Siltuma dzinēju lietderības koeficients. Siltuma sūkņi, dzesēšanas

iekārtas. Siltuma dzinēji un ekoloģiskās problēmas.

Otrais termodinamikas likums. Entropija

P. Puķītis. Fizika 11. klasei: 35.-41. lpp.

Siltuma dzinēju lietderības koeficients

• Lietderības koeficients ŋ (nī) rāda, kāda attiecība pastāv starp to siltuma daudzumu, kas tiek pārvērsts mehāniskajā enerģijā Q2, un to siltuma daudzumu, kas tiek saņemts no sildītāja Q1

ŋ = Q1 – Q2

Q1

Siltuma dzinēju lietderības koeficients

• Franču inženieris Karno pierādījis, ka siltuma dzinēju lietderības koeficients nevar būt lielāks par

T1 - sildītāja temperatūra,

T2 – dzesētāja temperatūra.

ŋ = T1 – T2

T1

Lietderības koeficienta paaugstināšana

• ir novērsti siltuma zudumi berzes, siltuma vadīšanas un siltuma izstarošanas dēļ,

• darba viela ir ideāla gāze,• darbības cikls sastāv no 2 izotermām

un 2 adiabātām

ideāla siltuma mašīna

http://www.uzdevumi.lv/p/fizika/11-klase/siltums-un-darbs-7318/re-cb4841ae-bf15-46ac-b6af-14d5fd47d10b

Siltuma dzinēju lietderības koeficients

• Ja dīzeļdzinējā temperatūra pēc degvielas sadegšanas ir 900 K, bet atmosfēras temperatūra ir 300 K, tad maksimālais lietderības koeficients ir

• Reālos dzinējos ŋ = 10... 45%

ŋ = = 67%900 – 300900

Puķītis. Fizika 11. klasei. Praktiskie darbi. 20.lpp.

A = Q1 – Q2

300

500

1250

ŋ =Q1 – Q2

Q1

ŋ = 100%AQ1

37,5

44

20

210490

2000 1400

533 133

1000 200

Q1 aprēķināšana 3. un 7. piemēram nākamajā slaidā

Q1 aprēķināšana 3. piemēram:

1

1 40025,0

Q

Q −=

40025,0 11 −=• QQ

40025,0 11 −=−• QQ

40075,0 1 −=•− Q

53375,04001 =÷=Q

Siltuma sūkņi un dzesēšanas iekārtas• Dzesēšanas iekārtās kompresors saspiež gāzi, līdz tā

kļūst šķidra. Gāze iztvaiko un izplešas, izlietojot dzesēšanas kameras siltumu, tāpēc tajā temperatūra pazeminās.

• Siltuma sūknis paņem siltumu no zemes, gaisa, ūdens un nogādā uz apsildāmajām telpām.

http://www.advancenrg.com/geothermal.html

Siltuma dzinēji un ekoloģiskās problēmas

• Siltuma dzinējos dzesētājs – atmosfēra

• Sadegšanas produkti – CO2, SO2, Pb u.c.

• Rezutāts:– smogs,– siltumnīcas efekts,– globālas klimata izmaiņas

• Dzesētājs – freons => ozona slāņa sarukšana

http://s282.photobucket.com/user/mrs-ness/media/senior/p0001164-greenhouse-effect.gif.html

http://edition.cnn.com/videos/weather/2015/09/14/polar-bear-arctic-climate-change-orig-mg-nws.cnn

Daba mirst...

Ko var glābt?• Starpvalstu vienošanās, emisiju kvotas• Freonu aizliegums• Noteikumi par vielām mašīnu izplūdes gāzēs• Filtri mašīnām, skursteņiem....• Fosilā kurināmā samazināšana• Ekoloģiskāki fosilā kurināmā ieguves veidi• Koku stādīšana

• CO2 apglabāšana pazemes iežos

• Alternatīvie enerģijas veidi

https://earthfirstnews.wordpress.com/articles/big-greenwashing-101/

Otrais termodinamikas likums

• Procesi dabā ir neatgriezeniski

https://www.tumblr.com/tagged/swing-gif

Otrais termodinamikas likums

• Siltums pats no sevis vienmēr pāriet no karstāka ķermeņa uz aukstāku ķermeni

https://www.boundless.com/physics/textbooks/boundless-physics-textbook/thermodynamics-14/the-second-law-of-thermodynamics-118/the-second-law-411-5632/

Entropija (S)

• Dabā neatgriezeniskajos procesos pieaug nekārtības pakāpe

entropijas izmaiņas ΔS aprēķina:

entropijas S mērvienība ir J/K

ΔS = ΔQT

http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/LifeEnergy/Materials/EinsteinFlash.html

Gatavošanās kontroldarbam “Siltums un darbs”

Wk = (0,2 · 20 0002)/2 = 40000000 J40000000 J = 4 ·107 J

Izotermiskā procesā ΔU = const. Q = ΔU + AIzotermiskā procesā ΔU = const. Q = A = 1,5 ·105 J

ΔT = Q/(cm)

ΔT = 1,5 · 105/(0,5 ·103 · 0,2) = 1,5 · 105/(0,5 ·103 · 0,2)=

= 1500 K 80% no 1500 = 1200 K

Kinētiskā enerģija samazinās tik, cik zaudēts siltums

Wk = 4 ·107 - 1,5 ·105 = 400 ·105 - 1,5 ·105 = 398,5 ·105 J

5 ·105 Pa 0,01 m3 1 m3 = 1000 l

Dots:p= 5·105 Pa

V=0,01 m3

T=?

NA=6·1023

n=0,5 mol N = n NA

k=1,4·10-23

5·105 =0,5·6·1023

0,01·1,4·10-23 T

5·105 =0,5·6·1023

0,01

·1,4·10-23 T

5·105 = 420 · T

T =5·105

420 = 1190 K

U =0,5·6·1023

6·1023

·8,3·1190 = 7407J = 7,4 kJ

A = p·ΔV A = 5·105 ·0,04= 20000 J= 20 kJ

pVU2

3=

JU 750001,01052

3 51 =••=

JU 3750005,01052

3 52 =••=

kJJU 3030000750037500 ==−=∆

kJkJkJQ 502030 =+=

pVU2

3=

kJJU 5,222250005,01022

305,0105

2

3 55 ==•••−•••=∆

KT 2381104,11065,0

05,01022323

5

=••••

••= −

V

NkTp =

Nk

pVT =

KT 2381104,11065,0

05,01022323

5

=••••

••= −

Papildus informācijas avoti:• http://www.uzdevumi.lv/p/fizika/11-klase/siltums-un-darbs-7318/re-

cb4841ae-bf15-46ac-b6af-14d5fd47d10b • https://www.fizmix.lv/lat/fiztemas/siltums_un_darbs/neatgriezeniski_procesi

_un_entropija/

• Второй закон термодинамики. Необратимость тепловых процессов http://interneturok.ru/ru/school/physics/10-klass/undefined/vtoroy-zakon-termodinamiki-neobratimost-teplovyh-protsessov?seconds=0&chapter_id=850

Videostundas krievu valodā:

JAUTĀJUMI?