Περιεχόμενα. 2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ. Περιορισμοί του 1ου νόμου. Γένεση - Καταστροφή ενέργειας

Σχετικά έγγραφα
2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Διεργασίες που μπορούν να εξελιχθούν προς μία μόνο κατεύθυνση.

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΘΕΡΜΙΚΕΣ & ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

Εξοικονόμηση Ενέργειας

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

Θερμοδυναμική. Ενότητα 5: 2 ος Νόμος Θερμοδυναμικής. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ ΜΕ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΣΤΙΣ Μ.Ε.Κ. Μ.Ε.Κ. Ι (Θ)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: Ο ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ.

E. ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ. 2. Β2.26 Με ποιόν τρόπο αποβάλλεται θερµότητα κατά τη λειτουργία της µηχανής του αυτοκινήτου;

Αντιστρεπτές και μη μεταβολές

12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική


ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι 4 ο Εξάμηνο

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. 4 ο Εξάμηνο ΘΕΜΑΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ Α ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ

Αντλία Θερμότητας με Θερμική Συμπίεση και Παραγωγή Ενέργειας από Θερμότητα

Εργ.Αεροδυναμικής,ΕΜΠ. Καθ. Γ.Μπεργελές

Ψυκτικοί Κύκλοι Κύκλοι παραγωγής Ψύξης

Κύκλοι παραγωγής ισχύος με ατμό Συνδυασμένοι (σύνθετοι κύκλοι)

2 mol ιδανικού αερίου, η οποία

Επανάληψη των Κεφαλαίων 1 και 2 Φυσικής Γ Έσπερινού Κατεύθυνσης

ΕΞΕΡΓΕΙΑ ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΕΞΕΡΓΕΙΑ. ΕΞΕΡΓΕΙΑ Μέγιστο ωφέλιμο έργο ΕΞΕΡΓΕΙΑ. Έργο=f(αρχική κατάσταση, διαδρομή, τελική κατάσταση)

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Η ψύξη ενός αερίου ρεύματος είναι δυνατή με αδιαβατική εκτόνωση του. Μπορεί να συμβεί:

- Q T 2 T 1 + Q T 1 T T

Υπεύθυνοι Καθηγητές: Γκαραγκουνούλης Ι., Κοέν Ρ., Κυριτσάκας Β. B ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Τ.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ (Ασκήσεις πράξης) ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ - ΕΡΓΟ

ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΩΝ. 1. Δώστε τον ορισμό τον τύπο και το διάγραμμα σε άξονες P v της ισόθερμης μεταβολής. σελ. 10. και

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 2 ΕΡΓΟ ΑΕΡΙΟΥ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑ (7 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ)

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΝΤΡΟΠΙΑ-2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ-ΚΥΚΛΟΣ CARNOT

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2016

Κατά την αδιαβατική αντιστρεπτή µεταβολή ενός ιδανικού αερίου, η πίεση του αερίου αυξάνεται. Στην περίπτωση αυτή

εύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Εντροπία ιαθέσιμη ενέργεια Εξέργεια

2 ΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

Αντιστρεπτές και μη μεταβολές

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / B ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ Μ.-ΑΓΙΑΝΝΙΩΤΑΚΗ ΑΝ.-ΠΟΥΛΗ Κ.

ΛΥΣΕΙΣ. µεταφορική κινητική ενέργεια του K η θερµοκρασία του αερίου πρέπει να: β) τετραπλασιαστεί δ) υποτετραπλασιαστεί (Μονάδες 5) δ) 0 J

Α Θερμοδυναμικός Νόμος

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων


O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΨΥΞΗΣ & ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΕΠΑΛ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Κύκλοι ή Κύκλα Ισχύος με Αέρα ΑΝΟΙΚΤΟΙ- ΚΛΕΙΣΤΟΙ ΚΥΚΛΟΙ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΕΝΤΡΟΠΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ

Παραγωγή Ηλεκτρικής Ενέργειας. 6ο Εξάμηνο Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών. 1η Σειρά Ασκήσεων.

