• Układ termodynamiczny-

• Jest to substancja wypełniająca część przestrzeni ograniczoną powierzchnią materialną lub abstrakcyjną. Układ wymieniający substancję z otoczeniem nazywamy otwartym , a nie wymieniający- zamkniętym

• Otoczenie- jest to reszta przestrzeni pozostała poza rozpatrywanym układem.

• Czynnik termod.- jest to substancja biorąca udział w procesie termodynamicznym

• Parametry termod. Są to wielkości charakteryzujące stan układu lub czynnika, do których poznania nie jest wymagana” historia” układu , nie musi być znany stan poprzedni , ani droga osiągnięcia stanu aktualnego.

• Przemiana termodyn.- jest zjawiskiem stanowiącym ciągłą zmianę stanów od stanu początkowego do końcowego.

Przemiana odwracalna- to taka przemiana, kiedy możliwy jest powrót do stanu początkowego układu i otoczenia. Jeżeli którykolwiek z warunków nie jest spełniony, to przemiana nie jest odwracalna.

Obieg termodynamiczny- jest to zespół przemian charakteryzujący się identycznością stanu początkowego i końcowego.

Masa - jest właściwością materii decydującą o bezwładności i grawitacyjnym oddziaływaniu sił.

Siła - F jest wielkością fizyczną , której oddziaływanie na masę swobodną powoduje jej przyspieszenie zgodnie z równaniem Newtona F=M*a

Ciśnienie -p -jest to stosunek siły ,działającej prostopadle na powierzchnię do tej powierzchni p=F/S

Temperatura -T jest parametrem stanu określającym zdolność do przekazywania ciepła.

Objętość -V wielkość określająca część przestrzeni zajętą przez substancję

Ciepło jest wielkością energetyczną, która stanowi formę przekazywania energii między układami o różnych wartościach temperatury, nie jest ono funkcją stanu, lecz funkcjonałem drogi przejścia między dwoma stanami

Ciepło właściwe jest to ciepło odniesione do jednostki masy i temperatury c=dq/dT. Ciepło całkowite określamy ze wzoru

• Gazy

Ciśnienie - definiujemy jako stosunek siły do powierzchni p=F/S gaz znajdujący się w naczyniu zamkniętym , wywiera ciśnienie na jego ścianki. Ciśnienie to pochodzi od siły uderzeń cząstek gazu o ścianki naczynia. Dla jednej cząstki o masie Mc poruszającej się wewnątrz naczynia z prędkością w możemy napisać równanie Newtona -Mcdw=Fd w którym dw oznacza zmianę prędkości w czasie d w razie napotkania przeszkody na którą cząstka podziała z siłą F. Jeżeli w m³ znajduje się n cząsteczek o prędkości wirowania w to dla każdej cząstki można napisać równanie opisujące zderzenia sprężyste , jeżeli odpowiednio przyjmiemy średnią wartość siły F i scałkujemy to otrzymamy 2Mcw₁=F₁ . Po odpowiednim przekształceniu i założeniu że wyrażenie Mcw²/2 określa energię kinetyczną cząstki. Ostatecznie korzystając z tego że zderzenia drobin są sprężyste i brak jest wymiany energii z otoczeniem wówczas pV= const jest to prawo Boyle'a-Mariottre'a.

• Równanie stanu Clapeyrona

Prawo Gay Lucassa mówi, że przy stałym ciśnieniu gazu stosunek objętości gazu do jego temperatury jest wielkością stałą V/T=const

Wykorzystują c to możemy zapisać ogólną postać równania gazu jako pv=RT R wielkość stała dla danego gazu i nosi nazwę szczególnej stałej gazowej. Po pomnożeniu obu stron równania przez masę czynnika M otrzymamy pV=MRT równanie to można sprowadzić do jednego kilomola czynnika pV=RT

V - objętość kilomola gazu

- masa kilomola

Korzystając z prawa Avogarda, że przy jednakowych warunkach czyli przy jednakowym ciśnieniu i temperaturze znajduje się tyle samo cząsteczek niezależnie od rodzaju gazu wówczas R=(P_NV/T_N )=8315(J/kmol*K)

Wielkość R=R_ jest nazywany ogólną stałą gazową , za pomocą której możemy policzyć szczególne stałe gazowe dla rozmaitych gazów w. równania R=8315/

• Energia kinetyczna- drobin i gazów stanowi podstawowy składnik energii wewnętrznej. Korzystając z równania

• pV=2/3N(M_cw²/2)

• Odliczamy średnią EK cząstki

• M_cw²/2=3/2R/N *T

• Po oznaczeniu k=R/N otrzymamy (k stała Boltzmana ) (Mcw²/2)=(3/2)kT Z równania wynika że średnia energia kinetyczna gazu jest proporcjonalna do jego temperatury. Gaz doskonały definiujemy jako pozbawiony sił przyciągania. Z tego powodu E W sprowadza się tylko do E K ruchu postępowego cząstek i jest funkcją tylko temperatury. Gazy półdoskonałe i rzeczywiste charakteryzują się złożoną budową. W kinetycznej teorii gazów przyjmuje się założenie o całkowitej przypadkowości ruchu cząstek .W myśl tej zasady gaz jednoatomowy składa się z trzech stopni swobody ponieważ E K takiego gazu wynosi 3/2kT na jeden stopień swobody przypada więc e_k1=1/2kT Energia kinetyczna N cząstek zawartych w 1 kmol gazu E_k=j/2RT.

• 1 Zasada Termodynamiki

Jest szczególnym przypadkiem zasady zachowania energii.

W cylindrze znajduje się gaz, który odbywa dowolną przemianę. Podczas przesunięcia 1-2 zostało udzielone gazowi z zewnątrz ciepło Q_z1-2­­ i jednocześnie gaz wykonał pracę zewnętrzną L_z1-2.

E­_u=Q_z1-2-L_z1-2

Równanie Q_z1-2­=U₂-U₁+L_z1-2 nazywamy równaniem pierwszej zasady termod. Zapisanym za pomocą ciepła zewnętrznego i pracy zewnętrznej.

-pierwsza postać

ciepło dostarczone do układu jest równe sumie przyrostu energii wewnętrznej tego układu i wykonanej przez ten układ pracy absolutnej. Q_1-2­=U₂-U₁+L_1-2

Jeżeli pracę absolutną wyrazimy za pomocą równania

L_1-2=L_t1-2-p₁V₁+p₂V₂ otrzymamy

-druga postać Q_1-2­=I₂-I₁+L_t1-2

ciepło dostarczone do układu jest równe sumie przyrostu entalpii układu i wykonanej przez ten układ pracy technicznej.

Praca absolutna-jest to praca jaką wykonuje czynnik termodynamiczny ekspandując od objętości V₁ do objętości V₂

Praca techniczna- jest to pojęcie wynikające z pojęcia pracy absolutnej, dotyczy tylko przypadku maszyny przepływowej , tj. Pracującej w ukł. Otwartym, przy wymianie czynnika termicznego .Jest to więc praca absolutna pomniejszona o pracę przetłaczania czynnika.

