Teorija

Question 1

Merski sistem

Answer 1

Je skupek vseh osnovnih in izvedenih merskih enot. Glavna merska sistema: imperialni in mednarodni

Question 2

Kako podajamo veličin, enote in pripone?

Answer 2

Veličine: podajamo z simboli npr: p = tlak
Enote: podamo za številčno vrednostjo in so standardne npr: m za dolžino
Pripone: so v povezavi z enotami ali simboli ki predstavljajo lastnosti npr: ∆ = spremembo lastnosti, k – kilo = 10

Question 3

Katere so številske in veličinske enačbe?

Answer 3

Številske enačbe: enačbe v katere vstavljamo veličine v predpisanih enotah za tisto enačbo
Veličinske enačbe: enačbe v katere vstavljamo veličine v osnovnih enotah in tako vemo kakšno enoto ima rezultat

Question 4

Kaj je termodinamika?

Answer 4

Termodinamika je veja fizike, ki se ukvarja s toploto in temperaturo in njuno povezavo z energijo, delom, sevanjem in lastnostmi snovi

Question 5

Pojasnite koncept termodinamičnega sistema

Answer 5

Termodinamični sistem v fiziki je opredeljen kot del vesolja, ki ga preučujemo, in je ločen od okolice z mejo. Lahko je zaprt ali odprt

Question 6

Kateri je enostavni, zaprti in odprti sistem?

Answer 6

Enostavni sistem je vsak enokomponenti enofazni sistem
Zaprti sistem je sistem v katerem je masa opazovane snovi konstantna
Odprt sistem je sistem kateremu se masa spreminja

Question 7

Kateri je izoliran oz. neizoliran sistem?

Answer 7

Izoliran sistem je tisti sistem kateri ne prepušča energije v okolico, neizoliran jo pa prepušča.

Question 8

Kateri sistem je zaključen?

Answer 8

Zaključen sistem je tisti, ki je zaprt in izoliran

Question 9

Kako definiramo ravnotežno stanje termodinamičnega sistema?

Answer 9

Ravnotežno stanje termodinamičnega sistema je stanje v katerem se lastnosti, kot so temperatura, tlak, volumen in gostota ne spreminjajo s časom

Question 10

Kaj je relaksacija?

Answer 10

Relaksacija je proces, pri katerem se sistem, ki je izven ravnotežja, vrača v ravnotežno stanje.
Primer: ohlajanje vročega železa toplota se iz železa prenaša v okolico dokler se temperaturi izenačita

Question 11

Pojasnite ničelni zakon termodinamike

Answer 11

Če sta dva sistema v termičnem ravnotežju z tretjim, sta v ravnotežju tudi med seboj.

Question 12

Kaj je termodinamični proces?

Answer 12

Termodinamični proces je prehod termodinamičnega sistema iz enega v drugo ravnotežno stanje

Question 13

Kaj je veličina stanja in njihova delitev?

Answer 13

Veličina stanja z njimi opišemo stanje termodinamičnega sistema Delimo jih:
Prva delitev
* Termične, so merljive
* Kalorične, niso merljive
Druga delitev
* Intenzivne neodvisne od velikosti sistema
* Ekstenzivne sorazmerne z velikostjo sistema

Question 14

Pojasnite razliko med intenzivno in ekstenzivno veličino

Answer 14

Intenzivne veličine niso odvisne od velikosti opazovanega sistema

Ekstenzivne veličine so pa sorazmerne z velikostjo opazovanega sistema

Question 15

Definicija tlaka in kako ga merimo

Answer 15

Tlak je definiran kot sila, ki deluje na površino je termična veličina za presojo mehanskega ravnotežja. Merimo ga z različnimi napravami, kot so manometri, barometri,…

Question 16

Definicija temperature in kako jo merimo

Answer 16

Temperatura je termična veličina, s katero presojamo termično ravnotežje. Merimo jo s: termometri in termostati

Question 17

Volumen in specifični volumen

Answer 17

Volumen izraža velikost prostora, ki ga zavzema sistem

Specifični volumen predstavlja volumen, ki ga zasede enota mase snovi

Question 18

Kaj je termodinamični prostor in njegov primer?

