Thermodynamica – week 3
College 3a: Inleiding Heat Engines
Een simpele heat engine die interne energie omzet in beweging: een kaarsje met
koperdraadje? die ronddraait in water
Zie de pagina met animaties van verschillende typen motoren
Carnot cyclus
From A to B: T constant, P decrease, V increase
From B to C: heat is zero, P decrease, V increase
From C to D: T constant, P increase, V decrease
From D to A: heat is zero, P increase, V decrease
Staat model voor huidige verbrandingsmotoren
, College 3b: Heat Engines en introductie entropie
Heat Engines (geïdealiseerde motoren)
Geïdealiseerd beeld van de conversie van warmte naar arbeid
- Heet en koud reservoir, verbonden door een ideaal gas
o Zo heet en zo koud (wel vloeibaar) mogelijk flink temperatuur verschil
o Direct met elkaar in contact brengen overdracht warmte evenwicht
geen arbeid
o Dragergas (ideaal gas) als derde systeem met wielaandrijver
- Reversibele stappen: maximale efficiency
- Nodig P-V diagram en formules voor adiabatische en isothermische expansie en
compressie
- Leidt tot klassieke thermodynamische definitie van entropie als toestandsfunctie
Reversibele carnot cyclus: de 4 stappen
stukken b-c en d-a zijn steiler
Stap A: kleinste volume, in contact met hete reservoir systeem gaat uitzetten onder zelfde
T (isotherm). Wiel in beweging gebracht
Stap B: contact verbreken met hete reservoir, systeem zet verder uit, V neemt toe. P neemt
sneller af, tot punt C waar druk zo is afgenomen dat V niet meer toeneemt (geen uitzetting
meer)
Stap C: zuiger weer ingedrukt compressie. Temperatuur bereikt van koude reservoir.
Arbeid uitgeoefend als omgeving op systeem, energie toegevoegd. In contact met koude
systeem dus isotherm.
Stap D: contact met koude reservoir verbreken. Energie die wordt toegevoegd in vorm
arbeid leidt tot stijging interne energie druk neemt sneller toe. Temperatuur neemt toe.
Adiabatische compressie
Doel proces: arbeid verrichten Arbeid = P*V
Arbeid die wordt verricht is gelijk aan oppervlak eronder. Oppervlak van A naar C is groter
via bovenste dan onderste lijn. Gebied omsloten tussen de lijnen is de arbeid die wordt
verricht. Arbeid die je moet uitoefenen om naar oorspronkelijke situatie te gaan zo klein
mogelijk is
College 3a: Inleiding Heat Engines
Een simpele heat engine die interne energie omzet in beweging: een kaarsje met
koperdraadje? die ronddraait in water
Zie de pagina met animaties van verschillende typen motoren
Carnot cyclus
From A to B: T constant, P decrease, V increase
From B to C: heat is zero, P decrease, V increase
From C to D: T constant, P increase, V decrease
From D to A: heat is zero, P increase, V decrease
Staat model voor huidige verbrandingsmotoren
, College 3b: Heat Engines en introductie entropie
Heat Engines (geïdealiseerde motoren)
Geïdealiseerd beeld van de conversie van warmte naar arbeid
- Heet en koud reservoir, verbonden door een ideaal gas
o Zo heet en zo koud (wel vloeibaar) mogelijk flink temperatuur verschil
o Direct met elkaar in contact brengen overdracht warmte evenwicht
geen arbeid
o Dragergas (ideaal gas) als derde systeem met wielaandrijver
- Reversibele stappen: maximale efficiency
- Nodig P-V diagram en formules voor adiabatische en isothermische expansie en
compressie
- Leidt tot klassieke thermodynamische definitie van entropie als toestandsfunctie
Reversibele carnot cyclus: de 4 stappen
stukken b-c en d-a zijn steiler
Stap A: kleinste volume, in contact met hete reservoir systeem gaat uitzetten onder zelfde
T (isotherm). Wiel in beweging gebracht
Stap B: contact verbreken met hete reservoir, systeem zet verder uit, V neemt toe. P neemt
sneller af, tot punt C waar druk zo is afgenomen dat V niet meer toeneemt (geen uitzetting
meer)
Stap C: zuiger weer ingedrukt compressie. Temperatuur bereikt van koude reservoir.
Arbeid uitgeoefend als omgeving op systeem, energie toegevoegd. In contact met koude
systeem dus isotherm.
Stap D: contact met koude reservoir verbreken. Energie die wordt toegevoegd in vorm
arbeid leidt tot stijging interne energie druk neemt sneller toe. Temperatuur neemt toe.
Adiabatische compressie
Doel proces: arbeid verrichten Arbeid = P*V
Arbeid die wordt verricht is gelijk aan oppervlak eronder. Oppervlak van A naar C is groter
via bovenste dan onderste lijn. Gebied omsloten tussen de lijnen is de arbeid die wordt
verricht. Arbeid die je moet uitoefenen om naar oorspronkelijke situatie te gaan zo klein
mogelijk is
