ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ - ENERGETICKÝ ÚSTAV ODBOR TERMOMECHANIKY A TECHNIKY PROSTŘEDÍ ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY doc. Ing. Josef ŠTETINA, Ph.D. Předmět 3. ročníku BS http://ottp.fme.vutbr.cz/sat/ 22. 9. 2010 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Experimentální metody v technice prostředí – předmět 1. ročníku NMS 2. Upravené vydání 2007 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Zkušebna v Škoda auto Kontaktní Bezkontaktní 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Sluneční penzión Svitavy – monitorování solárního skleníku pro ohřev vzduch Přesnost u laboratorních měření je až 0,2 K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Nízkoenergetický dům Energetického ústavu – monitorování a řízení prostředí 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Použití datalogerů Testo pro posouzení oken měření vnitřní teploty a vlhkosti měření vnitřní povrchové teploty skla 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Rozdíl teplot- vstup-výstup Ekodům Podolí u Brna – Monitorování činnosti vzduchových kolektorů Rozdíl teplot- vstup-výstup Solární záření 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZAJÍMAVÉ ŘEŠENÉ APLIKACE Solární záření stěna sklo Výstupní vzduch Vstupní vzduch 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

TERMODYNAMIKA PLYNŮ Extenzivní a intenzivní veličiny Pracovní látka Ideální plyn Realný plyn - zjednodušený výpočet - přesný výpočet Páry Směsi plynů Směsi plynů a par Extenzivní a intenzivní veličiny Extenzivní veličiny Intenzivní veličiny 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

ZÁKLADNÍ TERMODYNAMICKÉ VELIČINY Určující stavové veličiny Teplota (stavová veličina posuzovaná s ohledem na schopnost jímat teplo) Tlak (definována jako síla působící ve směru normály na jednotku plochy) Měrný objem (objem homogenní látky mající hmotnost 1 kg) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 . . . 18

TEPLOTA T [K] = 273,15+t[°C] t [°C] t[°C]=5/9.(t[F]-32) V termodynamice používáme pouze teplotu označovanou T v Kelvinech t[°C]=5/9.(t[F]-32) 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Základní princip všech měření teplot 0. ZÁKON TERMODYNAMIKY Jestliže, dva systémy (A a B) jsou v tepelné rovnováze s třetím systémem (C) [ A a C jsou v tepelné rovnováze; B a C jsou v tepelné rovnováze ] tak jsou v tepelné rovnováze i systémy A a B. TA = TC TB = TC TA = TB Základní princip všech měření teplot 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MĚŘENÍ TEPLOTY Kontaktní Bezkontaktní Teplotní senzor (čidlo, snímače) Dotykové teploměry Folie s tekutými krystaly Tužky Nálepky Nátěry Radiační teploměry (pyrometry jasové, pásmové, na celkové záření) Termovizní kamery Teplotní senzor převádí teplotu (fyzikální veličina) na elektricky měřitelnou veličinu a mohou pracovat na principu změny elektrického odporu, změny termoelektrických napětí, nebo změny frekvence krystalu. 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

TLAK F [N] síla S [m2] plocha p [Pa] tlak Do všech vztahů v termodynamice dosazujeme absolutní tlak. (nikdy přetlak ani podtlak). Pokud v zadání příkladu není řečeno o jaký tlak se jedná předpokládáme, že se jedná o absolutní tlak. Přednostně používáme kPa. pa = pb - |ppod| pa = pb + ppř 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MĚŘENÍ TLAKU 1 bar =105 Pa=1000 hPa=100 kPa=0,1 MPa 1 atm =101325 Pa=101,325 kPa=1,01325 bar 1 kp/cm2=9,807 N/cm2=0,9807 bar = 0,9679 atm 1 atm = 14,696 psi 1 Pa=133,322 mmHg=133,322 Torr=9,806 65 mmH2O Přístroje pro měření tlaku: přetlak – klasické manometry barometrický tlak – barometry podtlak – vakuometry absolutní tlak diferenční tlak Hydrostatický tlak - využití při měření 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

DYNAMICKÝ TLAK Pitotova trubice F18 Hornet 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17 18

MĚRNÝ OBJEM Hustota (měrný objem) u plynů není konstanta a nehledá se v tabulkách. 1 . . . 10 11 12 13 14 15 16 17