Answer 18

Termodinamični prostor je abstraktni prostor, v katerem je vsako možno stanje termodinamičnega sistema predstavljeno kot točka.

Primer: Opazujemo enostaven sistem, ki ga lahko narišemo v p-V diagram. Preko enačbe stanja
lahko določimo še T

Question 19

Gibbsovo pravilo in št. prostostnih stopenj

Answer 19

Gibbsovo pravilo določa število prostostnih stopenj v termodinamičnem sistemu in se izrazi z enačbo: s=k−f+2 kjer je s število prostostnih stopenj, k število komponent in f število faz

Question 20

Napišite in razložite termično enačbo stanja

Answer 20

Povezuje tlak, temperaturo in volumen. Velja za enostavne sisteme. Enačba stanja je značilnost snovi, ki omogoča uporabo splošnih principov termodinamike in določenih fizikalnih objektih.

Question 21

Boyle-Mariottov zakon

Answer 21

Boyle-Mariottov zakon pravi, da se produkt tlaka in prostornine plina pri konstantni temperaturi ne spreminja. Če se prostornina plina zmanjša, se tlak poveča in obratno, pri čemer temperatura ostaja enaka.

Question 22

Gay-Lussacov zakon

Answer 22

Gay-Lussacov zakon povezuje prostornino in temperaturo idealnega plina pri izobarni spremembi, torej pri spremembi, ki poteka pri stalnem tlaku

Question 23

Kdaj so plini idealni?

Answer 23

Plini so idealni kadar je plin redek. Plini se obravnavajo kot idealni v določenih pogojih, kjer njihovo obnašanje lahko opišemo z enačbo stanja idealnega plina (p⋅V=n⋅Rm⋅T) . Pogoji za idealni plin bi naj bili: nizka gostota, visoka temperature in nizki tlak.

Question 24

Napišite in razložite plinsko enačbo

Answer 24

Plinska enačba je krajše ime za termično enačbo stanja idealnih plinov, in se glasi: 𝑝 · 𝑉 = 𝑚 · 𝑅 · 𝑇 Enačba velja le za idealne pline in z njo ne moremo preračunati vsega

Question 25

Avogadrov zakon

Answer 25

Vsi idealni plini imajo pri enaki temperaturi, tlaku in volumnu enako število molekul.

Question 26

Katere so nakopičene oz. prehodne energije

Answer 26

Nakopičene energije so vezane na sistem in se ohranijo poljubno dolgo Prehodne energije so pa energije na mejah med sistemi in so izjemno kratkotrajne

Question 27

Kaj je peerpetuum mobile prve vrste?

Answer 27

Je teoretični stroj, ki opravi delo ne da bi za to porabil kakršnokoli energijo

Question 28

Definicija notranje energije in entalpije

Answer 28

Notranja energija (U) je celotna energija, ki jo ima zaprt sistem. Notranja energija je nakopičena v snovi in je ekstenzivna kalorična veličina stanja Entalpija (H) je pa nakopičena energija v snovi pri odprtih sistemih

Question 29

Definicija enkratnega oziroma volumenskega dela

Answer 29

Če je zaprt sistem udeležen v procesu, doživi preobrazbo pride do spremembe volumna

Question 30

Definicija tehniškega dela

Answer 30

Tehniško delo je delo, ki ga dobimo pri preobrazbi odprtih sistemov

Question 31

Kaj je toplota?

Answer 31

Toplota je prehodna toplotna energija. Označimo jo z Q. Toploto opazimo le med relaksacijo in ne pripada ne enemu ne drugemu podsistemu, pač pa procesu.

