40 Σχετική υγρασία U = 9.6/ /14.9 = 40% p = 300 hpa Τεφίγραμμα: Παράδειγμα 3 Γραφικοί υπολογισμοί υγρασίας Πίεση υδρατμών e = 9.6 hpa (παρεμβολή μεταξύ 6 και 12) Αρχικό σημείο δρόσου T d = 6.3 o C r * = 6.0 g/kg Ισόθερμη T = 6.3 o C Πίεση κορεσμού υδρατμών e * = 23.4 hpa (παρεμβολή μεταξύ 12 και 24) Ισοβαρής p = 622 hpa Ισόθερμη T = 20 o C Αρχική θερμοκρασία T = 20.0 o C για p = 1000 hpa r * = 14.9 g/kg Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 40
41 11 Κατακόρυφη μεταβολή θερμοδυναμικών μεταβλητών Βασικές εξισώσεις Υδροστατική εξίσωση κατανομής της πίεσης Καταστατική εξίσωση dp dz = ρg p = ρ R T Για τον προσδιορισμό της κατανομής της πίεσης απαιτείται μια ακόμη σχέση μεταξύ των θερμοδυναμικών μεταβλητών ή/και του υψομέτρου z. Αυτή κατά κανόνα προκύπτει με την παραδοχή σταθερής θερμοβαθμίδας: dτ dz = γ = ct Συνδυάζοντας τις τρεις εξισώσεις και απαλείφοντας τα ρ, Τ παίρνουμε dp p = g R dz T 0 γ z όπου Τ 0 η θερμοκρασία για τη στάθμη αναφοράς z = 0 (όχι απαραίτητα με αφετηρία τη θάλασσα). Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 41
42 Αποτελέσματα υπολογισμών Η επίλυση των εξισώσεων δίνει α) για γ = 0 β) για γ 0 Τ = Τ 0, p = p 0 e g z R T 0, ρ = ρ 0 e g z R T 0 Τ = Τ 0 γ z, p = p 0 1 γ z R γ, ρ = ρ0 1 γ z T 0 g Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 42 T 0 g R γ 1 όπου p 0 η πίεση για z = 0 και ρ 0 = p 0 / R T 0 η αντίστοιχη πυκνότητα. Χρήσιμες σχέσεις για γ 0 p p 0 = Τ T 0 g R γ, ρ ρ 0 = Τ T 0 g R γ 1, ρ ρ = p 0 p 1 R γ g 0 Σημείωση: η επίλυση έγινε με την παραδοχή g = ct, η οποία πρακτικώς ισχύει για την τροπόσφαιρα.
43 Εφαρμογή για χαρακτηριστικές τιμές της θερμοβαθμίδας Παραδοχή Θερμοβαθμίδα Κατανομή θερμοκρασίας Ισόθερμη ατμόσφαιρα γ = 0 T = T 0 p = p 0 e g z Πρότυπη γ = T = T ατμόσφαιρα Κ/m 0 γ z p = p 0 γ z 1 Αδιαβατική ισορροπία Ομογενής ατμόσφαιρα Κατανομή πίεσης Κατανομή πυκνότητας R T 0 γ = γ d =g / c p = Κ/m T = T 0 γ d z p = p 0 γ z 1 T ρ = ρ 0 γ = g / R = Κ/m T = T 0 γ z p = p 0 ρ 0 g z ρ = ρ 0 Σημειώσεις: (1) Για ξηρό αέρα ισχύει c p / R = 3.50, c v / R = T 0 c p R ρ = ρ 0 e g z R T 0, γ z 1 ρ = ρ 0 γ z 1 (2) Τ 0, p 0 και ρ 0 είναι η θερμοκρασία, πίεση και πυκνότητα για z = 0 (αφετηρία όχι απαραίτητα στη στάθμη της θάλασσας), ενώ ρ 0 = p 0 / R T 0. T T 0 c v R Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 43
44 Εφαρμογή στη μέτρηση του υψομέτρου με αλτίμετρο Χαρακτηριστικά της πρότυπης ατμόσφαιρας (ICAO): Ο αέρας θεωρείται απόλυτα ξηρός με ίδια σύσταση σε όλα τα ύψη, συμπεριφέρεται σαν τέλειο αέριο και έχει χαρακτηριστικά m = kg/kmol, R = J/kg K. Στη μέση στάθμη της θάλασσας ισχύει g 0 = m/s 2, T 0 = K = 15 o C, p 0 = hpa Ισχύει η υδροστατική εξίσωση, ενώ η θερμοβαθμίδα είναι 6.5 Κ/km μέχρι το ύψος των 11 km για ύψη km η θερμοκρασία είναι σταθερή K ( 56.5 ο C). Με αυτές τις συνθήκες για z m ισχύει T = z και p = [ z] z = p και για z ισχύει Τ = 56.5 ο C και p = e (z ) z = ln( / p) (μονάδες z: m, Τ: o C, p: hpa) Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 44
45 Θερμοβαθμίδα, γ, ( o C/km) Η θερμοβαθμίδα στην κορεσμένη ψευδο-αδιαβατική ατμόσφαιρα Σε αντίθεση με τις προηγούμενες απλές περιπτώσεις, στην κορεσμένη ατμόσφαιρα σε ψευδοαδιαβατικό ισοζύγιο η θερμοβαθμίδα δεν είναι σταθερή αλλά μεταβάλλεται τόσο με τη θερμοκρασία, όσο και με την πίεση. Προσεγγιστικά η τιμή της δίνεται από την εξίσωση (Beers, 1945) γ * = γ d p + ε λ e * R d T p + ε2 λ 2 e * c p R d T p (hpa) Ακόρεστη αδιαβατική μεταβολή Πρότυπη ατμόσφαιρα Θερμοκρασία, T ( o C) Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 45
46 Υψόμετρο 12 Ατμοσφαιρική ευστάθεια και αστάθεια Ευσταθής ισορροπία Αν ένα πακέτο αέρα ανυψωθεί αδιαβατικά από το Ο στο Α: Θερμοκρασία: Τ A < T B Πυκνότητα: ρ Α > ρ Β (επειδή ρ = p / RT) Κατά συνέπεια: Το πακέτο έχει την τάση να επανέλθει στο Ο. Συμπέρασμα: Ευσταθής ισορροπία Σημείωση: Ίδιο συμπέρασμα προκύπτει αν τα πακέτο καταβιβαστεί. Α Καμπύλη αδιαβατικής μεταβολής Β Ο Καμπύλη περιβάλλοντος Θερμοκρασία Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 46
47 Υψόμετρο Ασταθής ισορροπία Αν ένα πακέτο αέρα ανυψωθεί αδιαβατικά από το Ο στο Α: Θερμοκρασία: Τ A > T B Πυκνότητα: ρ Α < ρ Β (επειδή ρ = p / RT) Κατά συνέπεια: Το πακέτο έχει την τάση να απομακρυνθεί περισσότερο από το Ο. Συμπέρασμα: Ασταθής ισορροπία Β Α Καμπύλη περιβάλλοντος Καμπύλη αδιαβατικής μεταβολής Ο Σημείωση: Ίδιο συμπέρασμα προκύπτει αν τα πακέτο καταβιβαστεί. Θερμοκρασία Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 47
48 Ταξινόμηση των συνθηκών ευστάθειας γ γ d γ * γ d γ γ * ΥΠΟΜΝΗΜΑ Καμπύλη περιβάλλοντος γ * < γ < γ d Ασταθής υπό συνθήκη Ξηρή αδιαβατική γ > γ d Απολύτως ασταθής Ψευδο-αδιαβατική Ισόθερμη T T γ d γ * γ γ d γ * γ 0 < γ < γ * Απολύτως ευσταθής T γ < 0 Ευσταθής Αναστροφή T Σημείωση Για γ = γ d : Ουδέτερη ευστάθεια σε μη κορεσμένες συνθήκες Για γ = γ * : Ουδέτερη ευστάθεια σε κορεσμένες συνθήκες Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 48
49 Επίπεδο ισορροπίας Κορεσμένη ψευδο-αδιαβατική καμπύλη p = 300 hpa 400 Επεξήγηση ευστάθειας υπό συνθήκη με χρήση τεφιγράμματος Συνθήκες περιβάλλοντος (ραδιοβόλιση) Επίπεδο ελεύθερης μεταγωγής Θετική ενέργεια (απελευθέρωση): Μεταγωγική διαθέσιμη δυνητική ενέργεια (CAPE) Επίπεδο συμπύκνωσης 700 Αρνητική ενέργεια (κατανάλωση): Αρχικό σημείο δρόσου Αρχική θερμοκρασία Μεταγωγική αναστολή (CIN) CAPE > CIN: Πραγματική λανθάνουσα αστάθεια Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 49
50 13 Κατακρημνίσιμο νερό Ορισμός προσδιορισμός Κατακρημνίσιμο νερό ή υγρό ισοδύναμο υδρατμών: Η συνολική μάζα (ή το ισοδύναμο ύψος νερού) των υδρατμών σε μια κατακόρυφη στήλη της ατμόσφαιρας: W = 1 z 0 ρ W ρv dz = z 1 1 p 0 ρ W g p 1 q dp όπου z και p το υψόμετρο και η ατμοσφαιρική πίεση, αντίστοιχα, p 0 και p 1 η ατμοσφαιρική πίεση στις στάθμες z 0 (επιφάνεια εδάφους) και z 1 (υψόμετρο της τροπόπαυσης), αντίστοιχα, ρ v και ρ W είναι η πυκνότητα των υδρατμών και του νερού (σε υγρή μορφή), αντίστοιχα, q η ειδική υγρασία και g η επιτάχυνση βαρύτητας. Προσδιορισμός με βάση στοιχεία από ραδιοβόλιση: W = 1 ρ W g n q i + q i 1 2 i = 1 (p i 1 p i ) όπου i = 0,, n οι θέσεις όπου λαμβάνονται μετρήσεις (η θέση i = 0 αντιστοιχεί στο έδαφος). Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 50
51 Εκτίμηση από δεδομένα εδάφους Παραδοχή: κορεσμένη ψευδο-αδιαβατική ατμόσφαιρα καθορισμένη από το σημείο δρόσου Τ d στο έδαφος (υψόμετρο z 0 ). Τρόπος υπολογισμού: αριθμητική ολοκλήρωση. Για άμεση εκτίμηση: πίνακες τιμών του World Meteorological Organization (1986). Για αποφυγή χρήσης πινάκων: εμπειρική εξίσωση προσαρμοσμένη στα αριθμητικά δεδομένα των παραπάνω πινάκων W = exp( T d z T d z 0 ) 1.82 (T d : o C, z 0 : m, W: mm). Παρατήρηση: Στην παραπάνω παραδοχή ενυπάρχει η υπόθεση συνθηκών κορεσμού στο έδαφος, οπότε T = T d. Αν αυτό δεν συμβαίνει, κανονικά θα πρέπει να θεωρηθεί ως z 0 το υψόμετρο του επιπέδου συμπύκνωσης και ως T d η αντίστοιχη θερμοκρασία σε αυτή τη θέση, που είναι μικρότερη από το σημείο δρόσου στο έδαφος παράλληλα θα πρέπει να εκτιμηθεί ξεχωριστά η συνεισφορά του κατώτατου ακόρεστου στρώματος. Στην πράξη δεν ακολουθείται αυτή η λεπτομερής διαδικασία. Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 51
52 Αναφορές και βιβλία για παραπέρα μελέτη Alduchov O. A. and R. E. Eskridge, Improved Magnus form approximation of saturation vapour pressure, J. Appl. Meteor., 35, , Beers, N. R., Meteorological Thermodynamics and atmospheric statics, Section V in Handbook of Meteorology, edited by F. A. Berry, E. Bollay, and N. R. Beers, McGraw-Hill, New York, Stewart, H. J., Kinematics and dynamics of fluid flow, Section VI in Handbook of Meteorology, edited by F. A. Berry, E. Bollay, and N. R. Beers, McGraw-Hill, New York, Curry, J. A., and P. J. Webster, Thermodynamics of Atmospheres and Oceans, Academic Press, San Diego, Koutsoyiannis, D., Clausius-Clapeyron equation and saturation vapour pressure: simple theory reconciled with practice, European Journal of Physics, 33 (2), , Wallace, J. W., and P. V. Hobbs, Atmospheric Science, An Introductory Survey, Academic Press, San Diego, Ca., 1977 McIlveen, R., Fundamentals of Weather and Climate, Chapman, Saucier, W. J., Principles of Meteorological Analysis, Dover, New York, McIntosh, D. H., and A. S. Thom, Essentials of Meteorology, Wykeham, London, Wiesner C. J., Hydrometeorology, Chapman and Hall, London, World Meteorological Organization (WMO), Manual for Estimation of Probable Maximum Precipitation, Operational Hydrology Report 1, 2 nd edition, Publication 332, World Meteorological Organization, Geneva, Υδρομετεωρολογία - Θερμοδυναμική της ατμόσφαιρας 52
