Termotehnică

Curs 1

Energia chimica se caracterizeaza prin modificarea proprietatilor chimice ale corpurilor care sunt supuse unor interventii exterioare. Mai exista energia electrica,magnetica,atomica, care se poate transf. dintr-o forma in alta. Prin transf. exista pierderi datorita transf. ireversibile cum ar fi frecarea.

Ca unitati de masura a energiei folosit Joule-ul, 1J= forta de 1 N care deplaseaza un corp pe o distanta de 1 m. Forta de 1N este echivalenta cu 1Kg de substanta care este accelerat cu 1m/s2 .

Puterea reprez. Variatia de energie in unitatea de timp. Puterea este raportul dintre Lucrul mecanic si temp. ( L/t) si se masoara in W.

Se considera ca avem o sursa de energie S si un receptor R. Energia data de sursa poate trece catre receptorul R care este sub o alta forma de energie prin intermediul sistemelor de energie SE. Acesta primeste o energie de la sursa S1 cum ar fi energia termica, si o transf. In energie mecanica catre receptor.

Pt ca o masina sa functioneze, trebuie sa avem o sursa calda si una rece.

Pentru sensul direct, sursa calda poate fi data prin arderea unui combustibil in prezenta aerului (amestec carburant) catre sursa rece care poate fi mediul exterior (acest sistem este aplicat la motoare cu ardere interna).

In sistem invers, sursa rece la un potential termic scazut, impreuna cu un generator de energie mecanica, da caldura sursei calde reprezentatata de ext (cazul instalatiilor de producere a frigului).

Daca sistemul energetic intermediar face schimb intre Q si L el se numeste system termodinamic.

Termotehnica studiaza producereacaldurii si transformarea ei in alte forme de energie.

Pentru a vedea felul in care un corp isi schimba temperatura trebuie sa studiem modul in care acesta isi schimba volumul.

Gazele sunt substante care isi variaza mult volumul, functie de temperature.

Primul principiu al termodinamicii: Bilantul dintre caldura si lucrul mechanic este egal cu variatia de energie interna a corpului.

Sistemele termodinamice se pot clasifica dupa transf. Energiei in :

a) sistem direct(motor)

b) sistem invers

- dupa continuitatea incintei sist. Energetic poate fi : termic inchis si termic deschis. Cel termic deschis poate fi periodic sau in curgere iar cel in curgere poate fi stabilizat si nestabilizat.

Pentru energia chimica, sistemele sunt unitare, cand gazul este format din atomi de acelasi tip, si neunitare cand gazul este format din atomi diferiti.

-dupa omogenitate exista sistem omogen(monofazic) si sistem neomogen (bi sau trifazic)

Prin incinta intelegem o membrana elastica in care se gaseste un gaz.

Sisteme in curgere continua.

Se considera o incinta oarecare. La intrare introducem un debit masiv “ni”. Incinta elastica se va dilate daca introducem o caldura Q realizandu-se o putere mecanica Pm. In interior se afla un rotor cu palete(o turbina). Jetul de gaz va impinge in paletele turbinei creandu-se o putere de rotatie. Datorita cresterii agitatiei termice a moleculor, viteza lor creste, iar la iesire se obtine o putere cinetica Pcin care poate duce la deplasarea incintei i(princ. Reactiilor).

- Sist. Termodinamice semi-deschise – pompele pneumatice

- Sist. Neomogene in care gazul sau agentul de lucru isi schimba starea de agregare.

Princ III : Nu se poate obtine 0 K.

T=t+273,16

Calduri specifice

Caldura specifica a unui corp reprezinta cantitatea de Q de 1 J, data de 1 kg de substanta, pentru a-i mari temperatura cu 1 grad.

Pentru gaze exista caldura specifica la presiune constanta si la volum constant.

Relatia lui Mayer : Cp-Cv=r <J/Kg*grad>

Cp- q specifica la presiune constanta

Cv- q specifica la volum constant.

Masa molara a unui gaz reprezinta cantitatea de substanta in Kg, dintr-un kmol de gaz.

Cantitatea : kg, kmol, Nmc

1 normal metru cub(Nmc) reprezinta volumul unui gaz in conditii normale ( la 0 C si 760 mm Hg)

Legea lui Avogadro : Un kmol din orice substanta, in conditii normale ( 0 C si 760 mm Hg) are 22,414 m3.

Ecuatia de stare a gazelor :

pV=mrT

p-presiune

v-volum

m-masa gazului in Kg

r- constanta specifica a gazului

t-temp. In K

n-nr de kmoli

pV=n M r T

pV=nRT

R=rM~ 8310 J/kmol grad K

Transf gazelor pot fi:

a). dupa starea initiala si starea finala pot fi deschise si inchise.

Cele deschise sunt simple, complexe si compuse.

Marimile termice de stare sunt presiunea,temp si vol.

Marimile calorice de stare : entalpia, entropia si energia interna.

Entalpia se foloseste la calculul instalatiilor la care fluidele sunt in miscare.

Entropia reprezinta deci transformarea gazului care primeste sau cedeaza caldura la temperatura constanta.