Question 32

Matematična formulacija prvega glavnega zakona termodinamike za zaprte sisteme

Answer 32

Dovedena prehodna energija poveča nakopičeno energijo. Vsota nakopičenih energij poraste ravno za vsoto dovedenih predhodnih energij.

Question 33

Matematična formulacija prvega glavnega zakona termodinamike za odprte sisteme.

Answer 33

Prvi glavni zakon termodinamike za odprte sisteme je izraz za ohranitev energije, ki upošteva tako notranjo energijo sistema kot tudi energijske tokove zaradi mase in dela, ki vstopajo ali izstopajo iz sistema.

Question 34

Zapiši in obrazloži energijsko enačbo

Answer 34

Imamo jo v tehnično najpogostejšem odprtem sistemu, in potrebujemo upoštevati kinetično in potencialno energijo. S totalno entalpijo dobimo energijsko enačbo.

Question 35

Kaj je totalna entalpija?

Answer 35

Totalna entalpija je termodinamična količina, ki združuje notranjo energijo sistema in delo, potrebno za vzdrževanje prostornine sistema pri določenem tlaku

Question 36

Definicija specifične toplote in njena temperaturna odvisnost

Answer 36

Specifična toplota je količina toplote, potrebna za zvišanje temperature ene enote mase snovi za eno stopinjo Celzija (ali en kelvin)

Question 37

Definicija srednje specifične toplote

Answer 37

Povprečna vrednost specifične toplote med dvema temperaturnima mejama

Question 38

Definicija izohorne in izobarne specifične toplote, njuno razmerje in razlika

Answer 38

Izohora in izobara sta veličini stanja, njun pomen je vloga v kalorični enačbi stanja. 𝑐𝑣 velja pri zaprtih sistemih. 𝑐𝑝 velja pri odprtih sistemih Razmerje: k =𝑐𝑝/𝑐𝑣 Razlika: R = 𝑐𝑝 − 𝑐𝑣

Question 39

Zapiši in obrazloži kalorično enačbo stanja idealnih plinov

Answer 39

U in H sta kalorični količini, pri enostavnih sistemih je

Question 40

Izohora

Answer 40

Pri izohori je konstanten volumen in volumensko delo 0, tehniško delo je praktično neizvedljivo

Question 41

Izobara

Answer 41

Pri izobari imamo konstanten tlak in tehniško delo 0, volumensko delo je W = p∙(V2 – V1)

Question 42

Izoterma

Answer 42

Pri Izotermi imamo konstantno temperaturo, tehniško delo je enako volumskem delu in toploti

Question 43

Izentropa

Answer 43

Izentropa je idealna preobrazba pri kateri je konstantna entropija, izmenjana toplota pa je enaka 0. Izentropa je v praksi nedosegljiva.

Question 44

Politropa

Answer 44

Politropa je idealna preobrazba pri kateri je konstantna specifična toplota

Question 45

Večstopenjska kompresija ali ekspanzija ter tlačno razmerje stopnje

Answer 45

Pri večstopenjski kompresiji ali ekspanziji je proces razdeljen na več stopenj, vsaka s svojim razmerjem tlakov. Tlačno razmerje stopnje je razmerje med končnim in začetnim tlakom v vsaki stopnji.

Question 46

Definicija drugega glavnega zakona termodinamike

Answer 46

Vsi procesi v naravi so ne povračljivi, povračljivi procesi so samo idealizacija mejnih procesov. Služijo nam predvsem za oceno ne povračljivih procesov

Question 47

Kaj je perpetuum mobile druge vrste

Answer 47

Perpetuum mobile druge vrste je teoretični koncept, ki predstavlja napravo, ki bi v celoti pretvorila toploto v delo brez izgube energije in brez povečanja entropije. Takšna naprava je v nasprotju z osnovnimi zakoni termodinamike in je zato nemogoča v praksi.

Question 48

Definicija in primer povračljivih ali obrnljivih procesov

Answer 48

Povračljiv ali obrnljiv proces je idealiziran termodinamični proces, ki se lahko izvaja tako v eno kot v drugo smer, pri čemer se sistem in njegovo okolje vrneta v začetno stanje brez kakršnihkoli sprememb v celotnem sistemu. Je praktično nemogoče.