dw = p A dx = p dv dw = p dv / M = p d(1/ρ) = p dv
Υδροµετεωρολογία Θερµοδυναµική της ατµόσφαιρας ηµήτρης Κουτσογιάννης Τοµέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2001 (έκδοση 2013 µε προσαρµογές) 1 Εισαγωγικές έννοιες Γενικά για τη θερµοδυναµική
Διαβάστε περισσότερα2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ Περιεχόμενα. O ος Θερμοδυναμικός Νόμος. Η Εντροπία 3. Εντροπία και αταξία 4. Υπολογισμός Εντροπίας
Διαβάστε περισσότερα1. Παράρτηµα. Θερµοδυναµικής της ατµόσφαιρας
1. Παράρτηµα. Θερµοδυναµικής της ατµόσφαιρας Αδιαβατικές µεταβολές στην ατµόσφαιρα Ο ατµοσφαιρικός αέρας µπορεί να θεωρηθεί ως µίγµα δύο αερίων, του ξηρού αέρα ο οποίος αποτελεί ιδανικό αέριο, µε την γνωστή
Διαβάστε περισσότεραΚάθε ποσότητα ύλης που περιορίζεται από μια κλειστή
6 Θερμοδυναμική του ατμοσφαιρικού αέρα 6. Θερμοδυναμικό μ σύστημα Κάθε ποσότητα ύλης που περιορίζεται από μια κλειστή (πραγματική ή φανταστική) επιφάνεια. Ανοικτό σύστημα: Αν από την οριακή αυτή επιφάνεια
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΙΚΕΣ & ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΩΡΙΑ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 www.pmoiras.weebly.om ΘΕΡΜΙΚΕΣ & ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. Κυκλικές διαδικασίες 2. O 2ος Θερμοδυναμικός Νόμος- Φυσική Ερμηνεία 2.1 Ισοδυναμία
Διαβάστε περισσότεραΚεφάλαιο Θερμοδυναμική της Ατμόσφαιρας Νόμοι των Αερίων
Κεφάλαιο 2 Σύνοψη Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά της ατμόσφαιρας και οι θεμελιώδεις νόμοι των αερίων που τη διέπουν. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην κατακόρυφη ισορροπία
Διαβάστε περισσότεραΕφηρμοσμένη Θερμοδυναμική
ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική Ενότητα 7: Εντροπία - Ισοζύγια εντροπίας Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών
Διαβάστε περισσότεραΑτμοσφαιρική Ρύπανση
ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Ενότητα 4: Θερμοδυναμική της Ατμόσφαιρας Μουσιόπουλος Νικόλαος Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative
Διαβάστε περισσότεραΘερμοδυναμική του ατμοσφαιρικού αέρα
6 Θερμοδυναμική του ατμοσφαιρικού αέρα 6. Θερμοδυναμικό σύστημα Κάθε ποσότητα ύλης που περιορίζεται από μια κλειστή (πραγματική ή φανταστική) επιφάνεια. Ανοικτό σύστημα: Αν από την οριακή αυτή επιφάνεια
Διαβάστε περισσότεραΣυνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα
Συνθήκες ευστάθειας και αστάθειας στην ατμόσφαιρα Οι κατακόρυφες κινήσεις των αερίων μαζών επηρεάζουν τόσο τον καιρό όσο και τις διαδικασίας ανάμειξης που είναι ιδιαίτερα σημαντικές στη μελέτη της αέριας
Διαβάστε περισσότεραΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ 1 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 Θέμα 1 Επιλέγοντας το κατάλληλο διάγραμμα φάσεων για ένα πραγματικό
Διαβάστε περισσότεραΥδρομετεωρολογία Διεργασίες μεταφοράς
Υδρομετεωρολογία Διεργασίες μεταφοράς Δημήτρης Κουτσογιάννης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2000 Γενικές έννοιες Σώματα Τρόποι μεταφοράς Στερεά Ρευστά (υγρά, αέρια) Ακτινοβολία
Διαβάστε περισσότεραΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ
ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ Θέμα Απομονωμένο σύστημα περνάει από κατάσταση με εντροπία S σε κατάσταση με εντροπία S. Αποδείξτε και σχολιάστε ότι ισχύει S S. Για οποιαδήποτε μηχανή (σύστημα που εκτελεί
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η ανάπτυξη μαθηματικών
Διαβάστε περισσότεραΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. Μελέτη Ισόχωρης μεταβολής 2. Μελέτη Ισοβαρής μεταβολής 3. Μελέτη Ισόθερμης μεταβολής 4.
Διαβάστε περισσότερα39th International Physics Olympiad - Hanoi - Vietnam Theoretical Problem No. 3
ΑΛΛΑΓΗ ΤΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΤΟΥ ΑΕΡΑ ΜΕ ΤΟ ΥΨΟΣ, ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ KAI ΡΥΠΑΝΣΗ ΤΟΥ ΑΕΡΑ Στην κατακόρυφη κίνηση του αέρα οφείλονται πολλές ατμοσφαιρικές διαδικασίες, όπως ο σχηματισμός των νεφών και
Διαβάστε περισσότεραΜετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.
