FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG Tema for forelesningen var studiet av noen viktige reversible prosesser som involverer ideelle gasser.

Like dokumenter
Figur 1: Isoterm ekspansjon. For en gitt temperatur T endrer trykket seg langs den viste kurven.

SAMMENDRAG AV FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG

KJ1042 Øving 3: Varme, arbeid og termodynamikkens første lov

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

Reversible prosesser: Termisk likevekt under hele prosessen Langsomt og kontrollert. [H&S] Kap.11. (1. hovedsetning.) Kretsprosesser.

Løsningsforslag til øving 6

Fysikk for ingeniører. 11. Termiske egenskaper. Løsninger på blandede oppgaver. Side 11-1

HØGSKOLEN I STAVANGER

T L) = H λ A T H., λ = varmeledningsevnen og A er stavens tverrsnitt-areal. eks. λ Al = 205 W/m K

Oppsummering - Kap. 5 Termodynamikkens 2. Lov

DET TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE FAKULTET

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

Løysingsframlegg kontinuasjonseksamen TFY 4104 Fysikk august 2011

Arbeid = kraft vei hvor kraft = masse akselerasjon. Hvis kraften F er konstant og virker i samme retning som forflytningen (θ = 0) får vi:

Spørretime TEP Høsten Spørretime TEP Høsten 2009

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Mandag 6. desember 2010 Tid: kl. 09:00-13:00

EKSAMEN I FY1005 og TFY4165 TERMISK FYSIKK: LØSNINGSFORSLAG

Retningen til Spontane Prosesser. Prosessers Retning

EKSAMENSOPPGAVE. Fagnr: FO 443A Dato: Antall oppgaver:

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2012 Løsninger

gass Side 1 av 5 NORGES TEKNISK NATUR- VITENSKAPELIGE UNIVERSITETET INSTITUTT FOR KJEMISK PROSESSTEKNOLOGI

Spesial-Oppsummering Høsten 2009 basert på Innspill fra Studenter

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Tirsdag 9. desember 2008 Tid: kl. 09:00-13:00

Retningen til Spontane Prosesser

Termofysikk: Ekstraoppgaver om varmekapasitet for gasser og termodynamikkens 1. lov uke 47-48

gass Faglig kontakt under eksamen/fagleg kontakt under eksamen: Professor Edd A.Blekkan, tlf.:

Oppgave 1 V 1 V 4 V 2 V 3

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4120 TERMODYNAMIKK 1 Mandag 17. desember 2012 Tid: kl. 09:00-13:00

Repetisjonsoppgaver kapittel 5 løsningsforslag

2. Termodynamikkens lover Termodynamikkens 1. lov Energiutveksling i form av varme og arbeid Trykk-volum arbeid

A 252 kg B 287 kg C 322 kg D 357 kg E 392 kg. Velg ett alternativ

Løsningsforslag til øving 10

TFY4106 Fysikk Eksamen 17. august V=V = 3 r=r ) V = 3V r=r ' 0:15 cm 3. = m=v 5 = 7:86 g=cm 3

Løsningsforslag til ukeoppgave 7

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Fuktig luft. Faseovergang under trippelpunktet < > 1/71

De viktigste formlene i KJ1042

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: Kje-1005 Termodynamikk og Kinetikk Dato: Torsdag 6.juni 2013 Tid: Kl 09:00 14:00 Sted: Teorifagbygget, hus 1, plan 3

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

Løsningsforslag eksamen TFY desember 2010.

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Termodynamikk ΔU = Q - W. 1. Hovedsetning = Energibevarelse: (endring indre energi) = (varme inn) (arbeid utført)

Løsningsforslag til midtveiseksamen i FYS1001, 26/3 2019

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i:kje-1005 Termodynamikk og kinetikk Dato: Torsdag 05. juni 2014 Tid: Kl 09:00 14:00 Sted: Teorifagbygget, hus 1, plan 2

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

SIO 1027 Termodynamikk I Noen formler og uttrykk som er viktige, samt noen stikkord fra de forskjellige kapitler,, Versjon 25/

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Kontinuasjonseksamen august 2010

GEO1030: Løsningsforslag kap. 5 og 6

r+r TFY4115 Fysikk Eksamenstrening: Løsningsforslag

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 8. august 2009 Tid:

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf BOKMÅL. EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk

4.2. Prosesser ved konstant volum Helmholtz energi

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2011 Løsninger

Løsningsforslag til øving 5

Flervalgsoppgave. Kollisjoner. Kap. 6. Arbeid og energi. Energibevaring. Konstant-akselerasjonslikninger REP

Eksamen TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

Løsningsforslag til ukeoppgave 6

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Kretsprosesser. 2. hovedsetning

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

Løsningsforslag for øvningsoppgaver: Kapittel 7

a) Stempelet står i en posisjon som gjør at V 1 = m 3. Finn det totale spesikte volumet v 1 til inneholdet i tanken. Hva er temperaturen T 1?

