Termodynamika - dział fizyki zajmujący się przemianami energii w toku procesów fiz i chem. Układ - ściśle określony obiekt badań oddzielony od otoczenia za pomocą rzeczywistych lub myślowo wyodrębnionych osłon. Rodzaj układu jest określony przez właściwości osłony.

Układ otwarty - jeśli możliwy jest przepływ materii przez granicę między ukł a jego otoczeniem.

Układ zamknięty - jeśli niemożliwy jest przepływ.

Oba te ukł mogą wymieniać energię z otoczeniem.
Układ izolowany - jest układem zamkniętym, który nie ma ani mechanicznego, ani termicznego kontaktu z otoczeniem.

Parametry stanu - wartości makroskopowe za pomocą których opisujemy stan termodynamiczny. Ich wartość można określić za pomocą pomiaru, bez znajomości historii układu. Parametry:

1. intensywne - temp, ciśnienie, objętość własna - ich wartość nie zależy od wielkości układu i nie zmieniają one swej wartości po podzieleniu układu jednorodnego na części.

2. ekstensywne - objętość, energia - zależą od wielkości układu i podlegają prawu sumowania.

3. niezależne - ich znajomość wystarcza do wyznaczenia wszystkich innych parametr stanu.

4. funkcje stanu - parametry nie należące do niezależnych. Entalpia, entropia, energia wewn.

Układ znajduje się w stanie równowagi termodynamicznej, jeżeli parametry stanu tego układu nie ulegają zmianom, o ile nie występują oddziaływania zewnętrzne.

Przemiana termodynamiczna - przejście układu przez kolejne stany równowagi.

Odwracalna - jeśli możliwe jest przywrócenie stanu początkowego układu i otoczenia.

Nieodwracalna - jeśli powyższe jest niemożliwe.

Energia wewnętrzna układu (U) - jest składnikiem jego energii całkowitej (E_u) E_u= E_k + E_p + U ,gdzie
E_k - e.kinetyczna ukł, E_p - e.potencjalna układu.

Stanowi sumę energii oddziaływań międzycząstecz i wewnątrz cząstecz oraz energii ich ruchu cieplnego.

Entalpia (I) - suma energii wewnętrznej i pracy przetłaczania wykonanej przeciwko ciśnieniu.

I = U + pV , gdzie V - całkowita objętość układu,
p - bezwzględne ciśnienie statyczne.

Wzrost entalpii można przyrównać do ciepła dostarczonego pod stałym ciśnieniem: ΔI=Q=c_p·Δt, gdzie c_p - ciepło właściwe pod stałym ciśnieniem.

I Zasada Termodynamiki - ciepło (Q) doprowadzone do układu w dowolnym procesie powoduje zmianę energii wewnętrznej (ΔU) oraz wykonanie pracy (L) Q = ΔU + L

Entropia (S) - miara molekularnego nie uporządkowania układu. Zmiana entropii jest równa ilości ciepła (ΔQ) dostarczonego lub odprowadzonego z ukł podczas przemiany odwracal podzielonej przez temp ukł (T): ΔS = ΔQ / T

Wielkości fiz dot całkowitej ilości czynnika termodynamicznego - dużą literą, np. ciepło Q [kJ], entalpia I [kJ]. Wielkości odniesione do 1kg czynnika termodynamicznego noszą nazwę właściwych - małą literą, np. q [J/kg], i [kJ/kg].

PARA WODNA - najczęściej stosowany w technice nośnik ciepła. W procesach utrwalania żywności mamy do czynienia z usuwaniem z przetwarzanych surowców wody poprzez jej odparowanie.

WODA: s.stały (lód), ciekł (woda),gaz (para wodna)

Topnienie - ze stanu lodu do stanu wody, wymaga doprowadzenia ciepła.

Krzepnięcie - proces odwrotny do topnienia.

Parowanie - ze stanu ciekłego w stan gazowy.

Skraplanie (kondensacja) - odwrotn do parowania.

Stan skupienia zależy od warunków zewnętrznych - ciśnienia i temperatury.

WYKRES FAZOWY DLA WODY:

Krzywe równowagi przecinają się w tzw. punkcie potrójnym (P), który odpowiada wartościom ciśnienia i temperatury dla przypadku współistnienia wody w 3 fazach. Parametry tego punktu:

temperatura - 273,16 K (0,01ºC)

ciśnienie - 610,47 Pa

Krzywa parowania jest ograniczona od góry przez punkt krytyczny K, gdzie gęstość pary wodnej jest równa gęstości wody i zanika granica rozdziału obu faz. Powyżej temperatury krytycznej woda w fazie ciekłej nie istnieje. Parametry punktu K:

temperatura - 647,27 K (374,12ºC)

ciśnienie - 22,112 MPa

Para nasycona - para będąca w równowadze termodynamicznej z cieczą wrzącą. Po całkowitym odparowaniu cieczy powstaje para nasycona sucha o tej samej temperaturze, co wrząca ciecz. Ten punkt, w którym zanikają ostatnie krople cieczy - jest nazywany punktem rosy.

Para nasycona wilgotna (mokra) - mieszanina pary nasyconej suchej i wrzącej cieczy o tym samym ciśnieniu - obszar między punktem pęcherzyków a punktem rosy.

Stopień suchości pary (x) - określa udział masowy pary nasyconej suchej w parze wilgotnej:
x = m” / m_p , gdzie m” - masa pary nasyconej suchej, m_p - masa pary wilgotnej (całkowita masa pary).

Podczas przejścia od stanu wody wrzącej (punkt pęcherzyków) do stanu pary nasyconej suchej (punkt rosy) pobierane jest ciepło - ilość ciepła pobrana przez 1kg czynnika w trakcie tego procesu nazywa się ciepłem parowania (r) r = i” - i' [kJ/kg].

Ciepło parowania zależy od temp parowania, czyli od ciśnienia nasycenia.

1kg pary nasyc mokrej - x kg pary nasyconej suchej o objętości właściwej v” oraz (1 - x) kg cieczy o objętości właściwej v'.

OBJĘTOŚĆ WŁAŚC PARY NASYC.MOKREJ:

v = (1 - x) v' + x v” = v' + x (v” - v') [m³/kg]

v' = 0,001 m³/kg

ENTALPIA [kJ/kg]

i = (1 - x) i' + x i” = i' + x (i” - i')

ENTROPIA [kJ/kg·K]

s = (1 - x) s' + x s” = s' + x (s” - s')

ENERGIA WEWNĘTRZNA [kJ/kg]

u = (1 - x) u' + x u” = u' + x (u” - u')

---