Föreläsning 1
Välkommen till kursen
• Allmän information om kursen
• Introduktion och grundläggande begrepp
Termodynamik
(Kapitel 1-2)
(TMMV04)
• Energi och energiöverföring
(Kapitel 3)
2
Lärare och kurslitteratur
Kursinformation
• Lärare
• Kursinnehåll
• Föreläsningar, examinator: Joakim Wren
• Kursens lärare
• Lektioner EMM 1A: Magnus Rönning
• Lektioner EMM 1B: Elin Hultgren
• Kurshemsida
• Laborationer: Marie Andersson, Linn Holm, m fl.
• Föreläsningsplanering
• Resultatrapportering, kurshemsida mm: Anna Wahlund
• Lektioner
• Laborationer
• ”Fundamentals of Thermal Fluid Sciences” av Cengel och Turner
(fjärde utgåvan)
• Projektarbete
• Formelsamling i termo och fluiddynamik (helst 2012)
• Examination
3
Kursens hemsida
4
Examination
• För betyg på kursen krävs
• Kursinformation
• Lektionsplanering
• Labb-PM & förberedelseuppgifter
Godkänd tentamen
• Projektbeskrivning
Godkända laborationer
• Ordlista
Godkänt projektarbete
• Exempeltentor
• …
5
6
1
Gruppindelning
SCHEMAT…
• Alla delas in i grupper på första lektionen
• Många labbar i schemat… Alla grupper ska göra 1 labb på 1 h och 1
labb på 2 h – separata labbscheman kommer senare på kurshemsidan
• Labbar och projekt görs i dessa grupper
• Labbarna börjar alltid ”fem över” hel timma (t ex 15.05)
• Projektintro i labb STRO 11/2 (en person/grupp, det står ”seminarium”
på schemat).
• Projekthandledning läggs in senare.
7
Kursinnehåll
8
Laboration – Människans termodynamik
• Samband för energins bevarande och omvandling
(Termodynamikens 1:a huvudsats)
• Termodynamik i människokroppen
• Termodynamiska koncept och egenskaper
• Förberedelseuppgifter ska göras gruppvis innan labben
och lämnas till handledaren
• Samband för energi-, värme- och masstransport
• Göra mätningar av syrekonsumtion, andningsvolym,
uträttat arbete mm på en ”försöksperson” i varje grupp i
vila och under ansträngning.
• Kyl- och värmemaskiner
• Människans termodynamik
• Verkningsgrader, Termodynamikens andra huvudsats,
entropi, värmeöverföring
• Rapport skrivs gruppvis efter labben och lämnas till
labbhandledaren
9
Laboration – värmepumpen
10
Projektarbete – kylskåp
• Göra mätningar och beräkningar på en
enkel värmepump
• Ett ganska stort projektarbete som utförs i grupp
• Projektet introduceras och diskuteras på kommande
föreläsningar
• Förberedelseuppgifter ska göras enskilt innan labben
och lämnas till handledaren
• Skriftlig rapport, skriftlig opposition
• Rapport skrivs gruppvis efter labben och lämnas till
labbhandledaren
• Resultatet på arbetet (1-3 poäng) kan tillgodoräknas på
tentamen under innevarande läsår
11
12
2
Kapitel 1
Termodynamik
Introduktion till
Inom termodynamiken studeras samband mellan värme, arbete
och energi, samt omvandling mellan dessa.
”Thermal-Fluid Sciences”
Detta innefattar ämnen och processer som påverkas av värme
och arbete.
• Thermal-fluid sciences utgörs av tre områden:
1. Termodynamik
2. Värmeöverföring
3. Strömningslära
13
14
Termodynamik
Grundläggande termodynamiska koncept
Exempel på tillämpningar:
• Fordon/Förbränningsmotorer – kemiskt bunden Energi - värme - arbete
(kap 2 )
• Ångkraftverk – omvandling av värme till arbete (elektricitet)
• Uppvärmningssystem – arbete till värme, värme till värme
• Värmepumpar/Kylanläggningar – arbete används för att flytta värme
Energi och energiöverföring
• Vindkraftverk/Solenergi/Solvärme
• Ämnesomsättning i levande organismer, växter och djur
(kap 3 )
15
16
The Manometer
Temperaturskalor
Skalor
Absoluta
nollpunkten
Vatten
smälter
Vatten
kokar
Årtal
Fahrenheit
-459.67
32,00
212,00
1724
Réaumur
-218,52
0
80
1731
Celcius
-273,15
0,00
100,00
1742
Kelvin
0,00
273.15
373.15
1848
Rankine
0,00
491,67
671.64
1859
“…thirty degrees Reaumur and a stifling atmosphere, a crowd of people,
the talk about the murder of a person where he had been just before ... “
17
18
3
Pascals lag:
Storheter och samband
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Längd
Höjd
Massa
Tid
Temperatur
Volym
Densitet
Specifik volym =volymitet
Hastighet
Kraft:
Tryck
Massflöde
Volymflöde
Storheter och samband
Specifik inre energi
Inre energi
Specifik entalpi
Entalpi
Specifik entropi
Entropi
u
U
h
H
s
S
[J/kg]
[J]
[J/kg]
[J]
[J/kgK]
[J/K]
•
•
•
•
•
•
•
•
Arbete:
Effekt:
Värmemängd
Värmeeffekt/värmeflöde
Specifik värmekapacitet
Emissivitet
Värmekonduktivitet
Värmeövergångskoeff.
W=ʃFds
W =dW/dt
Q
Q =dQ/dt
c, cp, cv
ε
k
h
[Nm=J]
[W=J/s]
[J]
[W=J/s]
[J/kgK]
[-]
[W/mK]
[W/m2K]
[m]
[m]
[kg]
[s]
[K, °C]
[m3]
[kg/m3]
[m3/kg]
[m/s]
[N]
[N/m2]
[kg/s]
[m3/s]
20
19
•
•
•
•
•
•
l, s
h, z
m
t
T
V
ρ=m/V
(ν=V/m=1/ρ)
v
F
P=F/A
m =dm/dt
V =dV/dt
Gaser kontra vätskor
22
4
