Tema for forelesningen var Carnot-sykel (Carnot-maskin) og entropibegrepet.

Like dokumenter
C(s) + 2 H 2 (g) CH 4 (g) f H m = -74,85 kj/mol ( angir standardtilstand, m angir molar størrelse)

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

i kjemiske forbindelser 5. Hydrogen har oksidasjonstall Oksygen har oksidsjonstall -2

Seleksjon og uttak av alderspensjon fra Folketrygden

Anvendelser. Kapittel 12. Minste kvadraters metode

Appendiks 1: Organisering av Riksdagsdata i SPSS. Sannerstedt- og Sjölins data er klargjort for logitanalyse i SPSS filen på følgende måte:

At energi ikke kan gå tapt, må bety at den er bevart. Derav betegnelsen bevaringslov.

EKSAMEN Løsningsforslag

Simpleksmetoden. Initiell basistabell Fase I for å skaffe initiell, brukbar løsning. Fase II: Iterativ prosess for å finne optimal løsning Pivotering

Generell likevekt med skjermet og konkurranseutsatt sektor 1

Veiledning til obligatorisk oppgave i ECON 3610/4610 høsten N. Vi skal bestemme den fordeling av denne gitte arbeidsstyrken som

4 Energibalanse. TKT4124 Mekanikk 3, høst Energibalanse

Side 1 av 3/nyn. Kontakt under eksamen: Ivar S. Ertesvåg, tel. (735) EKSAMEN I FAG TEP4125 TERMODYNAMIKK august 2016 Tid:

ØVINGER 2017 Løsninger til oppgaver

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Overlappende delproblemer. Optimalitetsprinsippet

Arbeid og potensiell energi

Magnetisk nivåregulering. Prosjektoppgave i faget TTK 4150 Ulineære systemer. Gruppe 4: Rune Haugom Pål-Jørgen Kyllesø Jon Kåre Solås Frode Efteland

Eksamen ECON 2200, Sensorveiledning Våren Deriver følgende funksjoner. Deriver med hensyn på begge argumenter i e) og f).

Alternerende rekker og absolutt konvergens

TMA4265 Stokastiske prosesser

Sparing gir mulighet for å forskyve forbruk over tid; spesielt kan ujevne inntekter transformeres til jevnere forbruk.

Automatisk koplingspåsats Komfort Bruksanvisning

Oppgave 3, SØK400 våren 2002, v/d. Lund

Arbeid og potensiell energi

Løsningsforslag ST2301 Øving 8

SAMMENDRAG AV FORELESNING I TERMODYNAMIKK ONSDAG

Innkalling til andelseiermøter

Arbeid og potensiell energi

Fleksibelt arbeidsliv. Befolkningsundersøkelse utført for Manpower September 2015

Eksamen i emne SIB8005 TRAFIKKREGULERING GRUNNKURS

Oppgaver. Multiple regresjon. Forelesning 3 MET3592 Økonometri ved David Kreiberg Vår 2011

Fleksibelt arbeidsliv. Befolkningsundersøkelse utført for Manpower September 2015

Fast valutakurs, selvstendig rentepolitikk og frie kapitalbevegelser er ikke forenlig på samme tid

Innkalling til andelseiermøte

X ijk = µ+α i +β j +γ ij +ǫ ijk ; k = 1,2; j = 1,2,3; i = 1,2,3; i=1 γ ij = 3. i=1 α i = 3. j=1 β j = 3. j=1 γ ij = 0.

EKSAMEN I EMNE TEP 4230 ENERGI OG PROSESSTEKNIKK. Lørdag 13. desember Løsningsforslag. h = (1 w) h w h = ( ) MJ/kg = 14.

Bente Halvorsen, Bodil M. Larsen og Runa Nesbakken

IT1105 Algoritmer og datastrukturer

Fourieranalyse. Fourierrekker på reell form. Eksempel La. TMA4135 Matematikk 4D. En funksjon sies å ha periode p > 0 dersom

KJ1042 Øving 5: Entalpi og entropi

Makroøkonomi - B1. Innledning. Begrep. Mundells trilemma 1 går ut på følgende:

Vekst i skjermet virksomhet: Er dette et problem? Trend mot større andel sysselsetting i skjermet

Stivt legemers dynamikk

Løsningsskisse til eksamen i TFY112 Elektromagnetisme,

Felles akuttilbud barnevern og psykiatri. Et prosjekt for bedre samhandling og samarbeid rundt utsatte barn og unge i Nord-Trøndelag