Μετεωρολογία Ενότητα 7 Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ. Ενότητα 7: Η κίνηση των αέριων μαζών Οι δυνάμεις που ρυθμίζουν την κίνηση των αέριων μαζών (δύναμη
Διαβάστε περισσότεραΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Η ατμόσφαιρα συμπεριφέρεται σαν ιδανικό αέριο (ειδικά για z>10 km)
ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΙΚΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Η ατμόσφαιρα συμπεριφέρεται σαν ιδανικό αέριο (ειδικά για z>1 km) Οι αποστάσεις μεταξύ των μορίων είναι πολύ μεγάλες σχετικά με τον όγκο που κατέχουν Οι συγκρούσεις μεταξύ τους
Διαβάστε περισσότεραΘεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου /3
Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου 2014 1/3 Πρόβλημα 2. Καταστατική Εξίσωση Van der Waals (11 ) Σε ένα πολύ γνωστό μοντέλο του ιδανικού αερίου, του οποίου η καταστατική εξίσωση περιγράφεται από το νόμο
Διαβάστε περισσότεραEnrico Fermi, Thermodynamics, 1937
I. Θερµοδυναµικά συστήµατα Enrico Feri, herodynaics, 97. Ένα σώµα διαστέλλεται από αρχικό όγκο. L σε τελικό όγκο 4. L υπό πίεση.4 at. Να υπολογισθεί το έργο που παράγεται. W - -.4 at 5 a at - (4..) - -
Διαβάστε περισσότεραΥδρομετεωρολογία Διεργασίες μεταφοράς
Υδρομετεωρολογία Διεργασίες μεταφοράς Δημήτρης Κουτσογιάννης Τομέας Υδατικών Πόρων Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Αθήνα 2000 Γενικές έννοιες Σώματα Τρόποι μεταφοράς Ακτινοβολία (radiation) Χαρακτηρίζεται
Διαβάστε περισσότεραεύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Εντροπία ιαθέσιμη ενέργεια Εξέργεια
εύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Εντροπία ιαθέσιμη ενέργεια Εξέργεια Χαρακτηριστικά Θερμοδυναμικών Νόμων 0 ος Νόμος Εισάγει την έννοια της θερμοκρασίας Αν Α Γ και Β Γ τότε Α Β, όπου : θερμική ισορροπία ος
Διαβάστε περισσότεραΕΝΤΡΟΠΙΑ-2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ-ΚΥΚΛΟΣ CARNOT
ΕΝΤΡΟΠΙΑ-ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ-ΚΥΚΛΟΣ CARNO Η εντροπία είναι το φυσικό µέγεθος το οποίο εκφράζει ποσοτικά το βαθµό αταξίας µιας κατάστασης ενός θερµοδυναµικού συστήµατος. ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΟΣ ΟΡΙΣΜΟΣ Η εντροπία
Διαβάστε περισσότεραΕιδική Ενθαλπία, Ειδική Θερµότητα και Ειδικός Όγκος Υγρού Αέρα
θερµοκρασία που αντιπροσωπεύει την θερµοκρασία υγρού βολβού. Το ποσοστό κορεσµού υπολογίζεται από την καµπύλη του σταθερού ποσοστού κορεσµού που διέρχεται από το συγκεκριµένο σηµείο. Η απόλυτη υγρασία
Διαβάστε περισσότεραΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ
ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕΤΕΩΡΟΛΟΓΙΑ Κεφ. 3: ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΘΕΡΜΟΒΑΘΜΙ Α Κεφ. 5: ΣΤΑΤΙΚΗ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Θερµές ευχαριστίες στον: Επ. Καθ. Π. Ζάνη ρ. Ιωάννης Πυθαρούλης Τοµέαςοµέας Μετεωρολοίας και Κλιµατολοίας,
Διαβάστε περισσότεραΕφηρμοσμένη Θερμοδυναμική
ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική Ενότητα 11: Μίγματα Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ Άδειες
Διαβάστε περισσότερα12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική
12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική Φίλιππος Φαρμάκης Επ. Καθηγητής 1 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Εισαγωγικά Προσέγγιση των μεγεθών όπως πίεση, θερμοκρασία, κλπ. με άλλο τρόπο (διαφορετικό από την στατιστική φυσική) Ασχολείται
Διαβάστε περισσότεραΠΟΛΥΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ
. ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΟΛΥΦΑΣΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΩΤΗΡΗΣ ΤΣΙΒΙΛΗΣ, Καθ. ΕΜΠ 135 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΑΣΕΩΝ 1 2 3 4 1 στερεό (solid) 2 υγρό (liquid) 3 ατμός (vapor) 4 αέριο (gas) A 1+2+3
Διαβάστε περισσότεραδιαιρούμε με το εμβαδό Α 2 του εμβόλου (1)
1)Συνήθως οι πτήσεις των αεροσκαφών γίνονται στο ύψος των 15000 m, όπου η θερμοκρασία του αέρα είναι 210 Κ και η ατμοσφαιρική πίεση 10000 N / m 2. Σε αεροδρόμιο που βρίσκεται στο ίδιο ύψος με την επιφάνεια
Διαβάστε περισσότεραΦυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κεφάλαιο 2 ο. Σύντομη Θεωρία
Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου 05-06 Κεφάλαιο ο Σύντομη Θεωρία Θερμοδυναμικό σύστημα είναι το σύστημα το οποίο για να το περιγράψουμε χρησιμοποιούμε και θερμοδυναμικά μεγέθη, όπως τη θερμοκρασία, τη
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο 11 Μαΐου 2006 Κλάδοι της Θερμοδυναμικής Χημική Θερμοδυναμική: Μελετά τις μετατροπές ενέργειας που συνοδεύουν φυσικά ή χημικά φαινόμενα Θερμοχημεία: Κλάδος της Χημικής
Διαβάστε περισσότεραΕπανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης
Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης Φυσικά µεγέθη, µονάδες µετρήσεως (S.I) και µετατροπές P: Η πίεση ενός αερίου σε N/m (1atm=1,013 10 5 N/m ). : Ο όγκος τουαερίου σε m 3 (1m
Διαβάστε περισσότερα5. Κατακόρυφη θερµοϋγροµετρική δοµή και στατική της ατµόσφαιρας
5. Κατακόρυφη θερµοϋγροµετρική δοµή και στατική της ατµόσφαιρας Ν. Καλτσουνίδης, Ε. Μποσιώλη, Β. Νοταρίδου,. εληγιώργη 5.1. Αδιαβατικές µεταβολές στην ατµόσφαιρα Ο ατµοσφαιρικός αέρας µπορεί να θεωρηθεί
Διαβάστε περισσότεραΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 Μία θερμική μηχανή λειτουργεί μεταξύ των θερμοκρασιών T h 400 Κ και T c με T c < T h Η μηχανή έχει απόδοση e 0,2 και αποβάλλει στη δεξαμενή χαμηλής θερμοκρασίας θερμότητα
Διαβάστε περισσότεραΖήτημα 1 0. Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015. Επιλέξτε τη σωστή απάντηση
1 Επώνυμο... Όνομα... Αγρίνιο 1/3/2015 Ζήτημα 1 0 Επιλέξτε τη σωστή απάντηση 1) Η θερμότητα που ανταλλάσει ένα αέριο με το περιβάλλον θεωρείται θετική : α) όταν προσφέρεται από το αέριο στο περιβάλλον,
Διαβάστε περισσότεραΕΞΙΣΩΣΗ CLAUSIUS-CLAPEYRON ΘΕΩΡΙΑ
ΕΞΙΣΩΣΗ CLAUSIUS-CLAEYRON ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. 3D Διάγραμμα Φάσης 2. Λανθάνουσα θερμότητα 3. Εξίσωση Clausius Clapeyron 4. Συμπιεστότητα 5. Θερμική διαστολή 6. Θερμοχωρητικότητα 1 στερεό στερεό+υγρό υγρό
