Detalji predmeta

• Stanje Polovno

tags
TERMOENERGETIKA
Termodinamika
Zbog čega je Termodinamika zanimljiva za izučavanje za studente
mašinskog i industrijskog inženjerstva?
To je nauka koju treba poznavati ne samo zbog buduće struke, već i zato što
je to osnova života čoveka na našoj planeti.
2
Sunce koje predstavlja termonuklearni
reaktor stvara visoku temperaturu koju
zrači u kosmos, pa se površina planete
Zemlje zagreva, dolazi do topljenja
lednika... Zračenje (koje se objašnjava
principima termodinamike) koje pada na
našu planetu predstavlja osnov života na
njoj.
Termodinamika
Čovek treba energiju u vidu toplote, električne energije, mehaničkog rada,
rashladne energije za svoj život, za grejanje, klimatizaciju, rashlađivanje
namirnica, za pogon prevoznih sredstava.
3
Termodinamika
4
Šta proučava termodinamika?
Termodinamika je deo fizike i predstavlja u širem smislu nauku o
energiji.
Termodinamika se bavi proučavnjem pojava vezanih za pretvaranje
toplotne u druge oblike energije.
Termodinamika analizira i definiše razne forme tog pretvaranja - prvi princip
termodinamike
Termodinamika analizira i definiše uslove pod kojima je to moguće - drugi
princip termodinamike
5
Energija
Skoro sve pojave u prirodi su praćene procesima pretvaranja energije iz
jednog oblika u drugi.
Energija se definiše kao univerzalna mera kretanja materije, ili kao
sposobnost tela da vrši određeni rad, pa se i u termodinamičkim procesima
može pratiti ova fizička veličina.
Energija je zapravo samo jedan od oblika kretanja materije (ona je svojstvo
materije, jer je svakom materijalnom telu kretanje svojstveno), pa se ona i
ispoljava u raznovrsnim i neprestanim makroskopskim ili mikroskopskim
promenama stanja raznih tela, odnosno njegovih sićušnih čestica.
Sveukupna energija nekog posmatranog tela, kao što je poznato iz fizike
(Ajnštajn), proporcionalna je njegovoj masi i jednaka je:
? = ??
2
gde je c- brzina svetlosti, a m-masa tela. 6
Energija
U prirodi mogu da se zapaze, a susreću se i u svakodnevnom životu,
razni oblici energije, koju ispoljavaju najraznovrsnija tela: kamen
kad pada, automobil kad se kreće, vratilo kad se okreće itd. Sva ova
tela na razne načine ispoljavaju isti oblik energije: energiju kretanja
spoljašnjih vidljivih tela (makrotela) - mehaničku energiju.
Pored kretanja spoljašnjih vidljivih tela, poznata su, prema
molekularno kinetičkoj teoriji, i kretanja unutar tela, koja vrše
molekuli i atomi u njima, kao i sile koje deluju izmedu molekula, tzv.
medumolekulske privlačne sile. Spoljašnji odraz kretanja molekula i
atoma jeste, prema molekularno-kinetičkoj teoriji, temperatura
tela. Ukoliko je to unutrašnje kretanje življe, utoliko je i temperatura
viša. Zapravo unutrašnje kretanje (kretanje u mikroskopskim
uslovima) ispoljava se u ovom slučaju u obliku toplotne energije.
Prema tome, ukoliko je življe kretanje unutar tela, utoliko takvo telo
poseduje veću unutrašnju (toplotnu) energiju.
7
Oblici energije
Vidimo da su oba navedena oblika energije - mehanička i toplotna odraz dve
vrsta kretanja: prvi spoljašnjih, vidljivih, „velikih“ tela, (makrotela), a drugi
unutrašnjih, nevidljivih, „sićušnih“ tela (mikrotela). Radi toga se obično prva
vrsta kretanja (promena mesta u prostoru) naziva mehaničko kretanje, a
druga vrsta toplotno kretanje.
U termodinamici se kao osnovni parametri za ocenu ponašanja fluida
uzimaju toplota (predstavlja vid energije) i rad (predstavlja meru iskorišćene
energije za odgovarajući proces), a opisuju se kao funkcije više parametara
stanja, odnosno više fizičkih veličina, koje indirektno, svojom promenom,
utiču na njihovu promenu i ponašanje samog fluida.
8
Pretvaranje (transformacija) energije
Potencijalna energija se ispoljava u mogućnosti tela da se kreću; voda skupljena u
jezeru na nekoj visini (može da se koristi za obrtanje točka vodenice ili vodenog
motora); hemijska energija goriva (može da se iskoristi ako se gorivo sagori);
vodena para pod pritiskom u cilindru ispred klipa ili u loncu ispod poklopca (może
da se širi i da potiskuje klip, odnosno da podiže poklopac); itd.
Kinetička energija se ispoljava u samom kretanju tela, odnosno njegovih sićušnih
čestica: molekul kad se kreće, voda kad teče, itd.
Iz navedenih primera za potencijalnu i kinetičku energiju, a i po samoj definiciji
potencijalne energije, vidi se da potencijalna energija ima tu osobinu da se
pretvara u kinetičku energiju - mogućnost za kretanje pretvara se u samo
kretanje.
Tu osobinu da se jedan oblik energije pretvara u drugi imaju svi oblici
energije.
9
Pretvaranje (transformacija) energije
Na primer, pri udaranju čekića
o predmet na nakovnju, zagreju
se kako čekić tako
i predmet
i nakovanj
. Mehanička energija
-
kretanje čekića, pretvorila se jednim delom
u toplotnu energiju,
u kretanje čestica unutar navedenih tela
.
Obrnuti slučaj, pretvaranja toplotne
u mehaničku energiju, ima
se na primer
u dejstvu oružja (puške, topa itd
.
)
. Na račun toplote,
nastale sagorevanjem baruta, dobiva se mehanička energija koja
se ispoljava
u kretanju puščanog, odnosno topovskog metka
.
Isto tako, mehanička energija koja se ispoljava
u kretanju
automobila dobiva se na račun toplote oslođodene
sagorevanjem goriva
u cilindru automobilskog motora
.
Električna energija može da se pretvara
u svetlosnu energiju (u
električnoj sijalici),
u toplotnu energiju (u grejalici),
u mehaničku
energiju (u elektromotoru),
u hemijsku energiju (u galvanskom
elementu) itd
.
10
Tehnička termodinamika
Tehnička termodinamika u osnovi proučava gasne radne fluide u tehničkoj
praksi (ali koristi i neke zakonitosti koje važe za tečne fluide), i procese
razmene energije (najčešće manifestovane u vidu toplote) i rada u
karakterističnim termodinamičkim sistemima uz praćenje zakonitosti
promene parametara stanja sistema (svako stanje sistema se definiše
vrednostima odgovarajućih fizičkih veličina: p-pritiska, V-zapremine i Ttemperature u karakterističnim vremenskim trenucima-tačkama).
11
Osnovne informacije o predmetu
Nastavnici
Predavanja: dr Biljana Milutinović
biljana.milutinovic@akademijanis.edu.rs
Konsultacije: kabinet 213
Vežbe: Gordana Jović
gordana.jovic@akademijanis.edu.rs
Konsuktacije: kabinet 213
Broj časova
2 časa predavanja + 2 časa vežbe
12
Osnovne informacije o predmetu
Web page:

13
1. Malić, D., Termodinamika I, Termotehnika, Beograd, 1980.
2. Tomić, M., Vukić, M., Živković, P., Milutinović, B., Zbirka zadataka iz termodinamike sa
osnovama prenosa toplote, Fakultet tehničkih nauka, Univerzitet u Novom Sadu,
2021
3. Ilić, G., Radojković, N., Stojanović, I., Termodinamika II, Mašinski fakultet-Univerzitet
u Nišu, 1996.
4. Cvetković, R., Radojković, N., Hemijsko inženjerska termodinamika – zbirka zadataka,
Univerzitet u Nišu, 1996.
5. Cvetković, R., Radojković, N., Stamenković, I., Hemijsko inženjerska termodinamika –
zbirka zadataka, II dopunjeno i izmenjeno izdanje Univerzitet u Nišu, 1996
14
Literatura
• Uvod u predmet. Idealan gas. Osnovne veličine stanja radnog tela.
• Jednačina stanja idealnog gasa. Avogadrov zakon.
• Smeša idealnih gasova. Gasna konstanta smeše. Parcijalni pritisci gasova u smeši.
• Energija radnog tela. Unutrašnja energija i količina toplote.
• Specifična toplota. Majerova jednačina. Specifična toplota gasne smeše.
• Prvi princip termodinamike. Radni p-v dijagram. Povratni i nepovratni procesi. Rad. Pojam
entalpije.
• Drugi princip termodinamike. Entropija i matematički izraz drugog principa termodinamike.
• Kružni procesi. Termodinamički stepen iskorišćenja.
• Osnovne promene stanja u p-v sistemu. Karnoov, Oto, Dizel i Sabateov ciklus.
• Prostiranje toplote. Prostiranje toplote provođenjem.
• Konvektivno prostiranje toplote.
• Zračenje toplote.
15