Energia wewnętrzna- jest funkcją stanu ciała. Oznacza się ją literką U i mierzy w J lub kJ. E. W. Jest energią cząstek tworzących substancję układu i składa się z wielu elementów. Jako ważniejsze składniki uważamy:

-energię ruchu postępowego , obrotowego drobin

-energię ruchu drgającego atomu w drobinie

-energię przyciągania drobin

-energię chemiczną

-energię jądrową.

W termodynamice nie uwzględnia się wszystkich jej składowych, przyjmuje się że zależy od temperatury , objętości i ciśnienia. Dla gazu doskonałego E.W. zależy tylko od temperatury. W trakcie procesów energia może zmieniać swoją wartość o przyrost energii wewnętrznej.-U_1-2=U₂-U₁ gdzie U_2,U₁- energia wewnętrzna czynnika w stanie 1i2.

Entalpia-w termodyn. , w obliczeniach , spotyka się często sumę u+pv i z tego względu oznaczono ją oddzielnym

symbolem „ i ” i nazwano entalpią. Entalpia jest także znamieniem stanu, gdyż zarówno „ u ” jak i „p” oraz „v”, są znamionami stanu. Równanie i=u+pv nazywamy równaniem def. entalpii. Dla gazu doskonałego u=c_vT a pv=RT więc i=(c_v+R)T, czyli dla gazu doskonałego wzór określający entalpię przyjmuje postać i=c_pT.

Entropia. Rozpatrując całkę kołową tzw. całkę Clausiusa

można wykazać , że wartość określonej całki dQ/T nie zależy od drogi całkowania. Istnieje więc dla każdego ciała funkcja S , której różnica S₂-S₁=₁² dQ/T. Funkcję tę nazywamy entropią. Wzór określający entropię właściwą gazu doskonałego przyjmuje postać s=c_vlnT+Rlnv+const. Funkcja s jest określona dla określonego T i v, czyli entropia jest określona, gdy jest określony stan ciała, jest więc znamieniem stanu. Jednostką miary dla entropii właściwej jest kJ*kg^-1*K^-1.

Wzory definicyjne entropii

S=c_vlnT/T₀+RlnV/V₀

S=c_plnT/T₀+Rlnp/p₀

S=c_vlnp/ p₀+R₀lnV/V₀

Wzory na ciepło: Q_1-2=₁² Tds

Q_1-2=m₁² Tds

Mieszaniny gazów- rozpatrując mieszaniny , przyjmując następujące oznaczenia; M - masa mieszaniny Mi - masa i-tego składnika V- objętość mieszaniny V1 objętość i-tego składnika pi - cićnienie i-tego składnika. Mieszanina gazów może być określona przez udziały masowe lub objętościowe poszczególnych składników - -dział masowy i-tego składnika mi=Mi/M

- udział objętościowy i-tego składnika ui= Vi/V

Przemiana izochoryczna- Linię odwzorowującą przemianę izochoryczną nazywamy izochorą V=const L_V1-2=₁²pdv=0 praca techniczna przemiany L_tV1-2= --₁²Vdp=V(p₁-p₂) Ciepło przemiany izochorycznej na podst. I z.t. wyniesie Q_v1-2=U­_2­-U₁ lub q_V1-2=­₁²mc_Vdt

Przemiana izobaryczna- p=const Przemianę izobaryczną możemy realizować na przykład w cylindrze z ruchomym tłokiem. Na skutek ogrzewania gazu objętość wzrasta od V₁ do V₂ a temperatura od t₁ do t₂ wykonana przez gaz praca absolutna wynosi L_P1-2= ₁²pdV= p(V₂-V₁)

Praca techniczna L_TP1-2=-_1­²Vdp=0 ciepło przemiany izobarycznej Q_P1-2=I­₂-I₁ lub Q­_P1-2=₁²mc_PdT

Przemiana izotermiczna T=const

Jeżeli gaz zwiększa swoją objętość a chcemy aby jego temperatura pozostała niezmieniona to należy go odpowiednio dogrzewać. Praca absolutna L_T1-2 = ₁²pdV aby obliczyć całkę należy znaleźć zależność p=p(V) dla T = const przyjmujemy że mamy do czynienia z gazem doskonałym lub pół doskonałym dla którego pV=mRT gdy T,m,R są stałe to pV = const czyli L_T1-2 = const₁²dV/V co oznacza L_T1-2=p₁V₁lnV₂/V₁ lub L_T1-2=p₁V­₁ln p₁/p₂

Praca techniczna

Ponieważ V= const/p więc L_T1-2 =p₁V₁ln p₁/p₂ z porównania wynika że dla gazu półdoskonałego i doskonałego praca absolutna równa się technicznej

Ciepło przemiany izotermicznej

Q_T1-2=U₂-U₁+ L_T1-2 dla gazów doskonałych i półdoskonałych U=U(T) czyli dla stałej temperatury U₂-U₁=0 czyli Q_T1-2=L_T1-2=p₁V₁lnp₁/p₂

Przemiana adiabatyczna

Dla przemiany adiabatycznej beztarciowej q_1-2=0 , dq=0 stosując odwzorowanie przemiany adiabatycznej otrzymujemy 0=du+pdv poneważ jest to dla gazów doskonałych i półdoskonałych po zróżniczkowaniu równania pv=RT otrzymamy dT=1/T(pdv+vdp) kożystając że du =c_VdT oraz c_V+R=c_p otrzymamy 0= c_Pdv/c_Vv+ dp/p po podstawieniu c_P/c_V=k i zcałkowaniu otrzymamy pv^K=const lub pV^K =const' równania te nazywamy równaniami adiabaty a ”k” wykładnikiem adiabaty po zlogarytmowaniu lnp + k lnv = const

Praca absolutna przemiany adiabat.

Z równania adiabaty możemy napisać p=const/V^K po wstawieniu ogólnego wzoru na pracę w miejsce „p” otrzymamy po przekształceniach L_ad1-2=1/k-1(p₁V₁-p_2­v₂) kożystając z rownania adiabaty i Clapeyrona

Otrzymamy L_ad1-2=mR/k-1(T₁-T₂)

Praca techniczna przemiany adiabatycznej

Kożystając z równania adiabaty w stopniu k otrzymamy p^1/KV=const

Stąd L_Tad1-2=-₁²Vdp co po przekształceniach da nam L_{T ad1-2} =k/k-1(p­₁V₁-p₂V₂) ciepło właściwe przemiany c_ad=0

Przemiana politropowa-charakteryzuje się tym, że podczas realizacji przemiany ciepło właściwe

zostaje wielkością stałą.