Kap Termisk fysikk (varmelære, termodynamikk)

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl mandag 7. august 2017 Bokmål

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

Løsningsforslag til øving 4

9) Mhp CM er τ = 0 i selve støtet, slik at kula glir uten å rulle i starten. Dermed må friksjonskraften f virke mot venstre, og figur A blir riktig.

Fysikkolympiaden Norsk finale 2019 Løsningsforslag

Løsningsforslag: Kontinuasjonseksamen TFY4115, august 2008

Repetisjonsforelsening GEF2200

x=1 V = x=0 1 x x 4 dx 2 x5

Spørretime TEP Våren Spørretime TEP Våren 2011

Oppsummering av første del av kapitlet

METEROLOGI= Læren om bevegelsene og forandringene i atomosfæren (atmosfæren er lufthavet rundt jorden)

Prosessteknikk eksamen 22/5-99. Løsningsforslag

EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 måndag 15. august 2011 Tid:

Termisk fysikk består av:

Folkevandringstelling

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TEP 4115 TERMODYNAMIKK 1 Lørdag 21. mai 2011 Tid: kl. 09:00-13:00

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

Eksamen TFY4165 Termisk fysikk kl torsdag 15. desember 2016 Bokmål

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

- Kinetisk og potensiell energi Kinetisk energi: Bevegelses energi. Kinetiske energi er avhengig av masse og fart. E kin = ½ mv 2

Språkform: Bokmål Navn: Truls Gundersen, Energi og Prosessteknikk Tlf.: (direkte) / (mobil) / (sekretær)

NTNU Institutt for Termisk Energi og Vannkraft

Til slutt skal vi se på termodynamikkens 2. hovedsetning, som gir retningslinjer for hvilken vei prosesser kan gå.

KJ1042 Grunnleggende termodynamikk med laboratorium. Eksamen vår 2013 Løsninger

Norsk finale Fasit

Spørretime TEP Høsten 2012

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK 2 Onsdag 22. mai 2013 Tid:

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Quiz fra kapittel 4. Convection. Høsten 2016 GEF Klimasystemet

Løysingsframlegg TFY 4104 Fysikk Hausten 2009

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen FY1005/TFY4165 Termisk fysikk kl torsdag 6. juni 2013

dp ρ L D dp ρ v V Både? og v endres nedover et rør, men produktet er konstant. (Husk? = 1/V). Innsatt og med deling på V 2 gir dette:

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

Transkript:

FORELESNING I TERMODYNMIKK ONSDG.03.00 Tema for forelesningen var studiet av noen viktige reversible prosesser som involverer ideelle gasser. Følgende prosesser som involverte ideelle gasser ble gjennomgått:. Reversibel kompresjon ved konstant trykk. Reversibel trykkendring ved konstant volum 3. Reversibel isoterm kompresjon 4. Reversibel adiabatisk kompresjon MERK! Selv om vi her bare betrakter kompresjonsprosesser, vil de samme utledninger gjelde for ekspansjonsprosesser. rosess : Reversibel kompresjon ved konstant trykk Denne prosessen kan tenkes å foregå slik: En gass i en sylinder utstyrt med et stempel komprimeres under reversible betingelser, dvs. at ex = int =. For at trykket skal holde seg konstant under kompresjonen, må temperaturen senkes i takt med volumreduksjonen ( = nrt/ = konstant, dvs. at forholdet T/ må være konstant). Denne totale temperaturendring kan betraktes som en overgang fra ett punkt på en isoterm til ett punkt på en annen isoterm, dvs. at vi i figuren under går fra punkt til : T -isoterm (starttemperatur) T -isoterm (sluttemperatur) rbeid som utføres er: w d nrt nrt rev = = ( ) = ( ) = nr( T T ) Siden T er større enn T (varme må fjernes for å holde konstant trykk under kompresjonen), betyr dette at w rev er positiv, m.a.o. arbeid utføres på systemet. Endringen i indre energi er: U = q p + w rev hvor q p = H = C (T -T ). Da T < T ser vi at q p er negativ systemet avgir varme til omgivelsene. er Ola Rønning, IU, -000