Samfunnsøkonomi andre avdeling, mikroøkonomi, Diderik Lund, 18. mars 2002

EKSAMEN I FAG SIF5040 NUMERISKE METODER Tirsdag 15. mai 2001 Tid: 09:00 14:00

2007/30. Notater. Nina Hagesæther. Notater. Bruk av applikasjonen Struktur. Stabsavdeling/Seksjon for statistiske metoder og standarder

TMA4240/4245 Statistikk Eksamen august 2016

Løsningsforslag øving 10 TMA4110 høsten 2018

Investering under usikkerhet Risiko og avkastning Høy risiko. Risikokostnad prosjekt Snøskuffe. Presisering av risikobegrepet

Sluttrapport. utprøvingen av

TMA4300 Mod. stat. metoder

SIF4012 og MNFFY103 høst 2002: Sammendrag uke 44 (Alonso&Finn )

EKSAMEN ny og utsatt løsningsforslag

TMA4265 Stokastiske prosesser

Norske CO 2 -avgifter - differensiert eller uniform skatt?

(iii) Når 5 er blitt trukket ut, er det tre igjen som kan blir trukket ut til den siste plassen, altså:

Statistikk og økonomi, våren 2017

ECON 2915 forelesning 3. Malthus teori. Befolkningsvekst. Solow-modellen. Malthus teori. Befolkningsvekst i. Solowmodellen. Fredag 6.

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i << >>.

5. Bevegelsesmengde. Fysikk for ingeniører. 5. Bevegelsesmengde og massesenter. Side 5-1

Regler om normalfordelingen

Forelesning nr.3 INF 1411 Elektroniske systemer. Parallelle og parallell-serielle kretser Kirchhoffs strømlov

MA1301 Tallteori Høsten 2014

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesning 17 torsdag den 16. oktober

Eksamensoppgave i TFY4125 Fysikk

Oppsummering Mekanikk. Newtons 2. lov: masse akselerasjon = kraft (total ytre kraft) Posisjon x [m] dx dt. v x. a x () t dt. Hastighet v x [m/s]

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Overlappende delproblemer. Optimalitetsprinsippet

Regler om normalfordelingen

SIF5072 Stokastske prosesser Sde 2 av 6 b) Hva vl det s at en Markov-kjede er rredusbel? Er Markov-kjeden fx n g denne oppgaven rredusbel? Er den aper

Statens vegvesen. Vegpakke Salten fase 1 - Nye takst- og rabattordninger. Utvidet garanti for bompengeselskapets lån.

En teoretisk studie av tv-markedets effisiens

Rapport Benchmarkingmodeller. incentiver

EKSAMEN Ny og utsatt Løsningsforslag

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

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i <<< >>>.

Introduksjon Online Rapport Din trinn for trinn-guide til den nye Online Rapporten (OLR) Online Rapport

10 kmol/s 8,314 kj/(kmol K) 298,15 K 110 kpa. kmol K ,20 ln

Løsningskisse for oppgaver til uke 15 ( april)

Forelesning nr.3 INF 1411 Elektroniske systemer

Sektoromstilling og arbeidsledighet: en tilnærming til arbeidsmarkedet 1

Randi Eggen, SVV Torunn Moltumyr, SVV Terje Giæver. Notat_fartspåvirkn_landeveg_SINTEFrapp.doc PROSJEKTNR. DATO SAKSBEARBEIDER/FORFATTER ANTALL SIDER

Flerpartikkelsystemer Rotasjonsbevegelser

Kopi til. star ovenfor som ønsket effekt gjennom å understreke den vedvarende. fremtiden. tillegg er tre elementer; i

Regler om normalfordelingen

Er verditaksten til å stole på?

Stivt legemers dynamikk

Trykkløse rørsystemer

Forelesning 4 og 5 MET3592 Økonometri ved David Kreiberg Vår 2011

Hva er afasi? Afasi. Hva nå? Andre følger av hjerneskade. Noen typer afasi

Jobbskifteundersøkelsen Utarbeidet for Experis

Referanseveiledning. Oppsett og priming

TALLSVAR. Det anbefales at de 9 deloppgavene merket med A, B, teller likt uansett variasjon i vanskelighetsgrad. Svarene er gitt i <<< >>>.

NOEN SANNSYNLIGHETER I BRIDGE Av Hans-Wilhelm Mørch.

Bente Halvorsen, Bodil M. Larsen og Runa Nesbakken

MoD233 - Geir Hasle - Leksjon 10 2

Dynamisk programmering. Hvilke problemer? Optimalitetsprinsippet. Overlappende delproblemer

Dårligere enn svenskene?