V (β) Αν κατά τη μεταβολή ΓΑ μεταφέρεται θερμότητα 22J από το αέριο στο περιβάλλον, να βρεθεί το έργο W ΓA.

ΥΛΙΚΑ ΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

Προσανατολισμού Θερμοδυναμική

Θερμικές Εγκαταστάσεις (Παραγωγής Ισχύος)

β) Ένα αέριο μπορεί να απορροφά θερμότητα και να μην αυξάνεται η γ) Η εσωτερική ενέργεια ενός αερίου είναι ανάλογη της απόλυτης

ΘΕΜΑ A. 4. Η πρόταση «Δε μπορεί να κατασκευαστεί θερμική μηχανή με συντελεστή απόδοσης = 1» ισοδυναμεί με. α. Την αρχή της ανεξαρτησίας των κινήσεων.

2. Ορισµένη µάζα ενός ιδανικού αερίου πραγµατοποιεί τις παρακάτω

Τμήμα: Γοχημάτων ΑΘ.ΚΕΡΜΕΛΙΔΗΣ ΠΕ 12.04

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ-2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

Το smart cascade και η λειτουργία του

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΒΑΣΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙ

3ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Θερµοδυναµική/Ιδανικά Αέρια. Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

Θερμοδυναμική. Ενότητα 3: Ασκήσεις στη Θερμοδυναμική. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Ο δεύτερος νόμος Παραδείγματα αυθόρμητων φαινομένων: Παραδείγματα μη αυθόρμητων φαινομένων: συγκεκριμένο χαρακτηριστικό

Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου.

Ετήσια απόδοση συστημάτων θέρμανσης

ΑΡΧΕΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ Σημειώσεις για Α τάξη ΕΠΑΛ ΑΡΧΕΣ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ - ΝΟΜΟΙ

Μηχανή εσωτερικής καύσης ή κινητήρας εσωτερικής καύσης ονομάζεται η κινητήρια θερμική μηχανή στην οποία η

ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ. α. Χρησιμοποιώντας τον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο έχουμε : J J J

2 ο κεφάλαιο. φυσικές έννοιες. κινητήριες μηχανές

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΙΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ/ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Φυσική Προσανατολισμού Β Λυκείου Κυριακή 6 Μαρτίου 2016 Θέμα Α

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΜΑΝΩΛΗ ΡΙΤΣΑ ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΣ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Τράπεζα θεμάτων. Β Θέμα ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / ΣΕΙΡΑ: 1η ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 29/12/12 ΛΥΣΕΙΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Εντροπία (1/3) Ανισότητα Clausius. ds T. = αντιστρεπτές < αναντίστρεπτες

ΦΥΣΙΚΗ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΚΡΟΥΣΕΙΣ- ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ-ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ Ι 1

Επαναληπτικό Χριστουγέννων Β Λυκείου

ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Ενότητα 2

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 9 ΣΤΡΟΒΙΛΟΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Ετήσια απόδοση συστημάτων θέρμανσης

Ο «TRANSCRITICAL» ΨΥΚΤΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ ΤΟΥ CO2

Παρουσίαση Εννοιών στη Φυσική της Β Λυκείου. Κεφάλαιο Πρώτο Ενότητα: Θερμοδυναμική

1. Τι είναι οι ΜΕΚ και πώς παράγουν το μηχανικό έργο ; 8

ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Σωτήρης Κατσιμίχας, Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός Γενικός Γραμματεύς Ένωσης Ελληνικών Επιχειρήσεων Θέρμανσης και Ενέργειας

Διαγώνισμα B Λυκείου Σάββατο 09 Μαρτίου 2019

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΕΝΤΡΟΠΙΑ. 1ος Νόμος -Ενέργεια -Αρχή διατήρησης της Ενέργειας

ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗΣ

ΑΤΜΟΛΕΒΗΤΕΣ-ΑΤΜΟΣΤΡΟΒΙΛΟΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΑΞΗΣ

Transcript:

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ I Περιεχόμενα This 1000 hp engine photo is courtesy of Bugatti automobiles. 2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο Θερμικές Μηχανές: Χαρακτηριστικά- Απόδοση - Θερμική Απόδοση Ο Δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής-Διατύπωση Kelvin-Plank Παραδείγματα θερμικών μηχανών Ψυκτικοί κύκλοι- Ψυγεία και αντλίες Θερμότητας Δεύτερος νόμος Διατύπωση Clausius Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Κύκλος Carnot-Τα αξιώματα του Carnot Η Θερμοκρασιακή κλίμακα Kelvin Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 1 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 2 Εισαγωγή στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο Εισαγωγή στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο Περιορισμοί του 1ου νόμου. Γένεση - Καταστροφή ενέργειας 2ος Νόμος κατεύθυνση διεργασιών-ποιότητα ενέργειας. Παραβίαση του 2ου νόμου-εντροπία Διεργασίες που μπορούν να εξελιχθούν προς μία μόνο κατεύθυνση. Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 3 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 4 1

ΕΡΓΟ-ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ Θερμικές Μηχανές: Ειδικές διατάξεις μετατροπής της Θερμότητας σε Έργο Ειδικές διατάξεις μετατροπής της Θερμότητας σε Έργο Θερμικές Μηχανές Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 5 Δεξαμενές Θερμότητας (Θερμοδοχεία) Σώματα πολύ μεγάλης θερμοχωρητικότητας που μπορούν να ανταλλάξουν πεπερασμένα ποσά θερμότητας χωρίς μεταβολή των θερμοδυναμικών τους συντεταγμένων. Παραδείγματα: Θάλασσα, ατμόσφαιρα, μια λίμνη, ένα ποτάμι, ένας βιομηχανικός φούρνος Θερμοδοχεία - Ψυχροδοχεία Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 6 Κοινά χαρακτηριστικά θερμικών μηχανών Θερμοδοχείο Τ Απορρόφηση θερμότητας από θερμοδοχείο υψηλής θερμοκρασίας Κοινά χαρακτηριστικά θερμικών μηχανών Θερμοδοχείο Τ Μετατροπή μέρους της θερμότητας σε έργο Κυκλική λειτουργία Η ενεργειακές μεταφορές υλοποιούνται από διεργασίες που πραγματοποιούνται από το Λειτουργόν Ρευστό ή Μέσον Ψυχροδοχείο Τ Απόρριψη της υπόλοιπης θερμότητας σε ψυχροδοχείο χαμηλής θερμοκρασίας Ψυχροδοχείο Τ Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 7 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 8 2

Διατάξεις παραγωγής έργου Εξωτερική πηγή Ενέργειας Λέβητας Αντλία Στρόβιλος Μηχανές εσωτερικήςεξωτερικής καύσης Συμπυκνωτής Περιβάλλον Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 9 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 10 Απόδοση - Θερμική Απόδοση Θερμική Απόδοση Γενικά απόδοση Θερμική απόδοση n Επιθυμητή έξοδος Απαιτούμενη είσοδος Καθαρό έργο που παράγεται n Θερμότητα που παρέχεται Α Νόμος για κλειστό σύστημα ΔU = tot -W net Αλλά για κυκλική διεργασία ΔU= 0 άρα W net = tot = in out n W net,out in Και η απόδοση μπορεί να γραφτεί: W n 1- net,out in out out in in in Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 11 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 12 3

Θερμική απόδοση Μπορεί να εξοικονομηθεί η out Πόσο μπορεί να αυξηθεί η θερμική απόδοση; Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 13 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 14 Ο Δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής Διατύπωση Kelvin-Plank Θερμοδοχείο Τ ΑΤΜΟΜΗΧΑΝΗ Ψυχροδοχείο Τ Μια διάταξη που λειτουργεί σε κύκλο είναι αδύνατον να παίρνει θερμότητα από μία δεξαμενή και να παράγει έργο. Καμία μηχανή δεν μπορεί να έχει απόδοση 100% Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 15 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 16 4

