Tentamen i Termodynamik
– CBGB3A, CKGB3A –
Tid: 2010-08-23, kl. 08:15–13:15
Tillåtna hjälpmedel: Physics handbook, miniräknare, termodynamiska tabeller, en handskriven A4 (en sida)
Lärare: Jens Fjelstad, tel. 7002313
Tentamen omfattar 6 frågor om 10p vardera, sammanlagt 60p. För betyg 3 krävs
24p (40% av maxpoäng), för betyg 4 krävs 36p (60%), och för betyg 5 krävs 48p
(80%).
Införda beteckningar ska förklaras, eventuella antaganden redovisas, och enheter ska tydligt anges. Lycka till!
1) Förklara följande begrepp:
a) Inre energi
b) Verkningsgrad
c) Temperaturreservoir
d) Kvasistatisk (el. kvasijämvikts-)process
e) Tillståndsekvation
2) Komplettera följande tabell för H2 O
Temperatur T (◦ C)
200
300
120
300
Tryck P (kPa)
Specifik entalpi h (kJ/kg)
2900
Ånghalt (quality) x (%)
Fas
100
5000
700
10000
800
3) Två behållare är förbundna via en kran. Den ena behållaren rymmer 0,3m3
vatten vid 100kPa och 150◦ C, och den andra rymmer 0,1m3 vatten vid
450kPa och 40% ånghalt (quality). Kranen öppnas så behållarna kommer i
kontakt med varandra. Bestäm systemets tryck samt värmen som överförts
då systemet nått termisk jämvikt med omgivningen vid 22◦ C.
4) En ideal gas i ursprungstillståndet V = 0,1m3 , P = 500kPa förs via en
reversibel process till V = 0,5m3 . Bestäm arbetet och överfört värme, samt
temperatur och tryck i sluttillståndet, om processen är
a) isobar
b) isoterm
5) En bit järn med massan 20kg lämnas att svalna av från temperaturen 350◦ C
till omgivningens temperatur. Bestäm den totala entropiförändringen för
processen om järnet placeras i en stor sjö med temperaturen 10◦ C.
6) En del av arbetet som produceras av en turbin i en värmemaskin används
för att driva en pump som också ingår i maskinen, och resten av arbetet används för att driva en generator. Arbetsmediet är H2 O, flödet genom turbinen är stationärt (steady) och den arbetar adiabatiskt. Vid turbinens ingång har vattenångan trycket 15MPa och temperaturen 500◦ C,
och vid utgången är trycket 10kPa och ånghalten (quality) 83%. Massflödeshastigheten genom turbinen är 25kg/s. Om generatorn, som har
verkningsgraden 60%, ger 12 MW elektrisk effekt ut, bestäm effekten som
krävs för att driva pumpen.