Διαβάστε περισσότεραΠρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος
Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος ος Θερμοδυναμικός Νόμος dq = de + dw Ε = U + E κιν + E δυν + Ε λοιπές Εκφράζει την αρχή διατήρησης της ενέργειας Συνδέει ποσότητες και ιδιότητες και επιτρέπει τον υπολογισμό
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους
ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ Μονάδες - Τάξεις μεγέθους Μονάδες ενέργειας 1 cal = 4,19 J Πυκνότητα νερού 1 g/cm 3 = 1000 Kg/m 3. Ειδική θερμότητα νερού c = 4190 J/Kg.K = 1Kcal/Kg.K = 1 cal/g.k
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ Η ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΤΕΛΕΙΩΝ ΑΕΡΙΩΝ
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ Η ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΤΕΛΕΙΩΝ ΑΕΡΙΩΝ Η εξίσωση αυτή εκφράζει μια σχέση μεταξύ της πίεσης, της θερμοκρασίας και του ειδικού όγκου. P v = R Όπου P = πίεση σε Pascal v = Ο ειδικός
Διαβάστε περισσότεραΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι Ενότητα 2 η - Α ΜΕΡΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Όνομα καθηγητή: ΕΥΑΓΓΕΛΙΟΥ ΒΑΣΙΛΙΚΗ Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής του Ανθρώπου ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Στόχος (1) Κατανόηση των εννοιών:
Διαβάστε περισσότεραΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ
Σχολικό Έτος 016-017 67 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ο ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ Α. ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΑΕΡΙΑ 1. Σχετικές Ατομικές και Μοριακές Μάζες Σχετική Ατομική Μάζα (Α r) του ατόμου ενός στοιχείου, ονομάζεται ο αριθμός
Διαβάστε περισσότεραΜετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.
Μετεωρολογία Ενότητα 7 Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ. Ενότητα 7: Η κίνηση των αέριων μαζών Οι δυνάμεις που ρυθμίζουν την κίνηση των αέριων μαζών (δύναμη
Διαβάστε περισσότεραΠαρακαλώ διαβάστε πρώτα τις πιο κάτω οδηγίες:
Παρακαλώ διαβάστε πρώτα τις πιο κάτω οδηγίες: 1. Η εξέταση διαρκεί 5 h (πέντε ώρες). Υπάρχουν τρεις ερωτήσεις και κάθε μια από αυτές βαθμολογείται με 10 βαθμούς. 2. Χρησιμοποιήστε μόνο το στυλό που υπάρχει
Διαβάστε περισσότεραΘερμοδυναμική. Ενότητα 3: Ασκήσεις στη Θερμοδυναμική. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ
Θερμοδυναμική Ενότητα 3: Ασκήσεις στη Θερμοδυναμική Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative
Διαβάστε περισσότεραΟ δεύτερος νόμος Παραδείγματα αυθόρμητων φαινομένων: Παραδείγματα μη αυθόρμητων φαινομένων: συγκεκριμένο χαρακτηριστικό
Ο δεύτερος νόμος Κάποια φαινόμενα στη φύση συμβαίνουν αυθόρμητα, ενώ κάποια άλλα όχι. Παραδείγματα αυθόρμητων φαινομένων: α) ένα αέριο εκτονώνεται για να καταλάβει όλο το διαθέσιμο όγκο, β) ένα θερμό σώμα
Διαβάστε περισσότεραΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική
ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Εσωτερική ενέργεια: Το άθροισμα της κινητικής (εσωτερική κινητική ενέργεια ή θερμική ενέργεια τυχαία, μη συλλογική κίνηση) και δυναμικής ενέργειας (δεσμών κλπ) όλων των σωματιδίων (ατόμων
Διαβάστε περισσότεραΜακροσκοπική ανάλυση ροής
Μακροσκοπική ανάλυση ροής Α. Παϊπέτης 6 ο Εξάμηνο Μηχανικών Επιστήμης Υλικών Εισαγωγή Μακροσκοπική ανάλυση Όγκος ελέγχου και νόμοι της ρευστομηχανικής Θεώρημα μεταφοράς Εξίσωση συνέχειας Εξίσωση ορμής
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 4: Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι Ενότητα 4: Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών Σκοποί ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι η περιγραφή των ορισμών και των θεμελιωδών
Διαβάστε περισσότεραΗ υγρασία της ατμόσφαιρας
5 Η υγρασία της ατμόσφαιρας 5.1 Ορισμοί Υγρασία του αέρα: αναφέρεται στην ποσότητα των υδρατμών που υπάρχουν κάποια στιγμή στην ατμόσφαιρα. Υδρατμοί είναι η αέρια φάση του νερού και προέρχονται κυρίως
Διαβάστε περισσότεραΔύναμη F F=m*a kgm/s 2. N = W / t 1 J / s = 1 Watt ( W ) 1 HP ~ 76 kp*m / s ~ 746 W. 1 PS ~ 75 kp*m / s ~ 736 W. 1 τεχνική ατμόσφαιρα 1 at
Δύναμη F F=m*a kgm/s 2 1 kg*m/s 2 ~ 1 N 1 N ~ 10 5 dyn Ισχύς Ν = Έργο / χρόνος W = F*l 1 N*m = 1 Joule ( J ) N = W / t 1 J / s = 1 Watt ( W ) 1 1 kp*m / s 1 HP ~ 76 kp*m / s ~ 746 W 1 PS ~ 75 kp*m / s
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ Περιεχόμενα 1. Θερμοδυναμική Ορισμοί. Έργο 3. Θερμότητα 4. Εσωτερική ενέργεια 5. Ο Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος 6. Αντιστρεπτή
Διαβάστε περισσότεραΑστροφυσική. Ενότητα # 1 (Εισαγωγική): Εισαγωγή στη Ρευστομηχανική. Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ
ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΧΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Αστροφυσική Ενότητα # 1 (Εισαγωγική): Εισαγωγή στη Ρευστομηχανική Νικόλαος Στεργιούλας Τμήμα Φυσικής Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό
Διαβάστε περισσότεραΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ
ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1 ΑΣΚΗΣΗ 1 Το δοχείο του σχήματος είναι απομονωμένο (αδιαβατικά τοιχώματα). Το διάφραγμα χωρίζει το δοχείο σε δύο μέρη. Το αριστερό μέρος έχει όγκο 1 και περιέχει ιδανικό αέριο
Διαβάστε περισσότεραΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ
ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Τράπεζα θεμάτων Β Θέμα ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΑΕΡΙΩΝ 16111 Ένα παιδί κρατάει στο χέρι του ένα μπαλόνι γεμάτο ήλιο που καταλαμβάνει όγκο 4 L (σε πίεση
Διαβάστε περισσότεραΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ. ΘΕΜΑ 1 ο
ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ 1 ο 1.1. Φορτισμένο σωματίδιο αφήνεται ελεύθερο μέσα σε ομογενές ηλεκτρικό πεδίο χωρίς την επίδραση της βαρύτητας. Το σωματίδιο: α. παραμένει ακίνητο. β. εκτελεί ομαλή κυκλική κίνηση.