• Przemianą politropową nazywamy taką przemianę dla której zależność p od V da się przedstawić równaniem

• pV^N =const

Praca absolutna przemiany

L_n1-2=₁²pdV

Po przekształceniach otrzymamy równanie w postaci L_N1-2=mR/n-1(T₁-T₂)

Praca techniczna przemiany

Korzystając z zależności V= const/p^1/N otrzymamy wzór na pracę L_t1-2=n/n-1=(p₁-p₂)

Ciepło właściwe przemiany

Zgodnie z równaniem przystosowanym do przemiany politropowej c_NdT= du+pdv zakładając że mamy do czynienia z gazem doskonałym lub pół doskonałym i różniczkując równanie clapeyrona otrzymamy zależność 0=vdp+ c_P­-c_N/c_v - c_N pdv co w konsekwencji da się sprowadzić do postaci c_N=c_v k-n/1-n ze wzoru tego wynika że ciepło właściwe przemiany politropowej gazu doskonałego dla którego c_V i k są stałe też jest stałe, dla gazu półdoskonałego ciepło właściwe przemiany jest funkcją temperatury

Ciepło przemiany Q_n1-2 =U₂-U_1­+L_n1-2 albo Q_N1-2=₁²mc_NdT

• Druga zasada termodynamiki

• Nie jest możliwe zbudowanie perpetuum mobile drugiego rodzaju.Jest to silnik lub prawobieżne urządzenie obiegowe, pracujące ze sprawnością obiegu równą jedności. Ze wzoru =L_ob./Q_ob⁺ określającego sprawność obiegu wynika, że sprawność osiągnie jedność, gdy ciepło chłodzenia podczas obiegu będzie równe zeru. Inaczej sformułowana II z.t. Clausius: Ciepło nie może samorzutnie przechodzić z ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej. Przekazanie ciepła od ciała o temperaturze wyższej wymaga kompensacji i może nastąpić w obiegowym urządzeniu lewobieżnym. Dopuszczając graniczny przypadek przekazywania ciepła bez różnicy temp. Między ciałami możemy powiedzieć, że zbudowanie perpetuum mobile II rodzaju byłoby możliwe, gdyby było możliwe chłodzenie czynnika obiegowego ciałem o temp. 0K. Matematycznym sformułowaniem II z.t. jest zasada wzrostu entropii : w rzeczywistym systemie ciał mogą zachodzić tylko takie zjawiska, którym towarzyszy wzrost entropii systemu tych ciał.

• Obiegi termodynamiczne.

Przemianę w której stan końcowy pokrywa się z początkowym nazywamy obiegiem. Przykładem może być linia zamknięta. Rozróżniamy obiegi prawobieżne silnikowe gdy na wykresie stan przemieszcza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara i lewobieżne chłodnicze-przemieszcza się przeciwnie.

Obiegi prawobieżne: praca obiegu prawobieżnego jest dodatnia tzn. z urządzenia realizującego taki bieg czerpiemy pracę, praca ekspansji jest większa od pracy kompresji w obiegu tym ciepło grzania jest także dodatnie. Między ciepłem a pracą istnieje zależność

Q_1-2=U₂-U­₁+L_1-2 co po przekształceniach da, że ciepło obiegu jest równe pracy obiegu

Q_ob.=L_ob. Do grzania podczas obiegu używamy paliw lub energii. Sprawność w sensie ogólnym jest to stosunek efektów do nakładów. Z silnika lub urządzenia obiegowego otrzymujemy pracę, a musimy przekazywać ciepło, czyli sprawnością będzie stosunek pracy do dodatniej części ciepła obiegu

_ob=L_ob./Q_ob⁺. Sprawność będzie tym większa im mniejsze będzie ciepło chłodzenia a większe ciepło grzania.

Obiegi lewobieżne. Celem obiegu jest uzyskanie Q_ob⁺ czyli skutku chłodniczego albo wydajności chłodniczej Q_chł . Ogrzewając czynnik obiegowy w niskich temp. uzyskujemy wychłodzenie komory chłodniczej. Aby chłodzenie odbywało się w sposób ciągły musimy napędzać urządzenie chłodnicze, dostarczać moc czyli praca obiegu jest ujemna. Sprawnością chłodzenia  obiegu chłodniczego nazywamy stosunek skutku chłodniczego do wziętej ze znakiem przeciwnym pracy obiegu.  =Q_chł /-L­_ob. Minus wprowadzamy aby sprawność była liczbą dodatnią.

Zjawiska odwracalne i nieodwracalne

Zjawiskami odwracalnymi nazywamy taki , w których możliwy jest powrót wszystkich ciał biorących udział w nich od stanu początkowego, bez pozostawienia trwałych zmian w otoczeniu tych ciał. Rozpatrując zjawisko przekazywania ciepła między dwoma ciałami o różnych temperaturach T₁i T­_2.

Grzanie ciała o temperaturze niższej przez ciało o temp. wyższej nie jest zjawiskiem odwracalnym, co jest zgodne z II zasadą termodynamiki

Dławienie - jest to proces w którym zachodzi nieodwracalna przemiana energii ekspansji na ciepło wydzielone przez tarcie.

Jeżeli kanał jest izolowany od otoczenia to w czasie przepływu czynnika między przekrojami a i b nie zachodzi wymiana ciepła z otoczeniem, tzn q_a-b=0. Można zatem napisać równanie I z.t.dla tego układu q_a-b=i_b-i_a+ l_{t a-b}=0

• Dławienie jest procesem izentalpowym. Entropia a właściwie jej przyrost może być miarą nieodwracalności procesów w układach odosobnionych.

• III zasada termodynamiki

Dla innych niż standardowe warunków przebiegów reakcji wpływ ciśnienia na pracę max można przedstawić za pomocą wzoru [∂L_max/∂p]_T=V czyli praca max wzrasta ze wzrostem ciśnienia, jeżeli podczas reakcji kontrakcja jest ujemna. Jeżeli podczas reakcji nie ma kontrakcji (V=0) to ciśnienie nie wpływa na powinowactwo chemiczne, a gdy kontrakcja V >0 wówczas powinowactwo zmienia się ze wzrostem ciśnienia. Wpływ temp. na pracę max ∂L_max/∂T=∂I_p/∂T-T∂S_p/∂T-S_p co po przekształceniach można zapisać za pomocą entalpii swobodnej _p=I_p+T∂/∂T , równanie to opisuje wpływ temp. na powinowactwo chemiczne i jest matematycznym zapisem prawa Gibbsona-Helmholtsa.

W temperaturach bliskich 0 K nie tylko praca maksymalna jest równa entalpii reakcji, ale że linie L_max i I_p mają wspólną styczną. Dla substancji skondensowanych równość I_p= L_max obowiązuje aż do temp. około 100 - 500 K.

Na podstawie ∂ L_max/∂T= - S_p możemy powiedzieć, że dla reakcji chemicznych przebiegających w T= 0K S_po=0 czyli że entropie produktów i substratów są wtedy sobie równe. Jest to 3 zasada termodynamiki.

-Postulat \Plancka

Planck przyjął że entropia każdego ciała jednorodnego o skończonej gęstości maleje do zera gdy obniżamy jego temp. do 0K

Postulat Plancka nie jest stwierdzeniem a priori, lecz wynika z rozważań kwantowo-statystycznych. Doskonały kryształ w 0K ma tylko jeden mikrostan i ze statystycznego obliczenia entropi wynika S=0 jeżeli rozważania dotyczą tylko zmian w powłoce elektronowej.

