Chapter 1 INTRODUCTION AND BASIC CONCEPTS

Föreläsning 2…
Föreläsning 2
• Kort repetition av föreläsning 1
Energi och energiöverföring –
Termodynamikens 1:a huvudsats
• Processer, cykler och tillstånd
• Energiöverföring via Värme och Arbete
• Energiöverföring via massa/massflöde
• 1:a HS för slutna och öppna system
(kapitel 3, 5, 6)
2
Termodynamiska system
Slutet system
Ett termodynamiskt system är en modell av ett
• Massan är konstant
• Volymen kan ändras (dvs
systemgränsen kan flyttas)
• Energi i form av värme och arbete
kan tillföras/bortföras
• Systemet kan flytta sig (t ex en bil
som rör sig)
begränsat område i rummet
Systemgräns
(eng. ”Boundary”=gräns)
kallas ibland rand
3
4
Termodynamikens första huvudsats:
Principen om energins bevarande
Öppet system (kontrollvolym)
Energi in  Energi ut  Systemets energiförändring
• Systemgränsen kan inte ändras 
Volymen är konstant
•Energi i form av värme och arbete
kan tillföras och bortföras
• Energi som massflödet för med sig
kan tillföras och bortföras
• Massan kan generellt ändras
Ein  Eut  Esystem
E system  (inre energi)  (kinetisk energi)  ( potentiell energi) 
m 2
v  mgz
2
U  inre energi m  massa g  tyngdacceleration z  höjd
 U 
inre energi U
specifik inre energi u 
U
m
specifik " per massenhet"
5
6
1
Storheter och samband
Storheter och samband
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Längd
Höjd
Massa
Tid
Temperatur
Volym
Densitet
Specifik volym =volymitet
Hastighet
Kraft:
Tryck
Massflöde
Volymflöde
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
[m]
[m]
[kg]
[s]
[K, °C]
[m3]
[kg/m3]
[m3/kg]
[m/s]
[N]
[N/m2]
[kg/s]
[m3/s]
7
Tryckmätning - manometer
•
•
•
•
•
•
Specifik inre energi
Inre energi
Specifik entalpi
Entalpi
Specifik entropi
Entropi
•
•
•
•
•
•
•
•
Arbete:
W=ʃFds
Effekt:
W =dW/dt
Värmemängd
Q
Värmeeffekt/värmeflöde Q =dQ/dt
Specifik värmekapacitet c, cp, cv
Emissivitet
ε
Värmekonduktivitet
k
Värmeövergångskoeff.
h
u
U
h
H
s
S
[J/kg]
[J]
[J/kg]
[J]
[J/kgK]
[J/K]
[Nm=J]
[W=J/s]
[J]
[W=J/s]
[J/kgK]
[-]
[W/mK]
[W/m2K]
Pascal’s law:
Patm=100 kPa; h= 1 meter
P2=P1=Patm+ρgh
Vatten, ρ = 1000 kg/m3
g= 9.8 m/s2
P2=100000+1000*9.8*1=110 kPa
Pgage=Pabs-Patm=10 kPa
P1  P2 
F1 F2


A1 A2
F2 A2

F1 A1
• Pgage=Pabs-Patm (övertryck)
• Pvacuum=Patm-Pabs (undertryck)
9
Tillstånd och tillståndsstorheter
10
Tillståndsstorheter
Tillståndsstorheterna kallas
• EXTENSIVA om de beror på systemets
storlek/massa
• INTENSIVA om de är oberoende av
systemets storlek/massa
 Ett systems tillstånd (eng: state) beskrivs av värdet av alla
tillståndsstorheter, t ex tryck, temperatur, densitet och massa.
 Värdet på dessa storheter är oberoende av hur tillståndet
uppnåtts.
 Vissa storheter är ibland beroende och ibland oberoende av
varandra.
•
•
Tryck och densitet är alltid oberoende
Tryck och temperatur är oberoende ibland (fö 3)
 Tillståndet hos ett system är fullständigt beskrivet av två
oberoende intensiva tillståndsstorheter (Tillståndspostulatet)
11
12
2