0107

Technika cieplna I ZADANIA

PIERWSZA ZASADA TERMODYNAMIKI

Przykładowe sformułowania:

>    Jeżeli układ znajduje się w słanie ustalonym energia doprowadzona równa się wyprowadzonej.

>    Skonstruowanie perpełuum mobile pierwszego rodzaju jest niemożliwe.

BILANS ENERGII:

ogólny zapis:

o

ił AE,

lub w stanie ustalonym: E = E

^t~d

Najważniejsze sposoby doprowadzania energii do układu

>    moc elektryczna

>    praca mechaniczna

>    struga czynnika (entalpia)

>    ciepło

Energia układu jest sumą jest sumą makroskopowych energii kinetycznej i potencjalnej oraz tzw. energii wewnętrznej układu:    E_u - E_k + E_p + U

Ciepło całkowite pobrane przez czynnik:

T.

Qi-2 = G }c • dr = g • cf; ■ V, - r,) =    ■ <j, - r„) - cf; • <r, - r_G)]

c - pojemność cieplna właściwa (ciepło właściwe): zależy od rodzaju ciała, temperatury i warunków ogrzewania ciała; dla gazów doskonałych nie zależy od temperatury, stąd q_1-2 = c • (7₂ -7,)

w przypadku gdy c zmienia się z temperaturą: jeżeli znana jest zależność opisująca zmianę c w funkcji

Ti

temperatury; q₁₂ = jc ■ dT

T_t

jeżeli dostępne są stabelaryzowane wartości średniej pojemności cieplnej właściwej w funkcji temperatury w zakresie od pewnej temperatury początkowej T₀ ciepło pobrane przez jednostkową ilość substancji wyznaczyć

można ze wzoru:    <7₁₂ = cf* -(7₂ -7,) = cf ■ (7₂ - 7₀) - c£ ■ (7, - 7₀)

analogicznie obliczyć można molową pojemność cieplną właściwą (Mc) oraz molowe ciepło właściwe (Mq)

Energia strugi substancji (entalpia):

E_f =l_c = Gi_c =G(i + ~w² + g-H)

gdzie i_c oznacza tzw. całkowitą entalpię właściwą będącą sumą entalpii oraz energii kinetycznej i potencjalnej czynnika; energię kinetyczną i potencjalną zazwyczaj pomija się, jeżeli czynnik jest gazem, prędkość nie przekracza 40 m/s, a różnica wysokości 80 m

i oznacza entalpię właściwą, będącą sumą właściwej energii wewnętrznej u i tzw. pracy przetłaczania p-v -entalpię właściwą obliczyć można m.in. ze wzoru definicyjnego (równanie Gibbsa):    i - U + p -v

Praca mechaniczna:

>    praca bezwzględna (związana ze zmianą objętości):

>    praca użyteczna:

>    praca techniczna (związana ze zmianą objętości):

*1-2

jpdV

V,

Lut =^1-2 ~PJ^V2 -V,)

L_t=-fV-dp = L_U2+p_:V_i-p₂V₂

Pi

Bilanse energii dla przypadków szczególnych.

przemiana elementarna.    dq_c - du + p ■ dv — di -V • dp

układ zamknięty:    Q,_₂ = U₂ -U^ + L,_₂ = /₂ - /, + L_t

idealna maszyna przepływowa Q₁₂ -1₂ - l_y + L_t

Instytut Techniki Cieplnej, Wydział Inżynierii i Środowiska, Politechnika Śląska, Gliwice