τέλειο αέριο, καταστατική εξίσωση, θερμοδυναμικές μεταβολές

+6

No comments posted yet

Comments

Slide 1

Α΄ τάξη ομάδα προσανατολισμού ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ Αρχές Μηχανολογίας Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02 14ο εσπερινό ΕΠΑ.Λ. Θεσσαλονίκης τέλειο αέριο & θερμοδυναμικές μεταβολές

Slide 2

μεταβολές της κατάστασης ενός αερίου η κατάσταση ενός αερίου χαρακτηρίζεται από τις τιμές που παίρνουν τα μεγέθη: η πίεση (Ρ) ο όγκος (V) η θερμοκρασία (T) αιτία για τη μεταβολή της κατάστασης των αερίων, είναι η θερμότητα (Q) και το μηχανικό έργο (W) που παίρνουμε ή δίνουμε εάν μεταβληθεί ένα από τα παραπάνω μεγέθη (πίεση, όγκος, θερμοκρασία), θα αλλάξει η κατάσταση του αερίου Πνευματικός Γιώργος

Slide 3

ειδικός όγκος (υ) ειδικός όγκος (υ) ονομάζεται ο όγκος (m3) που καταλαμβάνει η μονάδα μάζας (1kg) του αερίου στην κατάσταση που βρίσκεται Άσκηση 1η: Tα m=5kg του ατμοσφαιρικού αέρα καταλαμβάνουν όγκο V=4,25m3. Να βρεθεί ό ειδικός όγκος υ (m3/kg) Πνευματικός Γιώργος

Slide 4

τέλειο αέριο – ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ το τέλειο αέριο είναι ένα φανταστικό μαθηματικό πρότυπο με το οποίο η θερμοδυναμική προσπαθεί να περιγράψει τη συμπεριφορά των πραγματικών αερίων οι νόμοι των τελείων αερίων μας βοηθούν να περιγράψουμε κατά προσέγγιση την συμπεριφορά των πραγματικών αερίων το τέλειο αέριο ακολουθεί την: P: η απόλυτη πίεση σε Ν/m2 V: ο όγκος του αερίου σε m3 m: η μάζα του αερίου σε kg Τ: η απόλυτη θερμοκρασία του αερίου σε Κέλβιν (T=oC+273) R: χαρακτηριστικός αριθμός (σταθερά) για κάθε αέριο σε kJ/kg.K R= R/ (ΜΒ) =8,314/ΜΒ όπου Μοριακό Βάρος αερίου σε kg/kmol ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ P . V = m . R . T Πνευματικός Γιώργος

Slide 5

Υπολογισμός όγκου ατμ. αέρα Δεδομένα: P= 1 bar = 100.000Ν/m2 (η απόλυτη πίεση του αέρα) m=1 kg (η μάζα του αέρα) Τ=27oC+273 = 300 K (η απόλυτη θερμοκρασία του αέρα) Μ.Β. αέρα =28,96 kg/kmol V: ο όγκος του αερίου σε m3 (Ζητούμενο) Άσκηση 2η: Να βρεθεί ό όγκος V (m3) που καταλαμβάνει το 1kg του ατμοσφαιρικού αέρα σε απόλυτη πίεση 1bar όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος είναι 27oC. Δίνεται το Μοριακό Βάρος του αέρα Μ.Β.=28,96 kg/kmol Σε κατάσταση απόλυτης πίεσης 1bar και σε θερμοκρασία 27oC ο ειδικός όγκος του αέρα είναι: υ=0,861 m3/kg Πνευματικός Γιώργος

Slide 6

Υπολογισμός μάζας αερίου Δεδομένα: Pαπ= Patm +Pμαν =1 bar +45 bar=46bar= 4.600.000 Ν/m2 (η απόλυτη πίεση του Ο2 ) Τ=20oC+273 = 293 K (η απόλυτη θερμοκρασία του Ο2) V=120 λίτρα=0,120 m3 (ο όγκος του Ο2 ) Μ.Β. Ο2 =16 kg/kmol m: η μάζα του Ο2 (Ζητούμενο) Άσκηση 3η: Να βρεθεί η ποσότητα του οξυγόνου Ο2 που βρίσκεται μέσα στη φιάλη των 120 λίτρων, όταν το μανόμετρο δείχνει πίεση Pμαν=45bar. H θερμοκρασία του χώρου που βρίσκεται η φιάλη είναι 20oC και η ατμοσφαιρική πίεση είναι Patm =1bar. Δίνεται το Μοριακό Βάρος του οξυγόνου Μ.Β. =16 kg/kmol Πνευματικός Γιώργος

Slide 7

μεταβολές της κατάστασης ενός αερίου σε P-V διάγραμμα πίεσης – όγκου (P-V): μπορούμε να απεικονίσουμε την κατάσταση του αερίου, όταν γνωρίζουμε την πίεση και τον όγκο ενός αερίου 1 2 Ρ1 Ρ2 V2 V1 μεταβολή, ονομάζεται το σύνολο των ενδιάμεσων καταστάσεων από τις οποίες πρέπει να περάσει το αέριο, λόγω συναλλαγής ενέργειας Πνευματικός Γιώργος

Slide 8

ΚΑΤΑΣΤΑΤΙΚΗ ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΩΝ ΑΕΡΙΩΝ (2η μορφή της) 1 2 Ρ1 Ρ2 V2 V1 κατά τη μεταβολή 1-2,η μάζα και η σύσταση του αερίου δεν αλλάζει m1= m2=m & R1=R2=R Πνευματικός Γιώργος