Rozszerzalność objętościowa - ciał ( a więc także liniowa i powierzchniowa ) dąży do zera gdy T→0 co potwierdza doświadczenie. Podobnie można wykazać że przewodność cieplna i elektryczna w pobliżu 0K zdąża do zera co także potwierdza doświadczenie. Znika także wpływ ciśnienia na entropie.

Para wodna

Ciecz ogrzewana przy pewnych parametrach zaczyna zmieniać swój stan skupienia na gazowy. Dostarczenie ciepła przy parametrach zwanych parametrami parowania powoduje „wyrywanie się” cząstek z cieczy i tworzenie się swobodnie poruszających cząstek w stanie gazowym. Ciepło dostarczone jednemu kilogramowi cieczy do całkowitej zmiany stanu skupienia na gazowy jest nazywany ciepłem parowania - r

Obydwa procesy są możliwe do realizacji dwukierunkowej

(topnienie- krzepnięcie , parowanie - skraplanie)

Jeżeli wodę zaczniemy ogrzewać (dostarczamy do niej ciepło) to temp. jej będzie wzrastać ale tylko do chwili rozpoczęcia intensywnego parowania(wrzenia)

Osiąga ona wówczas tzw. temp. wrzenia. Dalsze dostarczanie ciepła powoduje odparowywanie cieczy ale temperatura pozostaje bez zmiany: rośnie natomiast intensywnie objętość. Tłok zamykający izobarycznie naczynie przesuwa się ku górze.Sytuacja taka będzie się utrzymywać do chwili wyparowania całej objętości cieczy. Od ukończenia parowania rozpoczyna się dalszy wzrost temperatury ogrzewanej już teraz pary wodnej.

Dla zagadnień energetycznych najważniejsze jest zjawisko przemian fazowych zachodzących podczas przejścia od stanu ciekłego do stanu gazowego i odwrotnie. Temperature tych przemian dla danego ciśnienia określa prawa linia równowagi fazowej , tzw. linia nasycenia . Zaczyna się ona w punkcie potrójnym a kończy w punkcie krytycznym K.

Aby rozróżnić stany dwufazowe wprowadza się pojęcie stopnia suchości pary X

Stopień suchości pary jest to stosunek ilości pary nasyconej suchej m_pns do ilości pary nasyconej wilgotnej (mokrej)

m_pnw. Ilość pary nasyconej wilgotnej jest sumą ilości m_pns i cieczy nasyconej m_cn .

Przez pojęcie para nasycona wilgotna rozumiemy parę zawierającą ciecz o temp. nasycenia( stan w cylindrze III )

Para nasycona sucha to para nie zawierająca cieczy o temperaturze nasycenia ( stan w cylindrze IIII)

Para nasycona wilgotna składa się z pary nasyconej suchej i nasyconej cieczy tj. cieczy o temperaturze nasycenia.

Dla określenia stanów pary przegrzanej tj. takiej pary której temp. t_p jest wyższa od temp. nasycenia dla danego ciśnienia, wprowadza się stopień przegrzania _

Jest to stosunek temp. do temp. nasycenia dla danego ciśnienia pary. Para jest tym silniej przegrzana im większą wartość ma stopień przegrzania. Dla pary nasyconej suchej stopień przegrzania jest = 1 , dla pary przegrzanej stopień >1.

Przemiany dla pary wodnej

-izobaryczna:

W układzie p-v przebieg izobary wyznacza linia p= idem (bez względu na rodzaj czynnika termodynamicznego). W obszarze pary wilgotnej dla p=idem musi być także t=t_n=idem co wynika z wykresu p-t. Para przegrzana jest zbliżona właściwościami do gazu doskonałego i przebieg izobary w tym obszarze będzie zbliżony do linii wykładniczej. W obszarze cieczy izobara prawie pokrywa się z linią x=0, lekko tylko odchyla się od niej.

Dla przemiany izobar. zgodnie z 3 z.t. :

Q_p1-2=i₂-i₁

-izochoryczna:

W układzie p-v izochora jest linią pionową i może przecinać tylko raz graniczną linię nasycenia x= 0

Lub x=1 pomijając niewielki obszar w pobliżu temperatury t=4C gdzie może przeciąć dwukrotnie linie x=0. W układzie T-s w obszarze pary przegrzanej właściwościami zbliżonej do gazu doskonałego , przebieg izochory jest zbliżony do linii wykładniczej, bardziej stromej od izobary. W obszarze pary wilgotnej izochora która przecięła jedną z linii granicznych nie może przeciąć drugiej. Podobnie przebiega izochora w układzie i-s.

W obszarze pary wilgotnej przemiana izotermiczna pokrywa się z izobaryczną.W obszarze pary przegrzanej układu p-v przebieg przemiany izotermicznej jest zbliżony do hiperboli równobocznej.

- adiabatyczna:

linia adiabaty w układzie p-v dla pary przegrzanej jest zbliżona do linii określonej równaniem

pv²=const i załamuje się podczas przejścia przez linie graniczne x=0 i x=1; mówimy że zmienia się wykładnik adiabaty. W układzie

T-s i i-s przemiana adiabatyczna beztarciowa jest linią pionową.

-Dławienie

Ekspansję gazów bez wykonanej pracy zewnętrznej nazywamy dławieniem. Rozróżniamy dławienie izoenergetyczne i izentalpowe.

Do określania stanów pary służą wykresy i tablice parowe. Stosuje się zwykle wykres T-s, a zwłaszcza wykres i-s , który jest wycinkiem całości wykresu.

Są dwa rodzaje tablic:

a) dla par nasyconych , gdzie podano parametry stanów leżących na liniach granicznych stopnia x=0 oraz x=1,

b)dla cieczy i par przegrzanych.

Egzergia

Egzergia jest pojęciem łączącym w sobie pierwszą i drugą zasadę termodynamiki. Uwzględnia zarówno zasadę zachowania energii jak i problem jej jakości.

Jeżeli czynnik termodynamiczny posiada entalpię I oraz entropię S , a jego entalpia i entropia w warunkach otoczenia wynoszą I₀ oraz S₀, to wówczas zdolność do wykonania pracy technicznej jest max i zdolność tę nazywa się egzergią czynnika. Egzergię czynnika określa wzór

E=I-I₀(s-s₀). Jednostką egzergii jest J . egzergia jako maksymalna zdolność do wykonania pracy technicznej, może być obliczana nie tylko dla jednorodnego czynnika termodyn.

Egzergia spalania jest procesem nieodwracalnym, ponadto spalaniu towarzyszy nieodwracalny proces oddawania ciepła. Z powodu nieodwracalności powstają straty zewnętrzne procesu spalania , zakłada się że proces spalania jest adiabatyczny, a oddawanie ciepła następuje po jego zakończeniu. Stratę egzergii procesu spalania oblicza się przez bilansowanie egzergii paliwa E_pa, powietrza E _PO i adiabatycznego produktu spalania E_A , po zestawieniu Q_w =Ia-I_PA-I_P0

Wilgotne powietrze-mieszanina powietrza suchego i pary wodnej,

przy czym para może być przegrza

na, nasycona lub wilgotna, tzn. w powietrzu wilgotnym może występować mgła. Jednym z założeń do rozważań powietrza wilgotnego jest zachowanie się obu składników, jak gazy doskonałe, które między innymi spełniają prawo Daltona,tzn. ciśnienie całkowite powietrza wilgotnego p jest sumą ciśnień cząstkowych powietrza suchego p_p i pary wodnej p_w: p=p_p+p_w. W celu uporządkowania rozważań wprowadza się kilka

definicji: a)powietrze nasycone-występuje wówczas, gdy ciśnienie cząstkowe pary wodnej jest równe ciśnieniu nasycenia w danej temp.

b)punkt rosy-stan nasycenia powietrza, tzn. stan, przy którym przy ochładzaniu pojawia się mgła;

c)wilgotność bezwzględna-ilość

(masa)pary wodnej(w kg)zawartej w 1m powietrza wilgotnego. Jest ona równa gęstości pary wodnej przy ciśnieniu cząsteczkowym pary wodnej ρ_w zawartej w objęto

ści V powietrza wilgotnego, w temp. tego powietrza. Na podstawie równania stanu można zapisać: ρ_w=P_w/(R_wT); d)wilgotność względna-stosunek wilgotności bez -względnej do maksymalnej wilgotności bezwzględnej występującej w warunkach nasycenia: =ρ_w/ρ_wn;p_w=ρ_wR_wT;

p_wn=ρ_wnR_wT; =ρ_w/ρ_wn=p_w/p_wn;

e)stopień zawilżenia- stosunek masy wilgoci w powietrzu(w kg)

do masy powietrza suchego(w kg

x=M_w/M_p; f)stopień nasycenia-

stosunek aktualnej wartości stop

nia zawilżenia x do maksymalnej

zawartości pary w powietrzu x_max

=x/x_max; jeżeli wilgotne powie

trze zajmuje objętość V, to znajdująca się w nim woda ma gęstość:

ρ_w=M_w/V, suche zaś powietrze :ρ_p=M_p/V i stąd :x=(ρ_wV)/(ρ_pV)=ρ_w/ρ_p

Maksymalny stopień zawilżenia powietrza: x_max=ρ_wn/ρ_po -gdzie

ρ_wn-gęstość pary wodnej w powietrzu w warunkach nasycenia,ρ_po-gęstość powietrza suchego w warunkach nasycenia pary wodnej. Po podstawieniach mamy:=(ρ_wρ_po)/

(ρ_wnρ_p)=(ρ_po/ρ_p),wyrażając gęstość powietrza za pomocą równania stanu: =(ρ_po/ρ_p), zgodnie z prawem Daltona :=[(p-p_wn)/(p-p_w)]. Przy niezbyt wysokiej temp.

. Jeżeli założymy, że powietrze wilgotne jest mieszaniną gazów doskonałych(powietrza suchego i pary wodnej)to zastępcza masa cząsteczkowa wilgotnego powietrza: μ=μ_pu_p+μ_wu_w-gdzie:u_p-udział objętościowy powietrza suchego

u_w- udział objętościowy wody; po podstawieniu u_p=(p_p-p_w)/p,u_w=p_w/p

i obliczeniu μ_p=28,95, μ_w=18 mamy: μ=28,95-10,85(p_w/p)Znając

μ liczymy stałą gazową wilgotnego powietrza:R=8315/μ.Entalpia

właściwa powietrza wilgotnego -entalpia odniesiona do 1 kg powie

trza suchego, tzn. do (1+x)kg po

wietrza wilgotnego. Entalpia właściwa będzie zatem sumą entalpii 1kg powietrza suchego i x kg pary wodnej, przy czym entalpia pary wodnej jest sumą ciepła parowania r i ciepła przegrzania c_pwt, a więc: i=c_ppt+x(r+c_pwt) gdzie:c_pp=1,012 kJkg^-1K^-1(ciepło właściwe powietrza suchego przy stałym ciśnieniu)

c_pw=1,93 kJkg^-1K^-1(ciepło właści-

we pary wodnej przy stałym ciśnieniu),r 2500 kJkg ^-1(ciepło parowania wody).W przypadku przesycenia powietrza parą wodną: i=c_ppt

+x_max(r+c_pwt)+x_wc_wt;

x_max- zawilżenie powietrza w warunkach nasycenia, c_w-ciepło właściwe wody ciekłej(c_w=4,19 kJkg^-1K^-1). Pomiary wilgotności względnej dokonuje się za pomocą psychrometrów i higrometrów. Zależność między wilgotnością względną powietrza  a stopniem zawilżenia x można wyprowadzić pod założeniem, że powietrze wilgotne zachowuje właściwości gazu doskonałego. Ostatecznie otrzymuje się zależność: x=0,622[(p_wn)/

(p-p_wn)] lub =xp/[p_wn(x+0,622)]

II) Wykres i-x Molliera.

Ze względu na złożoność zależności entalpii i stopnia zawilżenia powietrza, wygodnie jest posługiwać się wykresem i-x, na którym naniesione są linie stałej temperatury, stałej wilgotności względnej i dodatkowo stałej entalpii. Wykres wykonany jest w ukł. ukośnokątnym dla rozrzedzenia przebiegu poszczególnych krzywych. Wykresy i-x wykonuje się dla określonego ciśnienia powietrza, zazwyczaj dla

p=735,6 Tr = 0,98 Mpa

III)Nawilżanie powietrza można sprowadzić do szczególnego przypadku mieszania się dwóch strumieni powietrza wilgotnego i wody. Równanie (i_m-i)/(x_m-x)=i_w pokazuje, że nawilżanie jest w ukł. i-x zobrazowane linią prostą, której współcz. kierunkowy: ∂i_m/∂x_m=i_w

