Termodynamika i Przenoszenie Ciepła - Fiszki Egzaminacyjne

Kompletny zestaw fiszek słownikowych z zakresu termodynamiki technicznej, obejmujący prawa gazowe, przemiany, obiegi energetyczne, wilgotność powietrza oraz wymianę ciepła i spalanie.

Prawo Boyle’a-Mariotte’a

Dotyczy przemiany izotermicznej ($t = \text{idem}$) gazu doskonałego; określa, że iloczyn ciśnienia bezwzględnego $p$ i objętości $V$ gazu ma wartość stałą: $p \cdot V = \text{idem}$.

Prawo Gay-Lussaca

Dotyczy przemiany izobarycznej ($p = \text{idem}$) gazu doskonałego; stosunek objętości właściwych $v_1/v_2$ jest wprost proporcjonalny do stosunku temperatur bezwzględnych $T_1/T_2$.

Prawo Charlesa

Dotyczy przemiany izochorycznej ($v = \text{idem}$) gazu doskonałego; stosunek ciśnień bezwzględnych $p_1/p_2$ jest wprost proporcjonalny do stosunku temperatur bezwzględnych $T_1/T_2$.

Równanie stanu gazu (Clapeyrona)

Określa związek między parametrami gazu doskonałego; dla całkowitej masy $m$ wynosi $p \cdot V = m \cdot R \cdot T$, a dla $1\,kg$ gazu wynosi $p \cdot v = R \cdot T$.

Ciepło właściwe

Ilość ciepła pochłoniętego lub oddanego przez $1\,kg$ czynnika przy zmianie jego temperatury o $1\,K$, bez zmiany stanu fazowego.

Entalpia ($I$ lub $i$)

Funkcja stanu wyrażająca energię doprowadzaną przez czynnik płynący rurociągiem; stanowi sumę energii wewnętrznej oraz pracy przetłaczania: $i = u + p \cdot v$.

Praca bezwzględna ($l_{1-2}$)

Praca związana ze zmianą objętości czynnika, wyrażona wzorem całkowym $l_{1-2} = \int_{v_1}^{v_2} p dv$ na $1\,kg$ masy.

Praca techniczna ($l_{t1-2}$)

Praca związana z przepływem czynnika, wyrażona wzorem całkowym $l_{t1-2} = -\int_{p_1}^{p_2} v dp$ na $1\,kg$ masy.

Pierwsza zasada termodynamiki

Zasada zachowania energii dla układów termodynamicznych; dla $1\,kg$ czynnika przyjmuje postać $q = \Delta u + l$ (oparta o energię wewnętrzną) lub $q = \Delta i + l_t$ (oparta o entalpię).

Entropia ($S$)

Stosunek elementarnej ilości ciepła $dQ$ do temperatury bezwzględnej $T$, w której ciepło jest przekazywane ($dS = dQ/T$); jej przyrost wskazuje na nieodwracalność procesów.

Przemiana izochoryczna ($v = \text{idem}$)

Przemiana przy stałej objętości, w której praca zewnętrzna $l = 0$, a całe doprowadzone ciepło powoduje przyrost energii wewnętrznej: $q_{1-2} = \Delta u = c_v(T_2 - T_1)$.

Przemiana izobaryczna ($p = \text{idem}$)

Przemiana przy stałym ciśnieniu, w której praca techniczna $l_t = 0$, a doprowadzone ciepło zamieniane jest na przyrost entalpii: $q_{1-2} = \Delta i = c_p(T_2 - T_1)$.

Przemiana izotermiczna ($T = \text{idem}$)

Przemiana zachodząca w stałej temperaturze ($\Delta u = 0$), w której całe doprowadzone ciepło jest zużywane na wykonanie pracy: $q = l = R \cdot T \ln(v_2/v_1)$.

Przemiana adiabatyczna/izentropowa

Przemiana zachodząca bez wymiany ciepła z otoczeniem ($q = 0$), podczas której praca techniczna odbywa się kosztem spadku energii wewnętrznej: $l = u_1 - u_2$.

Przemiana politropowa

Uogólniona przemiana termodynamiczna o stałym cieple właściwym ($c = \text{idem}$), opisana równaniami Poissona, np. $p \cdot v^z = \text{idem}$.

Sformułowanie Carnota (II zasada termodynamiki)

Silnik cieplny pobiera ciepło ze źródła górnego, ale tylko częściowo zamienia je na pracę; reszta musi być oddana do źródła dolnego.

Sformułowanie Clausiusa (II zasada termodynamiki)

Energia cieplna nie może samorzutnie przenosić się z ciała o temperaturze niższej do ciała o temperaturze wyższej.

Sprawność termiczna obiegu Carnota ($\eta_t$)

Maksymalna możliwa sprawność obiegu termodynamicznego pracującego między dwiema temperaturami, określona wzorem $\eta_t = 1 - T_{min}/T_{max}$.

Obieg Otto

Idealny obieg silnika z zapłonem iskrowym, charakteryzujący się izochorycznym doprowadzeniem ($2 \rightarrow 3$) i odprowadzeniem ($4 \rightarrow 1$) ciepła.

Obieg Sabathe

Współczesny obieg silnika z zapłonem samoczynnym wysokoobrotowym, w którym doprowadzenie ciepła odbywa się dwuetapowo: izochorycznie ($2 \rightarrow 3$) i izobarycznie ($3 \rightarrow 4$).

Obieg Diesla

Obieg silnika tłokowego długoskokowego, w którym następuje izobaryczne doprowadzenie ciepła ($2 \rightarrow 3$) oraz izochoryczne odprowadzenie ciepła ($4 \rightarrow 1$).

Obieg Clausiusa-Rankine’a

Podstawowy obieg porównawczy siłowni parowej, obejmujący procesy zawrzenia, odparowania oraz przegrzewania pary.

Wilgotność bezwzględna ($\rho_w$)

Masa pary wodnej zawarta w jednostce objętości powietrza, wyrażona wzorem $\rho_w = m_w/V$.

Wilgotność względna ($\varphi$)

Stosunek rzeczywistego ciśnienia cząsteczkowego pary wodnej $p_w$ do ciśnienia nasycenia pary $p"_w$ w danej temperaturze.

Stopień wilgotności ($X$)

Stosunek masy pary wodnej $m_w$ zawartej w danej objętości do $1\,kg$ masy całkowicie suchego powietrza $m_p$.

Współczynnik przejmowania ciepła ($\alpha$)

Określa intensywność wymiany ciepła między ścianką a opływającym ją płynem; jednostką jest $W/(m^2 \cdot K)$ lub $kJ/(m^2 \cdot h \cdot K)$.

Spalanie zupełne

Proces, w którym wszystkie składniki palne paliwa utleniają się, tworząc w produktach wyłącznie $CO_2$, $H_2O$ oraz $SO_2$.

Spalanie niezupełne

Proces spalania, w którym w produktach (spalinach) znajdują się palne gazy, głównie tlenek węgla $CO$.

Wartość opałowa ($W_d$)

Ilość ciepła uzyskana ze spalania zupełnego jednostki paliwa, przy założeniu, że woda w spalinach pozostaje w postaci pary.

Ciepło spalania ($W_g$)

Ilość ciepła uzyskana ze spalania zupełnego jednostki paliwa, przy założeniu całkowitego skroplenia pary wodnej zawartej w spalinach.

Współczynnik nadmiaru powietrza ($\lambda$)

Stosunek rzeczywistego zapotrzebowania na powietrze $V_p$ do zapotrzebowania teoretycznego (minimalnego) $V_{p\,min}$.