Question 49

Kaj je kompenzacija?

Answer 49

Kompenzacija je način, ki stanje spravi nazaj v prvotno, a ostale bodo dodatne posledice. Navadno se izkaže da, bomo porabili več dela kot ga dobimo

Question 50

Neobrnljivost procesov in njen vzrok

Answer 50

To so procesi, ki imajo mogočo le eno smer in ne morejo teči v drugo smer. Vzroki so povezani z naravnimi omejitvami in so v nasprotju z 2. glavnim zakonom termodinamike. V naravi obstajajo samo neobrnljivi procesi.

Question 51

Adiabatna dosegljivost stanj v H − p diagramu in poimenovanje preobrazb.

Answer 51

Poimenujemo jih tako:

Question 52

Kaj je entropija?

Answer 52

Entropija je termodinamična količina, ki meri stopnjo nereda ali naključnosti v sistemu.

Question 53

Nariši splošne preobrazbe v T − S diagramu

Answer 53

V tem odražamo drugi glavni zakon termodinamike

Question 54

Zapiši in obrazloži osnovno enačbo termodinamike

Answer 54

Osnovna enačba termodinamike, znana tudi kot prvi zakon termodinamike, je enačba za ohranjanje energije v termodinamičnih sistemih. ΔU=Q−W

Question 55

Definicija izentropnega izkoristka ekspanzije in kompresije ter prikaz v H − S diagramu.

Answer 55

Izentropni izkoristek je merilo učinkovitosti realnih ekspanzijskih in kompresijskih procesov v primerjavi z idealnimi, izentropnimi procesi. Izentropni procesi so teoretični procesi, pri katerih ni izgub energije zaradi trenja, toplote ali drugih nepopolnosti.

Question 56

Kaj je okolica?

Answer 56

Okolica je vse, kar ni del termodinamičnega sistema, a lahko vpliva na sistem in je pod njegovim vplivom.

Question 57

Kaj je največje tehniško delo?

Answer 57

Največje tehniško delo je delo ki ga še lahko dobimo poleg vseh izgub energije v okolico.

Question 58

Kaj je eksergija in anergija?

Answer 58

Eksergija je tisti del energije ki se lahko pretvori in je uničljiva Anergija pa je del energije, ki se nikoli ne more pretvoriti.

Question 59

Definicija anergijskega dela toplote in prikaz v T − S diagramu

Answer 59

Je del toplotne energije, ki ne more biti pretvorjen v delo.

Question 60

Definicija eksergijskih izgub

Answer 60

Vemo da se pri vsakem procesu nekaj energije izgubi oz. eksergija se pretvarja v anergijo. Zato ker noben proces ni obrnljiv, uničene eksergije nikakor več ne moremo povrniti.

Question 61

Eksergijske izgube pri prenosu toplote

Answer 61

Eksergijske izgube pri prenosu toplote se nanašajo na izgubo uporabne energije, ki bi se lahko pretvorila v delo med prenosom toplote med sistemom in njegovo okolico

Question 62

Katere so zahteve za delovno snov za izvajanje termodinamičnega procesa?

Answer 62

Za izvajanje termodinamičnega procesa je ključno, da delovna snov izpolnjuje določene zahteve glede fizikalnih lastnosti in sposobnosti, ki omogočajo učinkovito delovanje procesa.

Question 63

Kaj je kritična in trojna točka delovne snovi?

Answer 63

Kritična točka je specifična temperatura in tlak, pri katerih se tekočina in para delovne snovi preoblikujeta Trojna točka je temperatura in tlak, pri katerih so vsa tri agregatna stanja snovi v ravnotežju

Question 64

Prikaz napetostnih krivulj v p− T diagramu

Answer 64

To so prikazi, ki kažejo, kako se obnaša delovna snov pod različnimi temperaturami in tlaki.