Slide 9

ισόογκη μεταβολή αερίου σε P-V ισόογκη μεταβολή: η μεταβολή της οποίας δεν αλλάζει ο όγκος του αερίου (V1=V2=σταθερός) 1 2 Ρ1 Ρ2 = V2 V1 κλειστό δοχείο Αέριο P1 V1 T1 Αέριο P2 V2=V1 T2 ο όγκος δεν αλλάζει, άρα μιλάμε για ισόογκη μεταβολή V1=V2=σταθερός

Slide 10

ισόογκη μεταβολή αερίου Άσκηση 4η: Αέριο βρίσκεται σε κλειστό δοχείο. Η αρχική του θερμοκρασία είναι 17 oC και η αρχική απόλυτη πίεση είναι 40Ρα. Αν το αέριο θερμανθεί και φθάσει στη θερμοκρασία των 597 oC, να υπολογισθεί η τελική του πίεση. Δεδομένα: Τ1=17 oC+273=290Κ Ρ1=40Ρα =40N/m2 Τ2= 597 oC+273=870K Ρ2=; Αέριο P1=40Pa V1 T1 =17oC Αέριο P2 =; V2 = V1 T2=597oC Πνευματικός Γιώργος

Slide 11

ισόογκη μεταβολή αερίου Άσκηση 5η: Tα ελαστικά ενός αυτοκινήτου έχουν μανομετρική πίεση 2,2 bar και θερμοκρασία 25oC. Μετά από 3 ώρες συνεχούς ταξιδιού, η θερμοκρασία των ελαστικών διπλασιάστηκε (50oC). Πόσο αυξήθηκε η πίεση; Δεδομένα: Τ1= 25 oC+273=298Κ Ρ1=1 + 2,2 =3,2 bar Τ2= 50oC+273=323K Ρ2=; ΠΑΡΑΔΟΧΗ: ο όγκος των ελαστικών δεν άλλαξε Πνευματικός Γιώργος

Slide 12

ισόθλιπτη μεταβολή αερίου σε P-V ισόθλιπτη μεταβολή: η μεταβολή της οποίας δεν αλλάζει η πίεση του αερίου (Ρ1=P2=σταθερή) 1 2 Ρ1 = Ρ2 V2 V1 ανοικτό δοχείο με ελεύθερο έμβολο Αέριο P1 V1 T1 Αέριο P2=P1 V2 T2 καθώς το έμβολο ανεβαίνει και ισορροπεί σε νέα θέση η πίεση δεν αλλάζει, άρα μιλάμε για ισόθλιπτη μεταβολή W=P . (V2-V1) το εμβαδόν σε άξονες P-V παριστάνει μηχανικό έργο ογκομεταβολής (V2- V1) Ρ Πνευματικός Γιώργος

Slide 13

ισόθλιπτη μεταβολή αερίου Άσκηση 6η: Αέριο βρίσκεται σε κύλινδρο, με έμβολο που μπορεί να κινείται ελεύθερα. Η αρχική του θερμοκρασία είναι 77 oC και ο αρχικός όγκος είναι 0,03m3. Αν το αέριο θερμανθεί υπό σταθερή πίεση και φθάσει στη θερμοκρασία των 427oC, να υπολογισθεί ο τελικός όγκος του αερίου. Δεδομένα: Τ1=77 oC+273=350Κ V1=0,03m3 Τ2= 427 oC+273=700K V2=; Αέριο P1 V1=0,03m3 T1 =77 oC Αέριο P2 =P1 V2=; T2 =427oC Πνευματικός Γιώργος

Slide 14

ισοθερμοκρασιακή μεταβολή αερίου σε P-V ισοθερμοκρασιακή μεταβολή : η μεταβολή κατά την οποία η θερμοκρασία του αερίου παραμένει σταθερή (Τ1=Τ2= σταθερή) 1 2 Ρ1 Ρ2 V2 V1 Αέριο P1 V1 T1 η διάταξη συνεχώς ψύχει το αέριο και η θερμοκρασία παραμένει σταθερή, άρα μιλάμε για ισοθερμοκρασιακή μεταβολή Πνευματικός Γιώργος

Slide 15

αδιαβατική μεταβολή αερίου σε P-V αδιαβατική μεταβολή : η μεταβολή κατά την οποία το αέριο δεν συναλλάσσει θερμότητα με το περιβάλλον (ΔQ=0) 1 2 Ρ1 Ρ2 V2 V1 Αέριο P1 V1 T1 αλλάζουν χωρίς να διαφεύγει θερμότητα ο κύλινδρος είναι τέλεια μονωμένος, ώστε η θερμότητα να μην διαφεύγει στο περιβάλλον, άρα μιλάμε για αδιαβατική μεταβολή Πνευματικός Γιώργος

Slide 16

σας ευχαριστώ για την προσοχή σας Πνευματικός Γιώργος, ΠΕ17.02

Summary: ορίζει το τέλειο αέριο, παρουσιάζει την καταστατική εξίσωση των αερίων και τις θερμοδυναμικές μεταβολές των αερίων (ισόογκη, ισόθλιπτη, ισοθερμοκτασιακή και αδιαβατική)

Tags: καταστατική εξίσωση των αερίων

URL: