curs termotehnica (2)

8/16/2019 Curs Termotehnica (2)

1/19

TERMOTEHNICACURS 2


2/19

Notiuni fundamentale

Sistemul termodinamic este un ansamblu de elemente, corpuri sausisteme delimitate în sens geometric sau în mod abstract de o anumităfrontieră (limită sau învelis).

Starea unui sistem reprezintă totalitatea proprietătilor sistemului la unmoment dat.

Un sistem termodinamic este caracterizat prin proprietătile sale.

Proprietătile care pot caracteriza un sistem pot fi calitative sau cantitative.


3/19


Proprietătilor cantitative, li se asociază mărimi cantitative.

Se numeste mărime cantitativă, o mărime care poate fi măsurabilă direct sauindirect.

O mărime măsurabilă direct sau indirect este o mărime pentru care se precizează ounitate de măsură si o metodă de măsurare.

O mărime măsurabilă se mai numeste si parametru termodinamic.

Proprietatea care determină un anumit sistem termodinamic se

numeste mărime de stare, iar starea este definită ca multimea valorilor acestormărimi.


4/19


Mărimile care sunt măsurabile se numesc parametri de stare , care pot fi:• intensivi : atunci când nu depind de masa sistemului.• extensivi : a căror mărime depinde de masa sistemului.

Starea unui sistem termodinamic este descrisă de un anumit grup deparametri.

Grupul de parametri se consideră complet dacă stările a două sisteme,descrise cu aceleaşi valori ale parametrilor, nu pot fi distinse prin experienţeefectuate la scară macroscopică.

Se pune astfel întrebarea: Care este numărul minim de parametrinecesari pentru descrierea unui sistem termodinamic?

Răspunsul la aceasta intrebare îl oferă Postulatul lui GIBBS: unsistem termodinamic format din „i” corpuri, poate fi descris cu

ajutorul a „i+2” parametri.


5/19


Parametri de stare se caracterizează printr-o serie de proprietăţi. Întermodinamică operăm cu mărimi caracterizate de funcţii continue şiderivabile.


6/19


Proprietăţile frontierei determinăclasificarea frontierei în următoarelecategorii:

•sistem termodinamic deschis : frontiera permiteschimbul de masă ; în acest caz, se foloseşteterminologia de volum de control , frontiera senumeşte suprafaţa de control , iar secţiunile traversatede debite masice se numesc secţiuni de intrare saude ieşire ;

•sistem termodinamic închis : frontiera nupermite schimb de masă;•sistem termodinamic izolat : frontiera nupermite schimb de energie;•corp rigid : în cazul în care frontiera permitedoar schimbul de căldură;•sistem izolat adibatic : frontiera permitedoar schimbul de lucru mecanic.

turbină cu gaze

sistem deschis

calorifer sistem deschis

termos sistem închis

sistem izolat adiabatic

cilindru cu piston sistem închis


7/19


Din punct de vedere al compoziţiei sistemele temodinamice pot fi:

•omogene : atunci când proprietăţile fizice şi chimice sunt acelaşi în

toate punctele sistemului.•neomogene (eterogene) : când proprietăţile diferă în diferite puncteale sistemului.

Sistemele pot să difere din punct de vedere fizic sau chimic:•proprietăţile fizice diferă în diferite puncte ale sistemului, sistemul

numindu-se polifazic .•atunci când proprietăţile diferă din punct de vedere chimic, sistemelepot fi amestecuri de gaze sau amestecuri de specii chimice .•o porţiune de mediu continuu care are aceleaşi proprietăţi fizice senumeşte fază .


8/19

Echilibru termodinamic

atunci când mediul înconjurător aferent unui sistemtermodinamic se caracterizează prin valoarea

constantă a mărimilor de stare, se spune ca sistemuleste în echilibru extern.

atunci când mărimile de stare care caracterizează unsistem termodinamic au o valoare constantă se

spune că sistemul este în echilibru intern.


9/19

Postulatul I al termodinamicii

Orice sistem termodinamic lăsat să evolueze liber fără a fi influenţat subanumite potenţiale sau fluxuri externe, evoluează de la sine către stareade echilibru.

Echilibrul termodinamic se caracterizează prin următoarele proprietăţi:◦ reciprocitatea: două sisteme termodinamice aflate iniţial la starea de echilibru

termodinamic vor evolua după ce au fost puse în contact către o nouă stare deechilibru sau îşi vor păstra starea iniţială în mod reciproc.

◦ tranzitivitatea: două sisteme aflate în echilibru cu un al treilea, sunt în

echilibru între ele (legea fundamentală a termometriei).◦ distribuţia unică a energiei de la starea de echilibru: pentru fiecare stare de

echilibru distribuţia energiei între diferite corpuri ce compun diferite sistemeeste unică.


10/19

Postulatul al II lea al termodinamicii

intern parametru-

,,...,, 21

atemperatur T

T aaa F n

Un sistem termodinamic la starea de echilibru, poate fi descris cu ajutorul unui numar de parametri externi la care se adauga în mod obligatoriu un parametru intern care descrie starea de echilibru

intern al sistemului termodinamic.

Consecinte:•postulatul introduce noţiunea de temperatură ca parametru de stareasociat stării de echilibru termodinamic,•procese cvasistatice (independente de timp).•temperatura poate fi definită pentru corpuri macroscopice.


11/19

Temperatura

Atunci când într-un corp există un număr maimare de 1023 particule, rezultă un corpmacroscopic şi atunci se poate defini

temperatura.

Pentru măsurare:- etalon.- mod de măsurare.

Pentru temperatură folosim scara de

temperatură.

O scară de temperatură presupune existenţaunor puncte (stări reproductibile) şi a unuisistem de divizare asociat acestor stări.


12/19

Transformari

329

5 00

F t C t

15,2730

C t T

- grade Fahrenheit în grade Celsius.

- grade Celsius în grade Kelvin.

Sa se determine temperatura de 295°C în grade absolute în gradeFahrenheit.

Pentru a determina temperatura de 295°C în grade absolute se aplica

urmatoarele relatii de transformare a temperaturii din grade Celsius in grade

absolute (Kelvin) :

T = t°C +273,15 = 295+ 273,15 = 568,15 K

F t t C F

56332295

5

932

5

9

Pentru a determina temperatura de 295°C în grade Fahrenheit se aplicaurmatoarele relatii de transformare a temperaturii din grade Celsiusin grade Fahrenheit:


13/19

r nsformări

Să se determine temperatura de 200 K în grade Fahrenheit si in gradeCelsius.

Pentru a determina temperatura de 200 K în grade Fahrenheit si ingrade Celsius, se exprima mai intai temperatura in grade Celsius si apoi ingrade Fahrenheit, cu ajutorul urmatoarei relatii:

t°C = T - 273,15 = 200 - 273,15 = - 73,15 °C

F t t C F

67,993215,735

932

5

9


14/19

r nsformări

Să se determine temperatura de 25 °F în grade absolute si in gradeCelsius.

Pentru a transforma temperatura din grade Fahreinheit in grade Celsius se

aplică următoarea formulă: C t t

F C

88,33225

9

532

9

5

Relaţia de transformare a temperaturii din grade Celsius in grade absolute(Kelvin) este următoarea:

T = t°C +273,15 = -3,88 + 273,15 = 269,27 K


15/19

Ecuatia termica de stare


16/19



17/19



18/19



19/19


curs termotehnica (2)

Documents