Θερμοδυναμική. Ενότητα 6: Εντροπία. Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Σχετικά έγγραφα
Θερμοδυναμική Ενότητα 7:

Θερμοδυναμική. Ενότητα 3: Ασκήσεις στη Θερμοδυναμική. 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

Θερμοδυναμική. Ενότητα 1: Εισαγωγικές έννοιες Ασκήσεις Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Θερμοδυναμική. Ενότητα 2: Υπολογισμοί σε διεργασίες ιδανικού αερίου Κυρατζής Νικόλαος Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

Θερμοδυναμική Ενότητα 4:

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 6: Εντροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

εύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος Εντροπία ιαθέσιμη ενέργεια Εξέργεια

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

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική. Μη Αντιστρεπτότητα και ο 2ος Θ.ν. Διδάσκων : Καθηγητής Γ.

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 4: Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

12 η Διάλεξη Θερμοδυναμική

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Θερμοχωρητικότητα Χημικό δυναμικό και ισορροπία. Σογομών Μπογοσιάν Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Χημικών Μηχανικών

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

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΑΕΡΙΟ VAN DER WAALS ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

O δεύτερος νόµος της θερµοδυναµικής

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Ενθαλπία. Ηενθαλπία (Η) συστήµατος ορίζεται ως: Η=U+pV

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ - ΕNTΡΟΠΙΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

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

ΠΡΟΧΩΡΗΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

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

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

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

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Σχέσεις µεταξύ θερµοδυναµικών παραµέτρων σε κλειστά συστήµατα σταθερής σύστασης

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική

Πρώτος Θερμοδυναμικός Νόμος

Χημεία. Ενότητα 14 η : Χημική Ισορροπία Αναπλ. Καθηγητής: Γεώργιος Μαρνέλλος Διδάσκοντες: Ε. Τόλης. Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Ο ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

2 mol ιδανικού αερίου, η οποία

Θερμοδυναμική. Ενότητα 1: Εισαγωγικές έννοιες Κυρατζής Νικόλαος. Τμήμα Μηχανικών Περιβάλλοντος και Μηχανικών Αντιρρύπανσης ΤΕ

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

Έργο παραγώμενο στο τοίχωμα

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

ΕΝΤΡΟΠΙΑ-2ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ-ΚΥΚΛΟΣ CARNOT

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου. Ενότητα Α: Γραμμικά Συστήματα

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

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

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ-2 ος ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ

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

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Θερμότητα - διαφάνειες , Σειρά 1

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

Enrico Fermi, Thermodynamics, 1937

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ Η ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΤΕΛΕΙΩΝ ΑΕΡΙΩΝ

Επαναληπτικό Χριστουγέννων Β Λυκείου

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

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική

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

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Εργαστήριο Φυσικής Χηµείας, Τµήµα Χηµείας, ΑΠΘ

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

Φυσική Κατεύθυνσης Β Λυκείου.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 04/01/2014

Υπό Γεωργίου Κολλίντζα

3. Ν αποδειχθεί ότι σε ιδανικό αέριο : α=1/t και κ Τ =1/Ρ όπου α ο συντελεστής διαστολής και κ T ο ισόθερµος συντελεστής συµπιεστότητας.

Θερμοδυναμική - Εργαστήριο

ΜΑΓΔΑΛΗΝΗ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

Δύναμη 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

Α Θερμοδυναμικός Νόμος

ΓΕΝΙΚΗ ΚΑΙ ΑΝΟΡΓΑΝΗ ΧΗΜΕΙΑ

Μαθηματικά. Ενότητα 6: Ασκήσεις Ορίων Συνάρτησης. Σαριαννίδης Νικόλαος Τμήμα Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής

ΘΕΡΜΙΚΕΣ & ΨΥΚΤΙΚΕΣ ΜΗΧΑΝΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

Μεταβολή Q, W, ΔU Παρατηρήσεις (3) ) Q = nrt ln V 1. W = Q = nrt ln U = 0 (5). Q = nc V T (8) W = 0 (9) U = nc V T (10)

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

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α. και d B οι πυκνότητα του αερίου στις καταστάσεις Α και Β αντίστοιχα, τότε

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων


Περιβαλλοντική Χημεία

ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΕΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΒΟΛΕΣ ΘΕΩΡΙΑ

Άσκηση 2.2. Ιδανικό αέριο διαστέλλεται ακολουθώντας τη διαδικασία PV 2 =const. Θερμαίνεται ή ψύχε- ται? (n=1 mole)

ΚΛΑΣΙΚΗ ΘΕΡΜΟ ΥΝΑΜΙΚΗ ΜΑΘΗΜΑ-V ΑΣΚΗΣΗ Α2 - JOULE-THOMSON

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

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

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

Μεταβολή Q, W, ΔU Παρατηρήσεις (3) ) Q = nrt ln V 1. W = Q = nrt ln U = 0 (5). Q = nc V T (8) W = 0 (9) U = nc V T (10)

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

Προσανατολισμού Θερμοδυναμική

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

Οικονομικά Μαθηματικά

ΜΑΘΗΜΑ: ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΜΑΘΗΜΑ: Αντιρρυπαντική Τεχνολογία Αιωρούμενων Σωματιδίων

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

Βασικές Διεργασίες Μηχανικής Τροφίμων

Transcript:

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 εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο EI Δυτικής Μακεδονίας και στην Ανώτατη Εκκλησιαστική Ακαδημία Θεσσαλονίκης» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

Σκοποί ενότητας Να κατανοήσει ο φοιτητής τα βασικά χαρακτηριστικά της εντροπίας. 4

Περιεχόμενα ενότητας Απόδοση μηχανής Carnot. Εντροπία. Κυκλική διεργασία. Θερμική μηχανή και εντροπία. 5

Rudolf Clausius (1822-1878) Εικόνα 1. Rudolf Clausius, πηγή: Sussman, 1972. 6

Απόδοση μηχανής Carnot Q H = R H ln V c V b και Q C = R C ln V d V a Q H = H ln V c Q C C ln V d Όμως για τις αδιαβατικές: a V a γ 1 = b V b γ 1 και c V c γ 1 = d V d γ 1 και a = d = Τ C και V b V a b = c = Τ Η οπότε: V a γ 1 γ 1 γ 1 V = V b γ 1 d V V a = V b c V d V c = ln V c V b V d V a = V c V b ln V d V a Οπότε: Q H Q C = H C η = W Q H = 1 C H Σχήμα 1. Κύκλος Μηχανής Carnot, πηγή: Smith et al., 2005). 7

Εντροπία (1862-Rudolf Clausius) Q H Q C = H C Q H H = Q C C Για το ρευστό της μηχανής: Q H Q H H + Q C C = 0 H = Q C C dq H H + dq C C = 0 n 1 dq H H + dq C C = 0 dq rev = 0 ds t = dq rev dq rev = ds t Σχήμα 2. Συνθήκες P, V t ρευστού (1), πηγή: Smith et al., 2005. 8

Κυκλική διεργασία Σχήμα 3. Κυκλική διεργασία, πηγή: διδάσκων, 2014. 9

Ακριβή και μη ακριβή διαφορικά Ακριβή διαφορικά Καταστατικές ιδιότητες: 1 2 dp = P 2 P 1 2 dv = V 2 V 1 1 2 du = U 2 U 1 1 = P = V = U Μη ακριβή διαφορικά: 1 2 dq = Q 2 dw = W 1 2 dh = H 2 H 1 1 = H 1 2 ds t = 1 2 dq rev = S 2 t S 1 t 10

Εντροπία-καταστατική ιδιότητα ΔS t C = ΔS t D = ΔS t D= dq rev ACB dq rev ADB dq rev BDA dq rev = 0 dq rev ACB + = 0 ΔS t C = ΔS t D = S B t S A t dq rev BDA = 0 ΔS t C ΔS t D Εντροπία = καταστατική ιδιότητα Σχήμα 4. Συνθήκες P, V t ρευστού (2), Πηγή: 11 Smith et al., 2005.

Υπολογισμοί εντροπίας Αντιστρεπτή διεργασία: S t = dq rev. Μη αντιστρεπτή διεργασία: Υποθέτοντας οποιαδήποτε αντιστρεπτή διεργασία με ίδιες αρχική και τελική κατάσταση. Μηχανικά αντιστρεπτή διεργασία (αλλά όχι θερμικά αντιστρεπτή): S t = dq rev. Μη μηχανικά αντιστρεπτή διεργασία: Η S t δεν οφείλεται μόνο στην μεταφορά θερμότητας οπότε πρέπει να επινοήσουμε μια μηχανικά αντιστρεπτή με ίδιες αρχική και τελική κατάσταση και υπολογίζουμε όπως προηγουμένως. 12

Υπολογισμοί εντροπίας για ιδανικό αέριο Για 1 mole 1 ος νόμος για κλειστό σύστημα-αντιστρεπτή διεργασία: du = dq rev PdV όμως Η = U + PV dh = du + PdV + VdP οπότε: dh PdV VdP = dq rev PdV dq rev = dh VdP Όμως, dh = C P ig d και V=R/P dqrev = C P ig d R dp dq rev ΔS R = = C P ig d R dp P 0 C ig P d ln P R P 0 = ds ds R = C ig P R d dlnp Αρχική (0,P0) Τελική (,P) Ισόχωρη: du = C V ig d CV ig d = dqrev dq rev ΔS = 0 C V ig d και για C V ig = σταθ. ΔS = CV ig ln P = ds = C V ig d 0 13

Ειδικές περιπτώσεις Ισοβαρής: ΔS R = 0 C ig P d R Ισόχωρη: ΔS = C V ig ln 0. ή για σταθερή C P ig ΔS = CP ig ln 0. Ισόθερμη: ΔS = Rln P P 0 (μόνο για ιδανικό αέριο). Αδιαβατική και αντιστρεπτή: ΔS = 0 Ισεντροπική. 14

Παράδειγμα 1 ο Να υπολογίσετε την αλλαγή εντροπίας 1 lb αερίου Ν 2 (υποθέστε ιδανική συμπεριφορά) όταν: Συμπιεσθεί αντιστρεπτά και ισοθερμικά από 150 σε 200 psia σε θερμοκρασία 600 F (Διαδρομή 1-2). Θερμανθεί αντιστρεπτά και ισόβαρα από τους 600 F στους 1200 F υπό πίεση 200 psia (Διαδρομή 2-3). Ψυχθεί αντιστρεπτά σε σταθερό όγκο μέχρι η πίεση να πέσει στα 96 psia (Διαδρομή 3-4). Συμπιεσθεί αδιαβατικά στην πίεση 150 psia(διαδρομή 4-5). Θερμανθεί αντιστρεπτά σε 150 psia μέχρι που ο όγκος να γίνει πάλι V 1 (διαδρομή 5-1). R=1,987 Btu/ (lb-mol) R MB (N2)=28 Cp(N2)=7,09 Btu/(lb-mol)R Σχήμα 5. Παράδειγμα 1 ο, Πηγή: Sussman, 1972. 15

Λύση 1 ου Παραδείγματος 16

Παράδειγμα 2 ο Έχουμε 2 δεξαμενές θερμότητας με θερμοκρασίες H και την άλλη C. Θερμότητα Q μεταφέρεται από το θερμό στο κρύο. Ποια η ολική αλλαγή εντροπίας; Σχήμα 6. Μεταφορά θερμότητας μεταξύ δυο δεξαμενών, πηγή: Smith et al., 2005. Άρα για την μη αντιστρεπτή αυτή μεταβολή ΔS ολ >0. Πότε ΔS ολ 0; Κάθε διεργασία μη αντιστρεπτή θερμικά έχει σαν αποτέλεσμα ΔS ολ >0 με ΔS ολ 0 ΜΟΝΟ αν γίνεται θερμικά αντιστρεπτά. 17

Μαθηματική διατύπωση του 2 ου νόμου Σχήμα 7. Μη αντιστρεπτή αδιαβατική διεργασίας, πηγή: Smith et al., 2005. Κάθε διεργασία συντελεί στην αύξηση της ολικής εντροπίας του σύμπαντος. ΔS ολ 0 μόνο για αντιστρεπτή διεργασία. Δεν είναι δυνατή διεργασία για την οποία η ολική εντροπία να μειώνεται (Δs ολ <0).. 18

Θερμική μηχανή και εντροπία Σχήμα 8. Θερμική μηχανή και εντροπία, σχήματα και μαθηματικές εξισώσεις, πηγές: Smith et al., 2005; Sussman, 1972. 19

Παράδειγμα 3 ο Χαλύβδινο καλούπι (C p =0,5 kj kg 1 K 1 ) μάζας 40 kg σε θερμοκρασία 450 C ψύχεται σε 150 kg λαδιού (C p =2,5 kj kg 1 K 1 ) αρχικά στους 25 C. Αν δεν υπάρχουν απώλειες θερμότητας να υπολογίσετε την αλλαγή εντροπίας α) του καλουπιού, β) του λαδιού και γ) και των δύο μαζί. 20

Παράδειγμα 3 ο Λύση (1) Πρέπει να βρούμε την τελική θερμοκρασία μετά την επίτευξη θερμικής ισορροπίας: 1 ος νόμος: Ε ολ = 0 Ε καλουπ + Ε λαδι = 0 Q καλουπ + Q λαδι Q καλουπ = Q λαδι Τ ΔΗ P = 2 C P d = Q P = C P Τ 2 Τ Τ 1 1 =C P Q καλουπ = m καλουπ C P(καλ) Τ 2 Τ 1 = 40 0,5 Τ 2 450 = Q λαδι = m λαδι C P λαδ Τ 2 25 = 150 2,5 Τ 2 25 20Τ 2 9000 = 375Τ 2 + 9375 395Τ 2 = 18375 Τ 2 = 46,52 C 21

Παράδειγμα 3 ο Λύση (2) Τ 2 α) καλούπι : S t = dq rev = Τ 1 Τ 2 mc P d Τ = mc 2 d P = mc Pln Τ 2 = 40 0,5 ln 273,15+46,52 Τ = 1 Τ 1 273,15+450 16,33kJ K 1 Τ 1 β) (λάδι): S t = mc P ln Τ 2 = 150 2,5 ln 273,15+46,52 = 26,13kJ K 1 Τ 1 273,15+25 t t γ) Ολική: S καλούπι + S λαδι = 16,33 + 26,13 = +9,8kJ K 1 (Πηγή: Smith et al., 2005). 22

Βιβλιογραφία Smith, J. M., Van Ness, H. C. & Abbott, M. M. (2005). Introduction to Chemical Engineering hermodynamics. McGraw-Hill, USA. Sussman, M. V. (1972). Elementary hermodynamics. Addison- Wesley Publishing Company Inc., USA. 23

Τέλος Ενότητας