Tudnivalók a termodinamika vizsgához
Hűtő körfolyamatok.
Minimum kérdések az elégségeshez
1) A Carnot-körfolyamat körüljárási irányának megváltoztatása a munkavégzés és a körintegrál előjelét változtatja meg
2) A Carnot-körfolyamatnál (és a Linde körfolyamatnál) a görbék által közbezárt terület egyenlő a négy részfolyamat munkavégzésének összegével
3) Az izotermikus kompresszió ideális gáznál dugattyús (vagy egyéb) géppel nem valósítható meg, mert ehhez a dugattyú sebességének közelítenie kell a nullához; emiatt a gép teljesítőképessége tart a nullához
4) Az adiabatikus kompresszió ideális gáznál dugattyús (vagy egyéb) géppel csak korlátozással valósítható meg, mert a dugattyú sebessége a hang sebességét nem lépheti túl
5) p–V diagramon bármely állapotváltozás görbéje alatti terület a V tengelyre vetítve a fizikai munka; a p tengelyre vetítve a technikai munka
6) T–s diagramon bármely görbe alatti terület – az s tengelyre vetítve – a hőközléssel egyenlő
7) Extenzív állapotjelzőből nem készíthető termodinamikai diagram, ezek megváltozása útfüggő. Ha azonban bármelyikből fajlagos mennyiséget képezünk, intenzív mennyiséghez jutunk, és ebből már diagram, illetve táblázat készíthető
8) Ha valamely közeg a térfogatát megnövelte a környezet ellenében, akkor munkavégzése pozitív
9) Ha valamely közeg a nyomását megnövelte a környezet ellenében, akkor technikai munkavégzése pozitív
10) Ha valamely közeg entrópiáját megnövelte (egyensúlyi folyamat esetén), akkor a hőközlés pozitív (a környezetből a közegbe áramlott a hőmennyiség)
11) Izotermikus állapotváltozásnál a technikai és a térfogatváltozási munka ellentétes előjelű és azonos nagyságú
12) A hűtőkompresszor munkafolyamatának részei: adiabatikus kompresszió, a sűrített közeg kitolása, a káros térben maradt közeg expanziója, és új hűtőközeg beszívása.
12 a) Ha a káros tér nagyságát elhanyagoljuk, akkor e négy folyamat fizikai munkájának összege egyenlő az adiabatikus kompresszióra vonatkozó technikai munkával.
12 b) A technikai munka egyenlő az entalpiaváltozással, de csakis adiabatikus állapotváltozásnál. Ezért az értéke az entalpia digaramokról leolvasható (az egységnyi tömegű hűtőközeg kompressziómunkája).
13) Ideális gáz és ideális folyadék esetén az izotermikus és az izentalpikus állapotváltozás vonala a diagramon azonos irányú (párhuzamos). A p∙v szorzat nulla és a belső energia sem változik.
13 a) Reális folyadéknál észrevehetetlenül kicsi az eltérés, mert a kompresszibilitás 10-10 Pa-1 nagyságrendű. Reális gáznál a van der Waals állapotegyenlettel számítható ki az eltérés
14) A közegek gázállapotúak a kritikus hőmérséklet felett. Alatta egészen a telítési határig gőznek nevezzük. A hűtőtechnikában a telítési állapotnak külön neve van: száraz telített gőz.
15) A telítési és a kritikus hőmérséklet között az anyag állapotát túlhevített gőznek, vagy telítetlen gőznek nevezzük.
16) A hűtőtechnikában nedves gőznek nevezzük az anyag állapotát, ha egyidejűleg jelen van folyadék és a gőz halmazállapota, és ezek keverési aránya nulla és egy közé esik.
16 a) Ha a keverési arány eléri a nullát (valamennyi gőz kondenzálódott), akkor azt mondjuk: folyadék határállapotban van.
17) Extenzív mennyiségből intenzív képezhető tömegegységre, térfogategységre, vagy egységnyi anyagmennyiségre történő számítással. Például a térfogatból fajlagos térfogat, illetve moláris térfogat számítható. A tömegből sűrűség, illetve moláris tömeg számítható
18) Extenzív mennyiségekből (hőközlés, munkavégzés) végzett számítás általában az egy munkaciklusra érvényes eredményt adja. Ha belőle intenzív mennyiséget képezünk (például tömegegységre vonatkoztatva), akkor a hűtőközeg tömegegységén végzett munka, illetve a tömegegysége által elvonható hőmennyiséghez jutunk
19) A p–V és a p–v diagramon ábrázolt állapotváltozás képe megegyezik, mert az átszámítási tényező konstans (az egy ciklusban résztvevő hűtőközeg tömege)
20) A T–S és a T–s diagramon ábrázolt állapotváltozás képe megegyezik, mert az átszámítási tényező konstans (az egy ciklusban résztvevő hűtőközeg tömege)
21) A Gibbs-féle fázisszabály értelmében egy rendszer szabadsági foka csökken, ha akár a komponensek, akár a fázisok száma növekszik.
21 a) Hűtő körfolyamatoknál egyszerre két fázis van jelen (folyékony és légnemű); ez az, ami miatt az izotermikus és az izobár állapotváltozás néhány igen fontos folyamatnál egybeesik.
21 b) Az entalpiaváltozás egyenlő a hőközlés nagyságával, de csakis izobár állapotváltozásnál; ez diagramról leolvasható. Pontosabban: ez az egységnyi tömegű anyaggal közölt hőmennyiség nagysága.
22) A nyomás–entalpia-diagram alkalmazásának három alapvető szempontja: az adiabatikus kompresszió technikai munkája megegyezik az entalpiaváltozással; a hűtőben felvett hőmennyiség megegyezik az entalpiaváltozással (mert párolog) és a fojtószelepes expanzió ábrázolása függőleges egyenes vonal (izentalpikus állapotváltozás).
23) A hűtő körfolyamat négy részből áll: adiabatikus kompresszió, kondenzáció a kondenzátorban, fojtószelepes expanzió, elpárolgás az elpárologtatóban.
24) A hűtőközeg nem lehet gáz. Azokat a különleges és ritka eseteket, amelyekben gázállapotú a hűtőközeg, nem kell az elégséges osztályzathoz tudni (ezek: a levegő, mint hűtőközeg valamint a széndioxid szuperkritikus körfolyamata).
25) Az abszorpciós hűtőgép eltérése a kompresszoros hűtőgéptől a hűtőközeg feloldása oldószerben, majd kiűzése az oldatból.
25 a) Az abszorpciós hűtőgép hűtőközege ammónia; oldószere a víz.
26) Néhány hagyományos hűtőközegről bebizonyosodott, hogy vagy károsítja a Föld ózonrétegét, vagy általános felmelegítő hatása van.
26 a) Ezeket új közegekkel helyettesítik, amelyek általában elegyek
26 b) Ezek közt az elegyek közt van állandó és változó forrási hőmérsékletű is