Termodinamik

Çapraz akışlı ısı eşanjörleri, plakalar yardımıyla soğuk ve sıcak havayı birbirinden ayırarak, sıcak taraftan soğuk tarafa ısı transferi sağlar. Çalışma prensibi: Hava akışı: İki hava akışı birbirine dik açı yaparak hareket eder. Isı transferi: Termal enerji, paneller aracılığıyla değiştirilir. Verimlilik: Hızın azalması, hatvenin azalması, boyutun büyümesi ve kütle oranının artması verimi artırır. Bazı özellikleri: Malzeme: Alüminyum, ön kaplamalı alüminyum, plastik, reçineli kağıt ve paslanmaz çelik gibi malzemelerden üretilir. Uygulama alanları: Oda ve endüstriyel havalandırma, kış/yaz ısı geri kazanımı, taze ve atılan havanın ayrılması gibi alanlarda kullanılır. Verim: Isıtmada verim %50-65 civarında olur. Not: Döner ısı eşanjörlerinin aksine, çapraz akışlı ısı eşanjörleri nem alışverişi yapmaz ve hava akışlarını kısa devre yapma riski yoktur.

Hayır, sıcaklık bir enerji değildir. Sıcaklık, bir maddeyi oluşturan taneciklerden ortalama hareket (kinetik) enerjisini ifade eden bir değerdir. Enerji ise bir cisimden diğerine aktarılan ısı şeklinde tanımlanabilir.

Çapı d, uzunluğu l olan bir borudan hızı vz, yoğunluğu ρ ve ısı kapasitesi cp olan Newtonian bir akışkanın aktığı ve boruya yüzeyinden qo sabit ısı akısı aktarıldığı yatışkın koşuldaki hidrodinamik durumlar için sıcaklık profili tanımlayan matematik modelleri hakkında bilgi bulunamadı. Ancak, borularda basınç düşüşü ve sıcaklık profili ile ilgili bazı denklemler şunlardır: Poiseuille Yasası. Reynolds Sayısı (Re). Borularda enerji denkliği ve sıcaklık profili ile ilgili daha fazla bilgi için aşağıdaki kaynaklar incelenebilir: acikders.ankara.edu.tr; huseyingunerhan.com.

C3H8'in kararlı akımlı yanma odasında yakılması durumunda, yanma ürünlerinin sıcaklık değerinin ne olduğuna dair bir bilgi bulunamamıştır. Ancak, yanma ürünlerinin sıcaklık değerinin hesaplanabilmesi için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Verilenlerin belirlenmesi. 2. Yakma reaksiyonunun yazılması. 3. Atom dengelemesi. 4. Mol yüzdesi hesaplama. 5. Isı aktarımı ve Cp/R ilişkisinin incelenmesi. 6. Sıcaklık hesaplama. Yanma ürünlerinin sıcaklık değerinin iteratif olarak hesaplanması gerekebilir. Daha fazla bilgi için aşağıdaki kaynaklar incelenebilir: studyx.ai; 9lib.net; blog.aku.edu.tr.

Steam trap (kondenstop), buhar sistemindeki kondensat (yoğunlaşmış buhar) ve gazları tahliye eden otomatik bir valftir. Steam trap'in üç önemli işlevi vardır: Kondensatın hızlı tahliyesi. Az buhar tüketimi. Hava ve diğer gazların tahliyesi. Steam trap'ler, mekanik, termodinamik ve termostatik olmak üzere üç ana kategoriye ayrılır.

Mekanik ve termodinamik farklı alanlarda çeşitli işlevlere sahiptir: Mekanik: Kuvvet, yer ve zaman gibi kavramlarla sistemler arasındaki enerji değişimlerini inceler. Enerji dönüşümü ve hareket prensiplerini araştırır. Mühendislik alanında, özellikle makine tasarımı ve motorlar gibi sistemlerde uygulanır. Termodinamik: Isı, enerji, sıcaklık ve iş arasındaki ilişkileri inceler. Enerji dönüşümü ve verimlilik konularını araştırır. Enerji santralleri, motorlar, ısı pompaları ve beyaz eşyalar gibi birçok alanda kullanılır. Her iki bilim dalı da, doğanın temel yasalarını anlayarak, enerji ve hareketin çeşitli sistemlerdeki davranışlarını optimize etmeye yardımcı olur.