Διαβάστε περισσότεραΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΑΠΟ ΤΗ ΒΕΡΩΝΗ ΕΙΡΗΝΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Ο κλάδος της Φυσικής που εξετάζει μόνο όσες ενεργειακές ανταλλαγές γίνονται με την εκτέλεση έργου. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ο κλάδος της Φυσικής που εξετάζει
Διαβάστε περισσότεραΘερμοδυναμική. Ενότητα 6: Εντροπία. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ
Θερμοδυναμική Ενότητα 6: Εντροπία Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για
Διαβάστε περισσότεραΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J
ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1 ος θερμοδυναμικός νόμος 1. α. Αέριο απορροφά θερμότητα 2500 και παράγει έργο 1500. Να υπολογισθεί η μεταβολή της εσωτερικής του ενέργειας. β. Αέριο συμπιέζεται ισόθερμα και αποβάλλει
Διαβάστε περισσότερα39th International Physics Olympiad - Hanoi - Vietnam Theoretical Problem No. 3. Λύση
39th International Physics Olymiad - Hanoi - Vietnam - 28 ύση. ια μια στοιχειώδη υψομετρική διαφορά dz, η στοιχειώδης μεταβολή της ατμοσφαιρικής πίεσης είναι: d = ρgdz () όπου g είναι η επιτάχυνση λόγω
Διαβάστε περισσότερα* Επειδή μόνο η μεταφορά θερμότητας έχει νόημα, είτε συμβολίζεται με dq, είτε με Q, είναι το ίδιο.
ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ Μονάδες - Τάξεις μεγέθους Μονάδες ενέργειας 1 cal = 4,19 J Πυκνότητα νερού 1 g/cm 3 = 1000 Kg/m 3. Ειδική θερμότητα νερού c = 4190 J/Kg.K = 1Kcal/Kg.K = 1 cal/g.k
Διαβάστε περισσότεραΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Δ Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Τράπεζα θεμάτων Δ Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ 15949 Ποσότητα ιδανικού αέριου ίση με /R mol, βρίσκεται αρχικά σε κατάσταση ισορροπίας στην οποία έχει
Διαβάστε περισσότεραΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΑΕΡΙΟ VAN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 ΑΕΡΙΟ AN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 693 946778 ΑΣΚΗΣΗ Αέριο an der Waals ν moles συμπιέζεται ισόθερμα από
Διαβάστε περισσότεραΠροσανατολισμού Θερμοδυναμική
ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ 60 Ον/μο:.. Β Λυκείου Ύλη: Κινητική θεωρία αερίων Προσανατολισμού Θερμοδυναμική 8-2-2015 Θέμα 1 ο : 1. Η απόλυτη θερμοκρασία ορισμένης ποσότητας αερίου διπλασιάζεται υπό σταθερό όγκο.
Διαβάστε περισσότεραΦΥΣΙΚΗ. Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική
Θερμοδυναμική Ατομική-Πυρηνική ΦΥΣΙΚΗ Νίκος Παπανδρέου papandre@aua.gr Γραφείο 27 Εργαστήριο Φυσικής Κτίριο Χασιώτη 1ος όροφος ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ - ΣΥΜΜΕΤΕΧΕΤΕ ΣΤΟ e-class!!!! Μηχανική και Θερμοδυναμική κεκλιμένο
Διαβάστε περισσότεραΓΕΝΙΚΟΤΕΡΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ (πραγματική ατμόσφαιρα)
ΓΕΝΙΚΟΤΕΡΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΤΗΣ ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗΣ ΕΞΙΣΩΣΗΣ (πραγματική ατμόσφαιρα) Υδροστατική εξίσωση: ( ρ = Nm) dp( ) = ρ( ) g( ) d N( ) m( ) g( ) d () Εξίσωση τελείων αερίων: p( ) = kn( ) T( ) (2) dp () + (2) ( )
Διαβάστε περισσότεραΘερμοδυναμική. Ενότητα 5: 2 ος Νόμος Θερμοδυναμικής. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ
Θερμοδυναμική Ενότητα 5: 2 ος Νόμος Θερμοδυναμικής Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative
Διαβάστε περισσότεραV P P. [3] (α) Να δειχθεί ότι για ένα υδροστατικό σύστημα ισχύει: P V
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ (ΦΥΣΙΚΗ I) 1 [1] Θεωρώντας την εσωτερική ενέργεια ενός υδροστατικού συστήματος σα συνάρτηση των Τ και, αποδείξτε τις παρακάτω εξισώσεις: d d dq (1) β () β κ ) ( κ () [] Θεωρώντας την εσωτερική
Διαβάστε περισσότερα. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ
. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ 1. Σε µια ισόθερµη µεταβολή : α) Το αέριο µεταβάλλεται µε σταθερή θερµότητα β) Η µεταβολή της εσωτερικής ενέργειας είναι µηδέν V W = PV ln V γ) Το έργο που παράγεται δίνεται
Διαβάστε περισσότεραΔυνάμεις που καθορίζουν την κίνηση των αέριων μαζών
Κίνηση αερίων μαζών Πηγές: Fleae and Businer, An introduction to Atmosheric Physics Πρ. Ζάνης, Σημειώσεις, ΑΠΘ Π. Κατσαφάδος και Ηλ. Μαυροματίδης, Αρχές Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας, Χαροκόπειο Παν/μιο.