Transkript:

FORELESNING I ERMOYNMIKK ONSG 29.03.00 ema for forelesnngen var arnot-sykel (arnot-maskn) og entropbegrepet. En arnot-maskn produserer arbed ved at varme overføres fra et sted med en øy temperatur ( ) tl et sted med en lavere temperatur ( ). arnot-masknen er en deell type maskn, der en dealgass ekspanderes og komprmeres under ersble forold. Masknens vrkemåte beskrves ved jelp av arnot sykelen. Utgangspunkt for arnot sykelen: betrakter 1 mol deell gass en sylnder utstyrt med et stempel som glr frksjonsløst. ette systemet gjennomgår fre ersble prosesser som tl slutt brnger systemet tlbake tl sn utgangstlstand. e fre prosessene er: 1. Reversbel soterm ekspansjon: I denne prosessen skjer en volumøknng ved konstant temperatur. olumøknngen resulterer et trykkfall systemet. For å olde temperaturen konstant under volumøknngen må varme tlføres systemet ersbelt under ekspansjonen (usk at systemet utfører et postvt arbed på omgvelsene under ekspansjonen. For å kompensere for den energen systemet avgr ved å utføre dette arbedet, må ekstra energ tlføres systemet form av varme for å olde konstant temperatur.) 2. Reversbel adabatsk ekspansjon: I denne prosessen økes volumet under adabatske forold. Sden varme kke kan tlføres systemet under ekspansjonen, så vl temperaturen systemet falle. 3. Reversbel soterm kompresjon: I denne prosessen komprmeres gassvolumet mens temperaturen oldes konstant. For å olde konstant temperatur under kompresjonen må varme fjernes fra systemet (usk at v tlfører gassen energ ved at v utfører et arbed på den under kompresjonen. enne energen må fjernes form av varme for at temperaturen skal være konstant). 4. Reversbel adabatsk kompresjon: I denne prosessen komprmeres gassvolumet under adabatske forold. ette resulterer en temperaturøknng systemet. sse fre prosessene kan llustreres grafsk et trykk-volum dagram (se neste sde). ser at prosessene fører oss tlbake tl utgangspunktet, dvs. at systemet gjennomgår en komplett sykel. Per Ola Rønnng, IU, -2000 1

dabat P -soterm dabat -soterm Fgur 1: rykk-volum dagram som vser arnot sykelen rnn 1 ersbel eksoterm ekspansjon: beveger oss langs -sotermen fra punkt tl punkt. rykket systemet faller det volumet øker. Sden prosessen er soterm: U + w 0 -w nr ln ser er at vl være postv ( > ),, m.a.o. tlføres varme tl systemet! rbedet utført på systemet, w, beregnes slk: ln nr ln w Pd nr d nr rnn 2 ersbel adabatsk ekspansjon: beveger oss fra punkt tl punkt langs adabaten. I prosessen ser v at trykket faller det volumet øker. Samtdg faller temperaturen fra tl (v ender m.a.o. opp på -sotermen). Sden prosessen er adabatsk er 0, dvs. U w rbedet som utføres på systemet er da: w U ( - ) I tllegg gr den adabatske tlstandslknngen: Per Ola Rønnng, IU, -2000 2

rnn 3 ersbel soterm kompresjon: beveger oss langs -sotermen fra punkt tl punkt. rykket systemet øker det volumet reduseres. Sden prosessen er soterm: U + w 0 -w nr ln ser er at vl være negatv ( < ), m.a.o. avgs varme fra systemet! rbedet utført på systemet, w, beregnes slk: ln nr ln w Pd nr d nr rnn 4 ersbel adabatsk kompresjon: beveger oss fra punkt tlbake tl punkt langs adabaten. I prosessen ser v at trykket øker det volumet reduseres ytterlgere. Samtdg øker temperaturen fra tl (v ender opp på -sotermen). Sden prosessen er adabatsk, er 0, dvs. U w rbedet som utføres på systemet er da: w U ( - ) I tllegg gr den adabatske tlstandslknngen: Komplett sykel setter sammen de enkelte delprosessene tl en komplett sykel. Sden v ar beveget oss tlbake tl startlstanden betyr det at den totale endrngen den ndre energen, U, må nødvendgvs være lk null (U er en tlstandsfunksjon som bare avenger av start- og sluttlstanden!) U tot + w tot 0 tot - w tot en totale (netto) varmemengden, tot, fnner v ved å summere den varmeøverførngen som skjer trnn 1 og trnn 3 ( de adabatske trnnene 2 og 4 skjer jo pr. def. ngen varmeoverførng): tot + nr ln + nr ln Per Ola Rønnng, IU, -2000 3