Özdeş kaplarda, eşit miktarda su ve özdeş ısıtıcılarla eşit süre ısıtma işleminde, kütlesi az olan suyun sıcaklığı daha fazla artar. Bu durumda, D seçeneğindeki kaptaki suyun sıcaklığı en fazla artar. Çünkü kütle ve sıcaklık artışı ters orantılıdır.

Isı transferi kanatçıkları, bir yüzeyden ısı transferini artırmak için kullanılan genişletilmiş yüzeylerdir. Kanatçıklar, ısı transferini şu şekillerde artırır: Yüzeyin taşınıma maruz kalan alanını genişletir. Düşük ısı iletim katsayısına sahip gazların (örneğin hava) daha etkin bir şekilde ısı transferine katılmasını sağlar. Kanatçıklı yüzeyler, özellikle düşük ısı transfer katsayısı içeren uygulamalarda, sıvı yerine gaz ortam ve doğal taşınım yerine zorlanmış taşınım ile ısı transferinin iyileştirilmesinde kullanılır. Kanatçık malzemeleri: Alüminyum; Bakır; Paslanmaz çelik; Karbon çelik. Kanatçık türleri: Düz kanatlar; Dalgacıklı kanatlar; Delikli kanatlar; Ofset yüzgeç; İnce panjurlu.

Öz ısı ile ilgili soru çözmek için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Formülü bilmek: Öz ısı ile ilgili sorular genellikle Q = mcΔT formülü ile çözülür. Bu formülde: Q verilen ısıyı, m maddenin kütlesini, c maddenin öz ısısını, ΔT sıcaklık değişimini (son sıcaklık - ilk sıcaklık) ifade eder. 2. Verileri toplamak: Soruda verilen değerleri formüle yerleştirin. 3. Hesaplama yapmak: Formüldeki değerleri yerine koyarak gerekli hesaplamaları yapın. Örnek soru çözümü: Soru: Kütlesi 30 g olan bir gümüş külçenin sıcaklığını 15 °C’den 80 °C’ye çıkarmak için kaç J ısı gereklidir? (Gümüşün öz ısısı 234 J/kg°C’dir). Çözüm: m = 30 g = 0,03 kg. ΔT = 80 °C – 15 °C = 65 °C. Q = 0,03 kg × 234 J/kg°C × 65 °C = 456,3 J. Öz ısı ile ilgili daha fazla soru ve çözüm için fizikdersi.gen.tr ve derslig.com gibi kaynaklar kullanılabilir.

Isı kaybı hesabında toplam ısıl geçirgenlik katsayısı (U) kullanılır. U değeri, farklı malzeme katmanlarından oluşan yapı elemanının 1 m²’sinden birim zamanda geçen ısı miktarını ifade eder. U değeri, malzemelerin ısıl iletkenlik hesap değeri (λ) ve ısı geçiş yönündeki kalınlığına bağlıdır. Isı kaybı hesaplamalarında kullanılan U değeri, Alman normu DIN 4701 ve TS 825 standardına göre belirlenir.

Entropi, bir sistemdeki düzensizlik ve rastgelelik miktarının ölçüsüdür. Bazı anlamları: Fizikte, bir sistemin mekanik işe dönüştürülemeyecek termal enerjisini temsil eder. Bilgi kuramında, bir iletinin bilgi içeriğini ölçer. İstatistikte, bir sistemin girebileceği mikroskobik durumların sayısını ifade eder. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, evrenin toplam entropisi ya sabit kalır ya da artar.

Potansiyel enerji, hal değişimi sırasında genellikle azalır. Ancak, bazı istisnalar vardır: Suyun donması sırasında potansiyel enerji artar. Buhardan suya yoğuşma sırasında potansiyel enerji azalır.

Endergotik ve ekzergotik reaksiyonlar, serbest enerji değişimine göre tanımlanan kimyasal reaksiyon türleridir. Ekzergotik Reaksiyonlar: Dış ortama enerji salınımı yapan reaksiyonlardır. ΔG < 0 (Gibbs serbest enerji değişimi) olduğu için kendiliğinden gerçekleşirler. Örnekler: Hücre solunumu, ATP'nin parçalanması. Endergotik Reaksiyonlar: Ortamdan enerji alan reaksiyonlardır. ΔG > 0 olduğu için gerçekleşmesi için enerji gereklidir. Örnekler: Fotosentez, protein sentezi.