Διαβάστε περισσότεραV (β) Αν κατά τη μεταβολή ΓΑ μεταφέρεται θερμότητα 22J από το αέριο στο περιβάλλον, να βρεθεί το έργο W ΓA.
Άσκηση 1 Ιδανικό αέριο εκτελεί διαδοχικά τις αντιστρεπτές μεταβολές ΑΒ, ΒΓ, ΓΑ που παριστάνονται στο διάγραμμα p V του σχήματος. (α) Αν δίνονται Q ΑΒΓ = 30J και W BΓ = 20J, να βρεθεί η μεταβολή της εσωτερικής
Διαβάστε περισσότεραΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ. 1. Δώστε τον ορισμό τον τύπο και το διάγραμμα σε άξονες P v της ισόθερμης μεταβολής. σελ. 10. και
ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ 1. Δώστε τον ορισμό τον τύπο και το διάγραμμα σε άξονες P v της ισόθερμης μεταβολής. σελ. 10 ορισμός : Ισόθερμη, ονομάζεται η μεταβολή κατά τη διάρκεια της οποίας η θερμοκρασία
Διαβάστε περισσότεραΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ
Θέμα 1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 1--015 1. Ορισμένη ποσότητα ιδανικού αερίου υπόκειται σε μεταβολή κατά τη διάρκεια της οποίας η θερμοκρασία του παραμένει σταθερή, ενώ η πίεση του
Διαβάστε περισσότεραΔιαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 09 Μαρτίου 2019
Διαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 09 Μαρτίου 019 Διάρκεια Εξέτασης ώρες Ονοματεπώνυμο. Αξιολόγηση : Θέμα Α Στις ημιτελείς προτάσεις Α1 Α4 να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό της πρότασης και δίπλα το γράμμα
Διαβάστε περισσότεραΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Τράπεζα θεμάτων Β Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ 16111 Στο πιο κάτω διάγραμμα παριστάνονται τρεις περιπτώσεις Α, Β και Γ αντιστρεπτών μεταβολών τις οποίες
Διαβάστε περισσότεραΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΜΑ 4
ΘΕΜΑ 4 ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ 15984 Ποσότητα μονατομικού ιδανικού αερίου βρίσκεται στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας Α (ρ0, V0, To). Το αέριο εκτελεί αρχικά ισόθερμη αντιστρεπτή μεταβολή
Διαβάστε περισσότεραΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ
1 ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Προβλήματα μεταφοράς θερμότητας παρουσιάζονται σε κάθε βήμα του μηχανικού της χημικής βιομηχανίας. Ο υπολογισμός των θερμικών απωλειών, η εξοικονόμηση ενέργειας και ο σχεδιασμός
Διαβάστε περισσότεραΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ
ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΜΑ 2 1. Β.2 Ένα παιδί κρατάει στο χέρι του ένα μπαλόνι γεμάτο ήλιο που καταλαμβάνει όγκο 4 L (σε πίεση 1 atm και θερμοκρασία 27 C). Το μπαλόνι με κάποιο τρόπο ανεβαίνει σε
Διαβάστε περισσότεραP 1 V 1 = σταθ. P 2 V 2 = σταθ.
ΝΟΜΟΙ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ 83 Την κατάσταση ενός αερίου μέσα σε ένα δοχείο μπορούμε να την κατανοήσουμε, άρα και να την περιγράψουμε πλήρως, αν γνωρίζουμε τις τιμές των παραμέτρων εκείνων που επηρεάζουν την συμπεριφορά
Διαβάστε περισσότεραO δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής
O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής Γιατί χρειαζόµαστε ένα δεύτερο νόµο ; Ζεστό, Τζ Κρύο, Τκ Ζεστό, Τζ Κρύο, Τκ q Tε Τε Ζεστό, Τζ Κρύο, Τκ q q Tε Τε Πιο ζεστό Πιο κρύο
Διαβάστε περισσότερα- 31 Ερωτήσεις Αξιολόγησης για ΤΕΣΤ Θεωρίας.
