Termodinamik

Bölüm 4 zamana bağlı ısı iletimi yığık sistem çözümlemesi, ısı transferi işlemi boyunca bazı cisimlerin iç sıcaklığının üniform kaldığı ve sadece zamana bağlı olarak değiştiği kabulüne dayanır. Bu çözümlemede, yığık sıcaklık olarak adlandırılan ve cismin tüm yüzeyinde eşit olan sıcaklık, matematiksel olarak T(t) fonksiyonu ile ifade edilir.

Carnot çevrimi, verilen ısı enerjisinin işe çevrilme miktarı açısından en verimli çevrimdir. Bu sayede, Carnot çevriminde toplam entropi değişimi sıfır olur ve iş üretimi için teorik olarak en yüksek verim elde edilir.

Adyabatik ısınma, durgun havanın dışarıdan ısı alıp vermeden ısınıp soğuması durumudur. Bu olay şu şekilde gerçekleşir: Yükselen hava soğur, çünkü yukarılarda basınç az olduğundan genişler ve genişlemek için yaptığı işi karşılamak üzere içindeki enerjinin bir bölümünü kullanır. Alçalan hava ise hacim daraldığı için moleküllerin çarpışmaları artar, birbirine yakın olan moleküllerin tutulması için fazla iş gücüne gerek kalmaz ve geç ısınır.

Toplam ısı yükü, bir binadan ısıtma mevsiminde dış ortama aktarılan ve konfor amacıyla karşılanması gereken toplam ısı miktarıdır.

Ekserjinin hesaplanması, sistemin bulunduğu hal ve çevre koşulları bilindiğinde, aşağıdaki adımlar izlenerek yapılır: 1. Sistemin enerji değişiminin belirlenmesi: Ekserji, enerji değişimi ile sisteme enerji giriş ve çıkışlarının hesabını içerir. 2. Tersinir prosesin seçilmesi: Kimyasal ekserji hesaplamaları için, oksijen yardımıyla yakıtın yapısının değiştirilmesini gerektiren tersinir kimyasal reaksiyonlar içeren bir tersinir proses seçilir. 3. Maksimum işin hesaplanması: Eğer reaksiyon tersinir olarak gerçekleşirse, maksimum iş elde edilir. 4. Ekserji denkleminin kullanılması: Ürünün ekserjisi, yakıtın ekserjisi eksi süreç sırasındaki ekserji kırımına eşittir. Ekserji hesaplamaları için termodinamik tablo ve diyagramlar kullanılır.

Evet, öz ısısı az olan madde daha hızlı ısınır.

Öz ısının birimi J/g°C olarak kabul edilir, çünkü öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gerekli olan ısı miktarıdır.

Entalpi ve ısı aynı şeyler değildir, ancak birbirleriyle ilişkilidirler. Entalpi, bir sistemdeki ısı enerjisinin bir ölçüsüdür ve sabit basınç altında gerçekleşen kimyasal reaksiyonlarda aktarılan ısı miktarını tanımlar. Isı ise, enerjinin bir aktarım şeklidir; örneğin, sıcak bir bardaktan ele geçen enerji gibi.

İleri yöndeki tepkime, eğer ΔH > 0 ise endotermik, aksi takdirde ekzotermiktir. Burada ΔH, tepkime ısısını ifade eder ve girenlerin entalpileri toplamı ile ürünlerin entalpileri toplamı arasındaki farka eşittir.

Denge tankı hesabı yapılırken aşağıdaki adımlar takip edilebilir: 1. Isıtma sistemindeki maksimum ısıtma suyu debisi esas alınmalıdır. 2. Gidiş suyu sıcaklığı, hidrolik denge kabının üzerinden, sekonder taraf gidişine yakın yerde sıcaklık sensörü ile ölçülmelidir. 3. Denge tankının bağlantı çapları, kazan ısıtma yükü biliniyorsa, sistemin debisi ve hız bağıntısı üzerinden hesaplanabilir. Bunun için pratik olarak aşağıdaki yaklaşım kullanılabilir: - Yalnız radyatör sistemleri için: Vdebi (m³/h) = Qkazan (kcal/h) / 20.000. - Yalnız yerden ısıtma sistemleri için: Vdebi (m³/h) = Qkazan (kcal/h) / 10.000. - Karışık sistemler için: Vdebi (m³/h) = Qkazan (kcal/h) / 15.000. 4. Denge tankının hacmi, gerekli minimum su hacminden sistemin aktif su hacmi çıkarılarak bulunur. Örnek hesaplama: Toplam soğutma kapasitesi 700 kW olan ve hassas sıcaklık kontrolü gerektiren bir sistemde, otomatik vanalar tarafından by-pass edilmeyen toplam 550 m çelik boru vardır. Gerekli minimum su hacmi: 700 kW x 10 l/kW = 7000 l. Sistem aktif su hacmi: (150 x 18,8) + (100 x 8,3) + (200 x 4,8) = 4610 l. Denge tankının hacmi: 7000 l – 4610 l = 2390 l. Bu durumda, 2500 l kapasitede, 1 adet TANPERA-BF 2500/10-V tipi ısıl denge tankı kullanılması gerekmektedir.