Isı pompasının ana parçaları şunlardır: 1. Kompresör: Buhar halindeki soğutucu akışkanı sıkıştırarak basıncını ve sıcaklığını artırır. 2. Genleşme Valfi (Kısılma Vanası): Akışkanı tekrar düşük basınca düşürerek evaporatöre hazırlar. 3. Buharlaştırıcı (Evaporatör): Doğal ortamdan alınan ısıyı soğutucu akışkana transfer eder. 4. Yoğuşturucu (Kondenser): Yüksek sıcaklıkta olan buhar halindeki akışkanı sıvılaştırır ve ısıyı ortam ya da ısıtılacak alana aktarır. Bu parçalar, ısı pompasının enerjiyi bir kaynaktan diğer kaynağa aktarmasını sağlar.

Soğutucu akışkan, soğutma çevriminde sürekli olarak kullanılır ve bu süreç, sürekli tekrar eden bir döngü oluşturur. Bu döngü şu adımlardan oluşur: 1. Kompresör: Soğutucu akışkanı sıkıştırarak sıcaklığını artırır. 2. Kondenser: Sıkıştırılmış gaz halindeki soğutucu akışkanın ısısını ortama bırakarak sıvı hale geçmesini sağlar. 3. Genleşme valfi: Soğutucu akışkanın basıncını düşürerek düşük sıcaklıkta buharlaşmasını sağlar. 4. Evaporatör: Soğutucu akışkanın buharlaşarak ortamdan ısı çekmesini sağlar. Bu süreç, soğutucu akışkanın sürekli buharlaşma ve yoğuşma süreçlerinden geçmesiyle devam eder.

Evet, izotermal ve izotermal aynı anlama gelir. İzotermal, "eşit ısıda olan", "eşsıcak", "izotermik" ve "eşit sıcaklıkta olan" gibi anlamlara gelir.

Frigorifik kasa ile soğutucu kasa aynı anlama gelir. Frigorifik kasa, sıcaklık hassasiyeti olan ürünlerin taşınmasında kullanılan, iç ortam sıcaklığını belirli bir aralıkta tutan yalıtımlı ve soğutmalı araç üstü yapıdır. Soğutucu kasa hakkında ise bilgi bulunamamıştır.

Isı ve kütle transferi ders notları için aşağıdaki kaynaklar kullanılabilir: acikders.ankara.edu.tr sitesinde, "Isı ve Kütle Transferi" dersinde kullanılan, Y.A. Çengel'in "Isı ve Kütle Transferi: Pratik Bir Yaklaşım" adlı kitabının ilgili bölümleri bulunmaktadır. adm.atauni.edu.tr sitesinde, "GM 204 – Isı ve Kütle Transferi" ders sunumu yer almaktadır. web.hitit.edu.tr sitesinde, Dr. Hülya Çakmak'ın ders notlarına ulaşılabilir. ktun.edu.tr sitesinde, "Isı Transferi" ders içeriği yer almaktadır. Ayrıca, "Isı ve Kütle Transferi 2. hafta ders anlatımı" başlıklı bir YouTube videosu da mevcuttur.

TYT düzeyinde ısı ve sıcaklığın temel ilkeleri şunlardır: Isı: Sıcaklıkları farklı olan maddeler arasında, sıcaklık farkından dolayı transfer edilen enerji türüdür. Isı, bir enerji aktarımıdır ve iş gibi sistemlere enerji kazandırabilir. Isı, iletim, taşınım ve ışıma yoluyla yayılır. Isı, kalorimetre ile ölçülür ve birimi kalori (cal) veya Joule'dür (J). Isı, madde miktarına bağlıdır. Sıcaklık: Maddelerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsüdür. Sıcaklık, termometre ile ölçülür ve birimi Celsius (°C), Fahrenheit veya Kelvin (K) olabilir. Sıcaklık, madde miktarına bağlı değildir. Ek ilkeler: Isı alışverişi, sıcak cisimden soğuk cisme doğru gerçekleşir ve alınan ısı, verilen ısıya eşittir. Hal değişimi sırasında maddenin sıcaklığı değişmez, ancak iç enerjisi değişir.

Öz ısı (c) aşağıdaki formülle hesaplanır: c = Q / mΔT. Bu formülde: Q termal enerjiyi (ısı miktarını) ifade eder; m kütleyi belirtir; ΔT sıcaklık farkını (son sıcaklık - ilk sıcaklık) gösterir. Öz ısı birimi, kullanılan birim sistemine göre J/gK, J/goC veya Cal/goC gibi şekillerde ifade edilir.