Παραδείγματα θερμικών μηχανών Μηχανές Εσωτερικής Καύσης (Otto Diesel) Τετράχρονος Κινητήρας Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 17 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 18 Κύκλος Βενζινοκινητήρα (Otto) Δίχρονη παλινδρομική μηχανή Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 19 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 20 5

Κύκλος Diesel Περιστροφικές Μηχανές (Wankel) Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 21 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 22 Ατμοπαραγωγός Κύκλος Αεριοστροβίλου Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 23 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 24 6

Ψυκτικοί κύκλοι Συμπίεσης αερίου Περιβάλλον Συμπυκνωτής Περιβάλλον T >T Ψυγεία και αντλίες Θερμότητας Απαιτούμενη είσοδος Ψυγείο Χώρος Θέρμανσης T >T Επιθυμητή έξοδος Βαλβίδα Εκτόνωσης Συμπιεστής Εξατμιστής Επιθυμητή έξοδος Αντλία θερμότητας Απαιτούμενη είσοδος Χώρος Ψύξης Χώρος ψύξης Τ Περιβάλλον T Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 25 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 26 Ψυκτικός κύκλος Συμπίεσης αερίου COP Ψυγεία και αντλίες Θερμότητας Συντελεστής λειτουργίας R W NET Επιθυμητόαποτέλεσμα COP Απαιτούμενη είσοδος 1 1 Ψυγείο Αντλία θερμότητας COP P W NET 1 1 COP P =COP R + 1 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 27 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 28 7

Δεύτερος νόμος Διατύπωση Clausius Ισοδυναμία των δύο διατυπώσεων Δεν είναι δυνατόν να κατασκευαστεί μια διάταξη η οποία λειτουργεί σε κύκλο με μοναδικό αποτέλεσμα την μεταφορά θερμότητας από ένα σώμα χαμηλότερης θερμοκρασίας προς ένα σώμα υψηλότερης θερμοκρασίας. Ισοδυναμία των δύο διατυπώσεων Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 29 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 30 Β Νόμος: Καμιά Θερμική μηχανή δεν μπορεί να έχει απόδοση 100%. Ερώτημα: Ποια είναι η μέγιστη δυνατή απόδοση μιας μηχανής; Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Αντιστρεπτή διεργασία είναι αυτή που μετά το τέλος της τόσο το σύστημα όσο και το περιβάλλον μπορούν να επανέλθουν στις αρχικές τους καταστάσεις χωρίς να προκαλείται καμιά άλλη μεταβολή. Το σύστημα δεν μπορεί να επιστρέψει αυθόρμητα στην αρχική του κατάσταση Οι πραγματικές φυσικές διεργασίες είναι μη αντιστρεπτές. Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 31 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 32 8

Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Γιατί μας απασχολούν οι αντιστρεπτές διεργασίες αφού δεν υπάρχουν στην φύση; 1. Γιατί είναι εύκολες στην ανάλυση τους. 2. Αποτελούν ιδανικά πρότυπα για σύγκριση των πραγματικών διεργασιών. Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 33 Οι μηχανικοί επιδιώκουν σχεδιασμό διατάξεων παραγωγής του μέγιστου δυνατού έργου, και κατανάλωσης του ελάχιστου δυνατού έργου. Οι διεργασίες πρέπει να προσεγγίζουν τις αντιστρεπτές Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 34 Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Κύκλος Carnot Αναντιστρεπτότητα διεργασιών Εξωτερική-Εσωτερική Μηχανική Αναντιστρεπτότητα Θερμοδοχείο Τ Η Εξωτερική-Εσωτερική Θερμική Αναντιστρεπτότητα Χημική Αναντιστρεπτότητα Αντιστρεπτή Ισόθερμη σε Τ Η Προσθήκη Συνθήκες Αντιστρεπτότητας διεργασιών Αντιστρεπτή αδιαβατική από T σε T Εργαζόμενη Ουσία Αντιστρεπτή αδιαβατική από T σε T 1. Να εκτελούνται ημιστατικά 2. Να μην συνοδεύονται από εκφυλιστικούς παράγοντες αντιστρεπτότητας (Τριβή, ιξώδες, ανελαστικότητα, ηλ. αντίσταση, τύρβη, μετάδοση θερμότητας κλπ) Αντιστρεπτή Ισόθερμη σε Τ Απόρριψη C Θερμοδοχείο Τ Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 35 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 36 9