Question 65

Nariši in obrazloži fazni diagram za vodo in vodno paro v p− V diagramu

Answer 65

Na levi strani imamo stanje-voda, medtem ko je na desni stanje-vodna para

Question 66

Definicija mokre ali nasičene vodne pare ter delež suhe pare

Answer 66

Mokra ali nasičena vodna para je mešanica vodne pare in tekoče vode pri nasičenih pogojih Delež suhe pare je razmerje med maso pare molekule in snovi.

Question 67

Definicija uparjalne entalpije

Answer 67

Je količina toplote, ki je potrebna, da snov preide iz tekoče v plinasto stanje, brez spreminjanja temperature.

Question 68

Razdelitev procesov v termodinamiki

Answer 68

Izohori proces (V = konst.), izobari proces (p = konst.), izotermni proces (T = konst), izentropi proces (S = konst.), politropi proces (pVn = konst), entalpija (H), entropija (S)

Question 69

Definicija termodinamičnega izkoristka delovnih, kurilnih in hladilnih procesov

Answer 69

Delovni proces je razmerje med uporabnim delom, opravljenim med procesom, in energijo, ki se vloži v obliki toplote ali dela. Kurilni proces je razmerje med energijo, ki se pretvori v koristno toploto in energijo, ki se vloži zgoraj. Hladilni proces je razmerje med količino toplote, ki jo odstrani hladilni sistem in energijo, ki se porabi za pogon sistema.

Question 70

Definicija desnega krožnega procesa in prikaz v p − V diagramu

Answer 70

Pri desnih krožnih procesih vedno pridobimo delo z vloženo toploto. Delo krožnega procesa je v p-V diagram predstavljeno kot površina med vsemi krivuljami.

Question 71

Nariši in obrazloži Carnotov krožni proces v T− S diagramu

Answer 71

Carnotov krožni proces je najboljši delovni proces med dvema temperaturama. Sestavljen je z dveh izoterm in dveh izentrop. Toploto dovajamo med točkama 2 in 3, odvaja pa se med točkama 4 in 1

Question 72

Termodinamični izkoristek Carnotovega desnega krožnega procesa

Answer 72

Termodinamični izkoristek Carnotovega krožnega procesa je odvisen samo od max in min temperature v procesu. Pove nam da večja kot bo temperaturna razlika med dovedeno in odvedeno temperature večji bo izkoristek.

Question 73

Nariši in obrazloži idealni Ottov krožni proces v p− V diagramu

Answer 73

delani Ottov krožni proces je sestavljen iz dveh izohor in dveh izentrop. Največ se uporablja v bencinskih Ottovih motorjih.

Question 74

Nariši in obrazloži idealni Dieselov krožni proces v p − V diagramu

Answer 74

Idealni Dieslov krožni proces je sestavljen iz dveh izentrop, ene izobare in ene izohore. Uporablja se v Dieslovih motorjih.

Question 75

Katere so glavne razlike med Ottovim in Dieselovim krožnim procesom?

Answer 75

- Vžig – Otto ima vžig z iskro, Diesel ima notranji vžig. - tlak in temperatura – Otto ima skoraj konstanten tlak med izobarnim širjenjem, pri Diesel se tlak zelo poveča. - vrsta goriva. - razmerje stiskanja – Diesel ima večje, kar omogoča večjo učinkovitost.

Question 76

Nariši in obrazloži Joulov ali Braytonov krožni proces v p− V diagramu.

Answer 76

Idealni Joulov krožni proces je sestavljen iz dveh izobar in dveh izentrop.

Question 77

Nariši in obrazloži enostaven Rankinov krožni proces v p− S diagramu

Answer 77

Uporablja se v parnih turbinah za pretvorbo toplote v mehansko delo. Ta cikel vključuje štiri faze: izentropsko stiskanje, izotermno širjenje, izentropsko širjenje in izotermno stiskanje.