i kan nå sette opp følgende uttrykk for endringen i den indre energien: U = q p + w rev = H + w rev = C (T -T ) + nr(t -T ) = (C -nr)(t -T ) = C (T -T ) = q v (Husk: C = C + nr) i har nå kommet frem til at U = q v = C T (for konstant C, C ), et resultat vi allerede kjenner fra før!!! rosess : Reversibel trykkendring ved konstant volum rosessen kan tenkes å skje ved at trykket i et konstant volum gass endres ved at temperaturen i gassen endres. i kan eksempelvis betrakte en prosess der temperaturen i en gass reduseres fra T til T mens volumet holdes konstant. I figuren er dette ensbetydende med vertikal overgang fra T -isotermen til T -isotermen: T -isoterm (starttemperatur) T -isoterm (sluttemperatur) Siden volumet er konstant, blir det ikke utført noe arbeid; w rev = 0. Endringen i den indre energien blir da: U = q v = C (T -T ) i ser at q v er negativ; systemet avgir varme til omgivelsene! Sammenhengen mellom entalpi og indre energi er gitt ved: H = U + () hvor () = ( - ) = nr(t -T ) Innsatt i uttrykket for entalpiendringen gir dette: H = U + () = C (T -T ) + nr(t -T ) = (C + nr)(t -T ) = C (T -T ) = C T Dette uttrykket kjenner vi igjen fra før: H = C T!!! er Ola Rønning, IU, -000

rosess 3: Reversibel isoterm kompresjon I denne prosessen komprimeres gassen reversibelt mens temperaturen holdes konstant. Endringer i trykket vil da skje langs en isoterm hvor /. For at temperaturen i gassen skal holdes konstant under kompresjonen, er vi avhengig av at varmeoverskudd fjernes fra systemet. rosessen som utføres er illustrert i figuren under. T-isoterm (konstant temperatur) rbeidet som utføres i den isoterme kompresjonen er (husk at T er konstant): w d nrt d rev = = = nrt = nrt rbeidet er her en positiv størrelse, altså utføres det et arbeid på systemet. For en isoterm prosess er nødvendigvis U = H = 0: U = q + w rev = 0 q = -w rev = nrtln Siden er mindre enn, så er q negativ. Dette betyr at systemet avgir varme til omgivelsene! er Ola Rønning, IU, -000 3

rosess 4: Reversibel adiabatisk kompresjon I denne prosessen skjer kompresjonen uten varmeutveksling med omgivelsene, dvs. q = 0. Dette innebærer at både trykk og temperatur i systemet vil øke under kompresjonen. Som utgangspunkt for kompresjonen starter vi i et punkt på T -isotermen. Deretter utfører vi kompresjonen og ender opp i et punkt på T -isotermen (legg merke til at T > T, > ). Fra figuren ser vi at den adiabatiske trykk-volum-kurven stiger brattere enn tilfellet er for de isoterme trykk-volum-kurvene. diabat: / γ T -isoterm (sluttemperatur) T -isoterm (starttemperatur) Sammenhengen mellom endring i indre energi, arbeid og varme er gitt som: du = dq + dw dq = du + d = 0 (dw = -d) i benytter oss videre av at du = C dt og = nrt du + d = C dt + nrt. Innsatt i likningen over får vi: d = 0 C dt T + nrd = 0 Det siste uttrykket kan integreres (antar at C ikke avhenger av temperaturen): C T T dt T nr d T + = 0 C + nr = 0 T Siden C C = nr, C = nc,m og C = nc,m kan vi skrive: C T + ln ln = 0 T T T ( C C ) = C, + ( C, C, ) m m m T C C m, m, T ln ln ln ( ) ln 0 + = T C + γ = T m, Her er γ C C m, m,, denne brøken er nødvendigvis større enn (C,m > C,m ). er Ola Rønning, IU, -000 4

i stokker litt om på det siste uttrykket og tar den inverse logaritmen: T = T ( γ ) T = T Temperaturen for en ideell gass kan uttrykkes i form av T = /nr. Dette gir: T T = = = Det siste uttrykket kan (for en gitt mengde gass) også skrives som: γ = γ = konstant lternativt: γ Uttrykket kalles den adiabatiske tilstandslikningen for en ideell gass. Dette uttrykket kan sammenliknes med uttrykket for en isoterm prosess (oyles lov), der. Siden γ er større enn, vil adiabaten ha en brattere kurve enn isotermen (se figuren). γ γ γ rbeidet som utføres i den adiabatiske kompresjonen: U = w (siden q = 0) U = C (T -T ) = w Med dette forelesningssammendraget er kapittel i læreboka gjennomgått! er Ola Rønning, IU, -000 5