vet også fra den adabatske tlstandslknngen: Innsatt gr dette for den totale (netto) varmeoverførngen: tot nr ln + nr ln nr ln - nr ln nr( - )ln et totale (netto) arbedet som utføres på systemet er w tot - tot. Imdlertd er det er mer ensktsmessg å snakke om arbedet som utføres av systemet, w : Sden w -w w tot nr( - )ln For arnot-masknen defnerer v nå en effektvtetsfaktor gtt som foroldet mellom arbedet utført av systemet og den varmemengde som systemet tar opp ved den øyeste temperaturen : w' ε + nr( )ln nr n ser at 100% effektvtet (ε1) oppnås kun når den laveste temperaturen (vor varme avgs) er lk 0 K. et betyr at prakss er det umulg å konvertere all absorbert varmeenerg ( ) tl arbed. Generelle ersble sykler: En omformng av lknngen over gr for arnot sykelen: + 0 I arnot sykelen nngår to varmeoverførngstrnn. utvder nå systemet tl en ersbel sykel som nneolder nfntesmale varmeoverførngstrnn (dvs. sykelen nnolder soterme ekspansjoner/kompresjoner). Som for arnot sykelen må dsse trnnene summeres tl null: 0 defnerer nå begrepet entrop: ds ds 0 Per Ola Rønnng, IU, -2000 4

For en overgang fra tlstand tl skrver v: S ds Entropen er en tlstandsfunksjon Entropen er en tlstandsfunksjon, dvs. at endrngen entropen avenger kun av verdene start- og sluttlstanden og kke av den måten endrngen skjer på. kan demonstrere dette på følgende måte: tar for oss en ersbel prosess, der v beveger oss fra tlstand tl på en bestemt måte (rute 1). eretter returnerer v tl tlstand va en annen ve (rute 2). For den ersble sykelen ar v at: ds ds + ds ds ds 0 1 2 1 2! S ( ) S ( ) 1 2 ser at entropendrngen blr den samme uavengg av vevalg entropen er m.a.o. en tlstandsfunksjon! Entrop og eversble prosesser Prosesser som skjer naturlg er termodynamsk eversble prosesser de er såkalte spontane prosesser. Mange prosesser som kke bryter med termodynamkkens 1. lov (prnsppet om energens bevarelse) observeres kke naturen: I naturen observerer v f.eks. aldr at varme spontant overføres fra et kaldt stedt tl et sted med øyere temperatur, selv om det kke er noe termodynamkkens 1. lov som forbyr dette. For å forklare prosessers spontantet (eller mangel på sådan) tar v utgangspunkt entropbegrepet. vet fra tdlgere at det maksmale arbedet som et system kan utføre er det ersble arbedet. rbed som utføres under eversble betngelser må derfor være mndre enn det ersble arbedet. For en arnot sykel som nneolder ett eller flere eversble trnn ar v nå følgende stuasjon: w' < w' w' + < ette uttrykket kan reduseres tl: + <0 Per Ola Rønnng, IU, -2000 5

For en generell sykel med nfntesmale varmeoverførngstrnn, vor ett eller flere trnn er eversble: <0 Med utgangspunkt denne lknngen ser v på en sykel der v beveger oss fra tlstand tl va en eversbel overgang, mens returen tl skjer va en ersbel overgang. Irersbel Reversbel For dennesykelen kan v nå summere: + < 0 Under ersble betngelser er entropendrngen gtt som: S Innsettng gr: S > + S < 0 ser altså at for en eversbel prosess så er ntegralet er mndre enn S. kan altså kke beregne entropendrngen for en eversbel prosess ved å se på de varmeoverførngstrnnene som skjer prosessen. må stedet konstruere en alternatv prosess som beskrver de samme overgangene, men vor endrngene fra en tlstand tl en annen skjer ersbelt. ermodynamkkens 2. lov: ar nå sett at for et system vor overgangen fra tlstand tl er eversbel: S > Per Ola Rønnng, IU, -2000 6

Hvs systemet er solert, vl det kke skje noen varmeoverførng. Integralet må da være lk null. For en spontan prosess vl entropendrngen nå være: S > 0 en sste ulketen er termodynamkkens 2. lov: Entropen tl et solert system vl øke med en spontan (eversbel) endrng systemet! Konsekvens: lle prosesser naturen er spontane, og dsse spontane prosessene resulterer en øknng unversets entrop (unverset er jo et solert system!). Per Ola Rønnng, IU, -2000 7