Κεφάλαιο 1 ο :ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΕΡΙΩΝ Επιμέλεια ύλης: Γ.Φ.ΣΙΩΡΗΣ- Φυσικός - 31 Ερωτήσεις Αξιολόγησης για ΤΕΣΤ Θεωρίας. 1. Να διατυπώσετε το νόμο του Robert Boyle και να κάνετε το αντίστοιχο
Διαβάστε περισσότεραΠεριεχόμενα. Πρόλογος Κεφάλαιο 1. Θεμελιώδεις Αρχές και Ορισμοί Κεφάλαιο 2. Το Πρώτο Θερμοδυναμικό Αξίωμα... 35
Περιεχόμενα Πρόλογος... 11 Κεφάλαιο 1. Θεμελιώδεις Αρχές και Ορισμοί... 13 1.1 Tι Είναι Θερμοδυναμική...13 1.2 Σύστημα...14 1.3 Θερμοδυναμικά Καταστατικά Μεγέθη...14 1.4 Εντατικά, Εκτατικά και Ειδικά Καταστατικά
Διαβάστε περισσότεραΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
103 Α. ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ 1. Ιδανικό αέριο εκτελεί διαδοχικά τις αντιστρεπτές μεταβολές ΑΒ, ΒΓ, ΓΑ που παριστάνονται στο ακόλουθο διάγραμμα P-V. α. Αν δίνονται Q ΑΒΓ
Διαβάστε περισσότεραΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική
ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ Εσωτερική ενέργεια: Το άθροισμα της κινητικής (εσωτερική κινητική ενέργεια ή θερμική ενέργεια τυχαία, μη συλλογική κίνηση) και δυναμικής ενέργειας (δεσμών κλπ) όλων των σωματιδίων (ατόμων
Διαβάστε περισσότεραΕξισώσεις Κίνησης (Equations of Motion)
Εξισώσεις Κίνησης (Equations of Motion) Αναλύουμε την απόκριση ενός ρευστού υπό την επίδραση εσωτερικών και εξωτερικών δυνάμεων. Η εφαρμογή της ρευστομηχανικής στην ωκεανογραφία βασίζεται στη Νευτώνεια
Διαβάστε περισσότεραΟι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι
Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι Τι είναι αέριο; Λέμε ότι μία ουσία βρίσκεται στην αέρια κατάσταση όταν αυθόρμητα
Διαβάστε περισσότεραΥπό Γεωργίου Κολλίντζα
ΔΕΙΓΜΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΤΡΑΠΕΖΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΤΩΝ ΧΙΛΙΑΔΩΝ ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ ΓΝΩΣΤΙΚΟΥ ΦΥΣΙΚΩΝ (ΒΑΣΙΚΟ+ΣΥΝΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ) ΠΟΥ ΔΙΑΘΕΤΟΥΜΕ ΚΑΙ ΠΟΥ ΑΝΟΙΓΟΥΝ ΤΟ ΔΡΟΜΟ ΓΙΑ ΤΟΝ ΔΙΟΡΙΣΜΟ ΤΩΝ ΥΠΟΨΗΦΙΩΝ ΜΑΣ ΣΤΟ ΔΗΜΟΣΙΟ Υπό Γεωργίου Κολλίντζα
Διαβάστε περισσότεραΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ
166 Α. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΑΝΟΙΚΤΟΥ ΤΥΠΟΥ: ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ 1. Να αναφέρεται παραδείγματα φαινομένων που μπορούν να ερμηνευτούν με την μελέτη των ρευστών σε ισορροπία. 2. Ποια σώματα ονομάζονται ρευστά;
Διαβάστε περισσότεραΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΘΕΩΡΙΑ Περιεχόμενα 1. Όρια καταστατικής εξίσωσης ιδανικού αερίου 2. Αποκλίσεις των Ιδιοτήτων των πραγματικών αερίων από τους Νόμους
Διαβάστε περισσότεραΣυστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο
Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών 6ο εξάμηνο Μέρος ο : Εισαγωγικά (διαστ., πυκν., θερμ., πίεση, κτλ.) Μέρος 2 ο : Ισοζύγια μάζας Μέρος 3 ο : 9 ο μάθημα Εκτός ύλης ΔΠΘ-ΜΠΔ Συστήματα Βιομηχανικών Διεργασιών
Διαβάστε περισσότεραΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3-ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ 1 Εισαγωγή Τα διαγράμματα φάσεων δεν είναι εμπειρικά σχήματα αλλά είναι ουσιαστικής σημασίας
Διαβάστε περισσότεραΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ
ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ 1 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ 6932 946778 Θέμα 1 Με βάση τα θεωρήματα Carnot αποδείξτε
Διαβάστε περισσότερα1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης
Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών Ετερογενή Μείγματα & Συστήματα Καύσης 1. Στοιχεία Μεταφοράς Μάζας και Εξισώσεις Διατήρησης Δ. Κολαΐτης Μ. Φούντη Δ.Π.Μ.Σ. «Υπολογιστική Μηχανική»
Διαβάστε περισσότεραΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014
ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α (ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014 ΘΕΜΑ Α Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιο σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1 Α4 και δίπλα το γράμμα
Διαβάστε περισσότεραΚεφάλαιο 20. Θερμότητα
Κεφάλαιο 20 Θερμότητα Εισαγωγή Για να περιγράψουμε τα θερμικά φαινόμενα, πρέπει να ορίσουμε με προσοχή τις εξής έννοιες: Θερμοκρασία Θερμότητα Θερμοκρασία Συχνά συνδέουμε την έννοια της θερμοκρασίας με
Διαβάστε περισσότεραP = 1 3 Nm V u2 ή P = 1 3 ΦΥΣΙΚΗ (ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ) ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ Καταστατική Εξίσωση Αερίων PV = nrt Nm u V εν PV = m M r RT P = drt M r Κινητική Θεωρία 2 ή P = 1 3 du2 ή P = 1 du 3 εν
Διαβάστε περισσότεραΦυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών
Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών Ή εξάτμιση, η τήξη και η μετατροπή του γραφίτη σε διαμάντι αποτελούν συνηθισμένα παραδείγματα αλλαγών φάσης χωρίς μεταβολή της χημικής σύστασης. Ορισμός φάσης: Μια
Διαβάστε περισσότερα1 IΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ
1 1 IΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ Θα αρχίσουμε τη σειρά των μαθημάτων της Φυσικοχημείας με τη μελέτη της αέριας κατάστασης της ύλης. Η μελέτη της φύσης των αερίων αποτελεί ένα ιδανικό μέσο για την εισαγωγή
Διαβάστε περισσότεραΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΘΕΡΜΟΫΓΡΟΜΕΤΡΙΚΗ ΟΜΗ ΤΗΣ ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑΣ. ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ
1 ΑΣΚΗΣΗ 4. ΚΑΤΑΚΟΡΥΦΗ ΘΕΡΜΟΫΓΡΟΜΕΤΡΙΚΗ ΟΜΗ ΤΗΣ ΤΡΟΠΟΣΦΑΙΡΑΣ. ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΑ ΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ Ν. Καλτσουνίδης, Β. Νοταρίδου,. εληγιώργη, Ε. Μποσιώλη 4.1. Εισαγωγή - Ραδιοβολίδες Η γνώση και παρακολούθηση της
Διαβάστε περισσότεραΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι
ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι Ενότητα 3 η - Β ΜΕΡΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Όνομα καθηγητή: ΕΥΑΓΓΕΛΙΟΥ ΒΑΣΙΛΙΚΗ Τμήμα: Επιστήμης Τροφίμων και Διατροφής του Ανθρώπου ΣΤΟΧΟΙ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ Στόχος (1) Κατανόηση των εννοιών:
Διαβάστε περισσότεραΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ
Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΝΟΙΚΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ Κεφάλαιο 3 ο : Εξίσωση
Διαβάστε περισσότερα