Psikrometrik tabloyu okumak için aşağıdaki adımları izlemek gerekir: 1. Kuru Bulb Sıcaklığını Bulmak: Yatay eksende, Fahrenheit veya Celsius cinsinden kuru bulb sıcaklıklarını bulun. 2. Nem Oranını Belirlemek: Dikey eksende, nem oranını veya "mixing ratio" olarak da bilinen mutlak nemi bulun. 3. Doyma Eğrisini Tespit Etmek: Üstteki eğri, sıcaklık ve mutlak nemin 100% bağıl nemdeki ilişkisini gösterir. Bu eğri, "saturation curve" olarak adlandırılır. 4. Çeşitli Bağıl Nem Seviyelerini Görmek: Doyma eğrisine paralel iç eğriler, bağıl nemin farklı seviyelerini temsil eder. Ayrıca, psikrometrik tabloda aşağıdaki ek bilgiler de bulunabilir: - Çiğ Noktası Sıcaklığı: Sağ tarafta, dew point ölçümlerini gösteren bir çizgi bulunur. - Buhar Basıncı: Dew point çizgisinin yanında, inç cıva veya milibar cinsinden buhar basıncı ölçümleri yer alır. - Özgül Hacim: Diyagramda, havanın miktarını gösteren diagonal çizgiler bulunur.

Kemal Gürüz'ün "Kimya Mühendisliği Termodinamiği" adlı kitabı, Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları tarafından yayımlanmıştır.

Mutlak sıfır kavramını ilk kez İskoçyalı fizikçi William Thomson (Lord Kelvin) buldu. Kelvin, 1852 yılında gazların genleşmesinin soğumaya yol açtığını keşfetmiş ve bütün bilimsel sıcaklık ölçümlerinin temelini oluşturan Kelvin ölçeğini geliştirmiştir.

Termodinamiğin Temelleri dersi, İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ)'nde Kimya-Metalurji Fakültesi bünyesinde yer almaktadır.

Otoklavi soğutmak için kanatlı borulu serpantinler veya radyatörler gibi borulu ısı değiştiriciler kullanılır.

Evet, öz ısı arttıkça ısı sığası da artar. Isı sığası, bir maddenin kütlesi ile öz ısısının çarpımına eşittir. Dolayısıyla, öz ısı yüksek olan maddeler, aynı ısı miktarı ile daha fazla ısınır ve bu da ısı sığalarının daha büyük olması anlamına gelir.

Buhar basıncı, çeşitli yöntemlerle ölçülebilir: 1. Manometre Kullanımı: Açık veya kapalı manometreler kullanılarak buhar basıncı doğrudan ölçülebilir. 2. Termodinamik Yöntemler: Buhar basıncı, sıvının sıcaklığı ve diğer fiziksel özellikleri kullanılarak termodinamik denklemlerle hesaplanabilir. 3. Deneysel Yöntemler: Laboratuvar ortamında, belirli sıcaklıklarda ve basınçlarda sıvının buhar basıncı deneysel olarak belirlenebilir. Ayrıca, Reid Buhar Basıncı (RVP) yöntemi gibi özel yöntemler de petrol ürünleri gibi belirli maddeler için kullanılır.

Saha ve Boltzman farklı bağlamlarda kullanılan terimlerdir: 1. Saha: Fizik ve kimya alanlarında, bir dizgenin belirli bir sıcaklıktaki bir özdeciğin herhangi bir devinim erkesi değerinde bulunma olasılığını veren işlevi ifade eder. 2. Boltzman: Boltzmann Beyni kavramı, fizikçi Ludwig Boltzmann tarafından ortaya atılmıştır ve şu anlamlara gelebilir: - Boltzmann Denklemi: Termodinamikte, bir sistemin mikrostatlarının olasılık dağılımını tanımlayan denklem. - Boltzmann Makineleri: Makine öğreniminde, her düğümün diğer düğümlerle bağlantılı olduğu ve stokastik veya üretken bir model olan bir tür derin öğrenme modeli.

Sıvı halde su kaybına gutasyon denir.

Konveksiyon ve konvektör arasındaki farklar şunlardır: 1. Konveksiyon: Isının hava veya sıvı gibi akışkanlar aracılığıyla bir bölgeden başka bir bölgeye taşınmasıdır. 2. Konvektör: Konveksiyon prensibini kullanarak ortamın ısıtılmasını veya soğutulmasını sağlayan bir HVAC bileşenidir.