Proces nawilżania powietrza jest procesem towarzyszącym przy suszeniu różnych substancji i nie musi zwiększać wilgotności względnej powietrza. Zależy to od entalpii nawilżającej wody(pary wodnej).IV)Ogrzewanie i chłodzenie powietrza wilgotnego bez wymiany masy musi się odbywać przy stałym stopniu zawilżenia x. Proces ten na wykresie i-x będzie więc zobrazowany linią prosta pionową. Przemiana taka występuje w powszechnie stosowanych procesach suszenia, gdzie po podgrzaniu powietrza następuje jego nawilżanie wodą odparowująca z suszonego materiału. Mechanika płynów. Równanie Bernouliego, ciągłości strugi. Pojęcie płynu obejmuje dwa stany skupienia: ciekły i gazowy. Ciecz ch-zuje się tym, że zachowuje objętość nie zachowując kształtu. W mechanice płynów ciecze traktuje się jako nieściśliwe. Gaz jest płynem ściśliwym, jego objętość może ulegać dużym zmianom pod wpływem zmian ciśnienia i temperatury. Ch-czną

cechą odróżniającą ciecze od gazów jest to, że gazy zajmują całą objętość zbiornika, ciecze nato

miast tylko część, tworząc tzw. powierzchnię swobodną w zbiorniku nie całkowicie napełnionym lub otwartym. Jeżeli nie występuje powierzchnia swobodna cieczy i można pominąć ściśliwość gazu to prawa rządzące ich ruchem i równowagą są identyczne. Płyny można podzielićna: a)nieściśliwe-o stałej gęstości(tak traktuje się ciecze), b)nielepkie-o współcz. lepkości =0, c) niepolarne - nie mające zdolności akumulowania momentów skręcających, d)ciecze doskonałe-wyidealizowane, spełniające warunki a),b).W mechanice płynów występują 3 rodzaje sił działających na element płynu:

a)siły masowe-zewnętrzne oddziaływujące na płyn, stanowiące pole sił np. siła grawitacji, siła masowa działająca na objętość V o gęstości ρ.(4.1)

b)siły bezwładności-określone zgodnie z prawem Newtona (4.2)

gdzie W-wektor prędkości ruchu elementu dV, dW/d-wektor przyspieszenia. Wektor W można zapisać: W=iu+jv+kw. c)siły powierzchniowe-oblicza się na powierzchniS obejmującej objętość V (4.6):

p-siła powierzchniowa odniesiona do jednostki powierzchni .Siły te wywołują naprężenia normalne i styczne. Komplet naprężeń w przestrzennym ukł. prostokątnym jest macierzą, w której na przekątnej są ułożone naprężenia normalne, a na pozostałych pozycjach odpowie

dnie naprężenia styczne. Dla płynów niepolarnych macierz ta jest symetryczna, a dla płynów nielepkich przekątna. (4.7)

Dla ruchu przestrzennego mamy do czynienia z wieloma elementami deformacji, w rezultacie czego powstaje cały tensor deformacji:

(4.10)

Lepkość dynamiczna jest cechą fizyczną płynu wyrażającą jego zdolność przenoszenia naprężeń statycznych. Jej wymiarem jest: []=kgm^-1s^-1. Lepkość kinematyczna -lepkość dynamiczna odniesiona do gęstości:=/ρ [m²s^-1].

II)Równanie ciągłości. Jest analitycznym wyrażeniem prawa zachowania masy. Rozpatrując masę M., znajdującą się w objętości V otoczonej powierzchnią S, możemy ją przedstawić-ze względu na jej niejednakową gęstość w całej objętości-równaniem: (4.12)

Ze względu na to, że zwiększenie masy w objętości V musi być równe masie dopływającej do objętości poprzez powierzchnię S można napisać równanie: (4.17)

Równanie to jest poszukiwanym równaniem ciągłości ruchu napisanym dla skończonej objętości V otoczonej powierzchnią S. Po zróżniczkowaniu otrzymuje się równanie ciągłości dla punktu: (4.19)

Dla przepływu ustalonego ∂p/∂=0

i wówczas div(ρW)=0. Jeżeli płyn jest nieściśliwy tzn. ρ=const zarówno w czasie, jak i w przestrzeni to: divW=0. Pola przepływu spełniające powyższe równanie są nazywane polami bezźródłowymi. Przykładem zastosowania równania ciągłości może być opis przepływu (ustalonego w czasie) płynu przez przewód, który ostatecznie można opisać wzorem:

(4.30)

jeżeli wprowadzimy wielkości średnie ρ₁W₁ i ρ₂W₂ to równanie sprowadzi się do postaci:

ρ₁W₁S₁=ρ₂W₂S₂=const lub ogólnie ρWS=const co jest forma równania ciągłości napisanego dla dowolnego przekroju przewodu bezźródłowego w stanie ustalonym

Ta stała wielkość przedstawia masowe natężenie przepływu rozpatrywanego płynu. Równanie ciągłości może być zastosowane również dla węzłów przewodów, gdzie łączy się wiele przewodów o różnych przekrojach Si, w których płynie płyn z prędkościami Wi, wówczas(4.34):

Po przekształceniach dochodzimy do równania ciągłości dla węzła w ustalonym stanie przepływu(4.35):

gdzie: n-liczba przewodów dochodzących do węzła. Równanie to jest analogiczne do I prawa Kirchhoffa dla obwodów elektr.

III)Równanie Bernoulliego-płyn nielepki spełnia warunki dla tzw. przepływu potencjalnego. Jest to równoznaczne z tym, że pole prędkości W jest polem bezwirowym - rotW=0. Równ. Bernoull. dla ruchu ustalonego W²/2 - U +P/ρ

=const lub dla grawitacyjnego pola sił masowych: U=-gz przy ρ=const.

Plazma i procesy w plazmie. Plazmą nazywamy gaz zawierający nośniki ładunków elektr. w postaci dodatnich jonów i ujemnych elektronów o odpow. koncentracji. Jest ona mieszaniną jonów, elektronów i cząstek obojętnych, a jako całość jest elektrycznie neutralna tzn. w jednostce objętości znajduje się w przybliżeniu taka sama liczba cząstek dodatnich i ujemnych. n_c=n_e+n_j+n_n (n_nn_j), n_c-liczba cząstek w jednostce obj.; n_e-koncentracja elektronów; n_j- koncentracja jonów; n_n- koncentracja cząstek obojętnych. Plazma jest quazi-neutralna, ponieważ możliwe jest powstanie w niej lokalnych zakłóceń neutralności. Zjonizowany gaz można nazwać plazmą jeżeli ma odpow. duży stopień jonizacji: x=n_e/(n_n+n_j). Przestrzenny rozkład cząstek naładowanych w plazmie w otoczeniu pojedynczego ładunku elementarnego jest opisany rozkładem Maxwella-Boltzmanna: a)dla jonów n_j=nexp[-q_e/kT]

b)dla elektronów n_e=nexp[q_e/kT]

-potencjał plazmy[V]; k-stała Boltzmanna[JK^-1]; T-temp[K]; Równanie potencjału pola w plazmie (r)=(q_e/4)(e/r)^-r/rD ; gdzie: r_D-promień Debye'a (promień ekranowania); (6.26)

Jeżeli promień Debye'a jest mały w porównaniu z promieniem R zakreślającym objętość zajmowaną przez gaz zjonizowany, to gaz ten można nazwać plazmą. Dla r_D<R gaz jest plazmą, a dla r_D>R występują zaburzenia quasi-neutralności

elektrycznej, więc graniczną wartością będzie r_D=R.

Powyższe obl. promienia Debye'a zostały przeprowadzone dla plazmy dwuskładnikowej, złożonej z elektronów i jonów o jednakowych koncentracjach. Dla plazmy wieloskładnikowej złożonej z cząstek o koncentracjach n_i i ładunkach q_i promień jest okr: (6.28)

Podobnie liczbę Debay'a można uzależnić od parametru plazmowego γ : (6.46)

Plazma, która ma stałą temp. w całej obj. nosi nazwę plazmy izotermicznej i jest pojęciem wyidealizowanym. W praktyce w plazmie należy wyróżniać co najmniej dwie wartości temp.: temp. elektronów Te i jonów Tj. plazma wytworzona w warunkach laboratoryjnych i technicznych ma temp. elektronów Te znacznie większą od temp jonów Tj.

Otrzymywanie plazmy - podstawowym sposobem jest jonizacja gazu. Rozróżnia się cztery podstawowe sposoby jonizacji gazu: jonizację zderzeniową, fotojonizację, jonizację cieplną i powierzchniową. a)jonizacja zderzeniowa- jest realizowana za pomocą pola elektr. wolne elektrony pod wpływem pola elektr. są przyśp. I zależnie od drogi swobodnej rozpędzają się do prędk.: (6.63)

a po podst. q_e=1,602*10^-19C i m_e=9,1095*10^-31kg otrzymuje się w_e=5,93*105*U; gdzie U-napięcie[V]; w_e- prędkość końcowa elektronu[ms^-1] b)fotojonizacja- polega na pochłanianiu przez atomy kwantów energii świetlnej, przy czym dla zajścia jonizacji kwant energii musi być większy od energii jonizacji Ej, tzn. h≥Ej. Po uwzgl. zależności prędkości światła c, częstotliwości oraz długości fali c=, otrzymuje się warunek na długość fali promieniowania jonizującego hc/E_j a po podst.za stałą Plancka h=6,6262*10^-34[Js] oraz prędk. światła c=2,9979*10⁸ [ms^-1] (6.69)

gdzie Ej- energia jonizacji [eV]

c)jonizacja cieplna-obejmuje wszystkie procesy jonizacyjne związane ze stanem termicznym. gazu. Odgrywa tu więc rolę jonizacja zderzeniowa spowodowana

ruchem cieplnym jonów, elektro

nów i cząstek obojętnych. Jonizacja cieplna będzie występować dopiero w temperaturze 10⁴ K. Rozwój tej jonizacji uzyskuje się przez podnoszenie temp. gazu. Przy niższych temp. w procesie

jonizacji cieplnej przeważa fotojonizacja. W miarę podwyższa

nia temp. coraz większe znaczenie

zaczyna mieć jonizacja zderzeniowa, powodowana głównie przez elektrony. Przy b. wysokich temp. prawdopodobieństwo jonizacji elektronowej maleje, a rolę zaczynają odgrywać bezpośrednie zderzenia między cząstkami dużymi. d)jonizacja powierzchniowa -dotyczy zjawisk zachodzących na powierzchni tzw. elektrody metalowej. Aby elektrony walencyjne mogły opuścić powierzchnię metalu muszą mieć energie kinetyczną ≥ pracy wyjścia elektronu - musi być spełniony dla elektronu warunek:(m_ew_e² )/2 ≥E_wy

=q_e_wy ;gdzie:_wy-potencjał wyjścia [V], E_wy-praca wyjścia elektronu [eV] . Energia potrzebna do uwolnienia elektronów z powierzchni metalu może być dostarcza

na do elektrody na drodze ogrzewania, napromieniowania, pola elektrycznego, bombardowania powierzchni cząstkami.

Uzyskiwany strumień elektronów nosi nazwę prądu emisji i określony jest równaniem Richardsona-Dushmanna:

j_e=AT²exp(-q_e_wy/kT);gdzie:A-uniwersalna stała dla wszystkich metali(A=1,2*10⁶[Am^-2K^-1]),j_e-gęstość prądu elektronowego

[Am^-2], T-temp. powierzchni elektrody[⁰K]

Wymiana ciepła przy stanach nieustalonych -wymiana ciepła między dwoma obszarami polega na tym, że energia jednego obszaru o wyższej temp. zmniejsza się na korzyść zwiększenia energii drugiego obszaru o niższej temp. Wymiana ciepła jest ustalona, gdy rozkład temp. w rozpatrywanym ukł. i natężenie wymiany ciepła są stałe w czasie. W procesie nieustalonej wymiany natomiast rozkład temp., oraz natężenie wymiany ciepła ulegają zmianie w czasie. Istnieją różne sposoby wymiany ciepła: przewodzenie(kondukcja); unoszenie(konwekcja); promieniowanie(radiacja).

I) przewodzenie ciepła w stanie ustalonym-prawo Fouriera: (5.1)

Gdzie q-wektor jednostkowego natężenia przepływu ciepła[Wm^-2] -przewodność cieplna[Wm^-1K^-1] t-temp.[K]. Przewodność cieplna zależy od rodzaju i parametrów ciała, a przede wszystkim od temperatury. Dla większości ciał stałych i cieczy można przyjąć, że zależność (t) jest prostoliniowa: =₀(1+bt); _o-przewodność cieplna materiału w temp. t₀=0[C]. Dla uproszczenia przewodz. ciepła rozpatrywane jest w ukł. jednowymiarowym tzn. zmiana temp. następuje tylko wzdłuż jednej współrzędnej, a dla dwu pozostałych jest wielkością stałą.

II)przewodzenie ciepła w stanie nieustalonym- powoduje, że temp. jest nie tylko funkcją miejsca (x,y,z), ale również funkcją czasu t=f(x,y,z,). Aby opisać taki proces analitycznie można wziąć pod uwagę element ciała o obj. V, wewnątrz którego znajdują się masowe źródła ciepła o wydajności q*_v(Wm^-3). Objętość V otoczona jest powierzchnią zamkniętą S, której elementem jest ds. po stosownych przekształcenia ch i obliczeniach otrzymujemy: (5.41)

Lub używając operatora nabla (5.42)

Równania te są zwane równaniami przewodnictwa cieplnego w ośrodku cieplnie aktywnym z wewnętrznymi źródłami ciepła. t-temp.[K]; -czas[s]; W-wektor prędkości czynnika[ms^-1]; - wsp. przewodzenia ciepła[Wm^-1K^-1]; ρ- gęstość substancji przewodzącej ciepło[kgm^-3]; c-ciepło właściwe subst. przew. ciepło[ Jkg^-1K^-1]; q*_v- wydajność jednostkowa wewnętrznych źródeł ciepła[Wm^-3]

Przeprowadzając dyskusję równania przewodnictwa wyróżnia się szczególne przypadki a)ciało stałe(w bezruchu) W=0 (5.43)

b)ciało stałe, bez wewnętrznych źródeł ciepła q*_v=0 (równ. Fouriera) (5.44)

c)płyn (W0) bez zewn. źródeł ciepła (5.45)

d)stan ustalony ∂t/∂=0 (5.46)

e)ciało stałe(w bezruchu) w stanie ustalonym (5.47)

f)ciało stałe W=0, bez wewnętrznych źródeł ciepła w stanie ustalonym(równ. Laplace'a) ²t=0. Wymiana ciepła między czynnikiem płynnym (ciekłym lub gazowym) a ciałem stałym nazywa się przejmowaniem ciepła. proces ten jest tworzony przez konwekcję (unoszenie) i radiację (promieniowanie) ciepła. konwekcja polega na przenoszeniu ciepła przez przemieszczające się cząstki płynu w kierunku ruchu ciepła. jeżeli przemieszczanie się cząstek płynu następuje pod wpływem warunków normalnych (ruchy grawitacyjne, wynikające z różnic ciężarów właściwych) to mamy do czynienia z tzw. konwekcją naturalną. Gdy natomiast ruch cząsteczek jest wymuszony sztucznie, wówczas jest to konwekcja wymuszona. Przyjmowanie ciepła zależy od wielu czynników, takich jak szybkość ruchu czynnika, temp. czynnika i ciała stałego, gęstości czynnika, jego lepkości, ciepła właściwego itp. Natężenie przejmowania ciepła między czynnikiem płynnym o temp. t_c a ścianką o temp. t_s opisujemy: q*=(t_c-t_s).Przejmowanie ciepła w stanie nieustalonym- równania je opisujące: a)ruch płynu lepkiego Naviera-Stokesa b)ciągłość ruchu c)przewodnictwo cieplne d)przejmowanie ciepła Newtona

Konwekcja swobodna- jej matematycznym opisem są równania :Fouriera; Naviera-Stokesa; ciągłości.

Spalanie -jest procesem szybkiego utleniania połączony z wydzielaniem ciepła. W procesie spalania biorą udział substancje utleniane- składniki paliwa oraz tlen dostarczany przeważnie jako składnik powietrza. Skład paliwa- subst. palna i balast. Subst. palne w paliwach to: węgiel, wodór, siarka. Balast to: popiół i wilgoć, a w paliwach gazowych azot, CO₂ i para wodna. Do rozpoczęcia procesu spalania niezbędne jest podgrzanie paliwa do tzw. temp. zapłonu, która zależy od skł. chem. paliwa. Podział paliw: a)stałe- ich skład określa się przez udziały wagowe(masowe) b)płynne- ciekłe i gazowe. Skład paliw ciekłych podaje się również jako udziały wagowe skł. Skład gazowych podaje się jako udziały objętościowe lub molowe składników. Ciepło spalania- służy do określania ilości ciepła jaką można uzyskać z procesu spalania paliw. Jest to ilość ciepła jaka wydziela się przy spalaniu jednostki masy lub obj. paliwa przy jego całkowitym i zupełnym spalaniu, jeśli wszystkie produkty spalania wracają do temp. początkowej w takim stanie skupienia, w jakim znajdują się w stanie równowagi trwałej. Ciepło spalania paliwa to suma ciepła spalania poszczególnych skł. palnych z uwzgl. ich udziałów w paliwie. Dla danego składu wagowego ciepło spalania:(3.346)

gdzie: Qci-ciepła spalania poszcz. skł. [MJ*Kg^-1], m_i-udziały wagowe skł. Wartość opałowa- określa ilość ciepła uzyskanego z procesu spalania. Jest to ilość ciepła wytworzonego w procesie spalania pomniejszona o ciepło parowania wody zawartej w spalinach Q_w=Q_c-rw_c ;w_c- całko wita ilość wody w spalinach na 1kg spalonego paliwa. Całkowita ilość wody zawarta w spalinach jest sumą wody zawartej w paliwie oraz wody powstałej ze spalania wodoru. Wartość opałową i ciepło spalania można wyznaczyć doświadczalnie za pomocą bomby kalorymetrycznej lub kalorymetru przepływowego. Zapotrzebowanie powietrza do spalania- punktem wyjścia do jego obliczenia jest określenie ilości tlenu niezbędnej do spalenia poszczególnych składników paliwa. Dla paliw stałych i ciekłych zapotrzebowanie tlenu(kmole) do spalenia 1kg paliwa wyraża się:(3.357)

W skład objętościowy powietrza wchodzi: 21%O₂ i 79%N₂. Zapotrzebowanie tlenu wygodniej jest odnosić do jednostki objętości paliwa. Dostęp tlenu do poszczególnych cząstek paliwa w warunkach praktycznych jest tym trudniejszy im większa jest granulacja paliwa. Aby uzyskać spalanie całkowite i zupełne należy dostarczyć powietrze z pewnym nadmiarem. Współczynnikiem nadmiaru powietrza nazywa się stosunek ilości rzeczywistej do teoretycznej powietrza:=L/Lt

Uzyskaną objętość w warunkach normalnych L należy przeliczyć na warunki rzeczywiste p,T zgodnie z równaniem stanu (3.365)

Proces spalania ocenia się na podstawie znajomości składu spalin.do oceny procesu spalania bardzo przydatne są wykresy, m.in. tzw. trójkąt Ostwalda. Przedstawia on w prostokątnym ukł. wsp. zależność [CO₂] od [CO] przy stałym [CO] i  jako parametrach. Wartość wsp. nadmiaru powietrza  przy spalaniu zupełnym i całkowitym można obl. w sposób przybliżony bez korzystania z wykresu Ostwalda. Wsp. nadmiaru powietrza jest bardzo ważnym parametrem regulacji procesu spalania. Utrzymywanie bowiem zbyt dużego nadmiaru powietrza prowadzi do niepotrzebnie dużej objętości spalin, a więc do ucieczki znacznych ilości ciepła do otoczenia wraz z gorącymi spalinami. zbYt mała wartość  powoduje niedostateczne dostarczanie tlenu do spalania, w rezultacie czego w spalinach pojawiają się gazy pełne, przede wszystkim CO, powodując tzw. stratę niezupełnego spalania. Egzergia w procesach spalania - na podst. ogólnej def. egzergii można wyprowadzić pojęcie egzergii paliw. Proces spalania jest nieodwracalny gdyż reakcja chemiczna jest nieodwracalna. Spalaniu towarzyszy również nieodwracalny proces oddawania ciepła z przestrzeni spalania. Z powodu tych dwóch procesów powstają tzw. wewnętrzne straty egzergii. Zakłada się, że proces spalania jest adiabatyczny a oddawanie ciepła następuje po jego zakończeniu. Stratę egzergii oblicza się przez bilansowanie egzergii paliwa Epa , powietrza Epo oraz produktów adiabatycz nego spalania Ea: δEsp=Epa+Epo-Ea .Wartość opałowa paliwa: Qw=Ia-Ipa-Ipo [MJ*kg^-1]; gdzie Ia-entalpia spalin; Ipa-entalpia paliwa; Ipo-entalpia powietrza.

Stratę egzergii spowodowaną nieodwracalną wymianą ciepła między paleniskiem a chłodziwem obl. się: Ewc=Ea-Es-Ew-δEot; gdzie Ea-egzergia spalin ze spalania adiabatycznego; Es- egzergia spalin odprowadzonych z komory spalania ;Ew- przyrost egzergii chłodziwa;δEot- straty egzergii do otoczenia.

---