Κύκλος Carnot Ιδανικού Αερίου Ψυκτικός Κύκλος Carnot Ιδανικού Αερίου Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 37 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 38 Τα αξιώματα του Carnot Τα αξιώματα του Carnot 1. Η απόδοση μιας μη-αντιστρεπτής θερμικής μηχανής είναι πάντοτε μικρότερη από την απόδοση μιας αντιστρεπτής όταν και οι δύο λειτουργούν μεταξύ των ίδιων θερμοδοχείων (θερμοκρασιακών ορίων) ) 2. Οι αποδόσεις όλων των αντιστρεπτών θερμικών μηχανών είναι ίδιες όταν λειτουργούν μεταξύ των ίδιων θερμοδοχείων (θερμοκρασιακών ορίων). Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 39 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 40 10

Μια απόρροια των αξιωμάτων Carnot... T W = - Η Θερμοκρασιακή κλίμακα Kelvin... Μια συνέπεια των αξιωμάτων Carnot Οι αποδόσεις όλων των αντιστρεπτών θερμικών μηχανών είναι ίδιες όταν λειτουργούν μεταξύ των ίδιων θερμοδοχείων Έτσι η απόδοση του κύκλου πρέπει να εξαρτάται μόνο από τις θερμοκρασίες των θερμοδοχείων. n 1 - g T T ή f T T T (, ) (, ) Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 41 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 42 Θερμοδυναμική κλίμακα Θερμοκρασιών 1 ft ( 1, T 2) (1) 2 2 3 1 ft ( 1, T 3) (3) 3 ft (, T ) (2) 2 3 1 φ T f(t 1,T3 ) φ T φ T φ T 3 T T και (1) x (2) 1 2 1 2 3 3 ή ft (, T) ft (, T) ft (, T) 1 3 1 2 2 3 3 1 1 φ T f(t 1,T3 ) φ T 3 Η Θερμοκρασιακή κλίμακα Kelvin T T Ttr Ttr tr tr Θέτοντας T =273,16 T 27316 273,16 tr Κλίμακα ανεξάρτητη από θερμομετρική ουσία. Καθαρά θερμοδυναμική Τι συμβαίνει για T=0 K ; tr Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 43 Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 44 11

Από τον ορισμό της θερμικής απόδοσης T ηc 1 1 T r, r, r, r, Για T >> T, η θερμική απόδοση προσεγγίζει το 100%. Αποδόσεις Carnot για T = 298 K. 0.40 Αποδόσεις Ψυκτικών Διατάξεων Carnot COP COP RC, W NET Τ 1 1 1 1 P, C W NET Τ 1 1 1 1 Τ Τ Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 45 Moran and Shapiro, 3rd Edn., John Wiley, 1996. Σημειώστε ότι το τμήμα a-b δίνει αποδόσεις των πιο σύγχρονων τεχνολογιών παραγωγής ισχύος. Τα περισσότερα συμβατικά συστήματα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας με ανακομιδή θερμότητας λειτουργούν με θερμικές αποδόσεις ~ 40%. Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 46 Βασικές έννοιες και ορισμοί Εισαγωγή στον 2ο Θερμοδυναμικό Νόμο Θερμικές Μηχανές: Χαρακτηριστικά- Απόδοση - Θερμική Απόδοση Ο Δεύτερος Νόμος της Θερμοδυναμικής-Διατύπωση Kelvin-Plank Παραδείγματα θερμικών μηχανών Ψυκτικοί κύκλοι- Ψυγεία και αντλίες Θερμότητας Δεύτερος νόμος Διατύπωση Clausius Αντιστρεπτές και μη-αντιστρεπτές διεργασίες Κύκλος Carnot-Τα αξιώματα του Carnot Η Θερμοκρασιακή κλίμακα Kelvin Κεφάλαιο4, Ενότητα 1, Διαφάνεια 47 12