Termodinamik

Su soğutmalı chiller sistemi, termodinamik yasalarına dayanan dört temel aşamadan oluşan bir çalışma prensibine sahiptir: 1. Isı Emme (Evaporatör Aşaması). 2. Buhar Sıkıştırma (Kompresör Aşaması). 3. Isı Transferi (Kondensör Aşaması). 4. Sıvılaştırma ve Yeniden Başlangıç. Bu süreç, sürekli olarak tekrarlanarak chiller sisteminin çalıştığı ortamın istenilen sıcaklıkta kalmasını sağlar.

Soğutma sistemlerinde superheat (aşırı ısıtma) önemlidir çünkü: 1. Kompresörün korunmasını sağlar: Superheat, sıvı soğutucunun kompresöre girmesini önleyerek mekanik hasarı engeller. 2. Sistem verimliliğini artırır: Doğru superheat seviyesi, soğutucunun tamamen buharlaşmasını sağlar ve bu da sistemin daha verimli çalışmasını sağlar. 3. Soğutma kapasitesinin optimize edilmesini sağlar: Aşırı yüksek veya düşük superheat, soğutma kapasitesinin düşmesine ve enerji tüketiminin artmasına neden olabilir.

Hava üflemeli ısıtıcı çalışma prensibi şu şekildedir: 1. Motor ve Pervane: Isıtıcıyı çalıştıran elektrik motoru, bir pervaneyi döndürür. 2. Hava Girişi: Pervane, çevresindeki havayı emerek içeri alır. 3. Isıtma Elemanı: Emilen hava, ısıtıcı elemanlara yönlendirilir ve burada ısıtılır. 4. Hava Çıkışı: Isınan hava, ısıtıcıdan dışarı üflenir. Bu sayede, hava üflemeli ısıtıcılar ortamı hızlı ve etkili bir şekilde ısıtabilir.

Higroskopi ve adsorpsiyon farklı kavramlardır: 1. Higroskopi: Bir maddenin havadaki nemi emme yeteneğidir. 2. Adsorpsiyon: Bir maddenin (çözünmüş katıların, sıvıların veya gazların) atomlarının yüzeye tutunması sürecidir.

Vakumlu soğutma, maddenin içindeki suyun buharlaştırılması yoluyla soğutulması prensibine dayanır. Bu süreç şu şekilde gerçekleşir: 1. Vakum Odası: Soğutulacak ürünün yerleştirildiği, iyi bir sızdırmazlık sağlanan bir oda oluşturulur. 2. Vakum Pompaları: Vakum işlemini oluşturmak için kullanılan pompalar devreye girer. 3. Basınç Düşüşü: Odadaki basınç düşürülerek, suyun buharlaşması için gerekli enerji ürünün kendisinden sağlanır. 4. Buharlaşma: Çevredeki hava ile ürün arasındaki buharlaşma basıncı farkı, buharlaşmaya neden olur ve ısı, üründen çekilerek sıcaklığı düşer. Bu yöntem, özellikle yapraklı sebzeler ve su içeriği yüksek ürünlerde hızlı ve verimli bir soğutma sağlar.

Ateşli ve sıcak arasındaki fark şu şekildedir: Sıcak, bir cismin içindeki moleküler hareketin bir ölçüsüdür ve referans bir değere göre (örneğin, 0°C) ne kadar sıcak veya soğuk olduğunu ifade eder. Ateşli ise, genellikle enfeksiyonlara karşı vücudun bağışıklık sistemi tarafından tetiklenen ve iç sıcaklığın normalin üzerine çıkmasıyla ortaya çıkan fizyolojik bir tepkidir. Özetle, sıcak genel bir terimken, ateşli belirli bir durum ve ölçüm sonucunu ifade eder.

Kelvin ve Celsius arasındaki temel farklar şunlardır: 1. Başlangıç Noktası: Celsius ölçeği 0°C'de başlarken, Kelvin ölçeği mutlak sıfır olan -273.15 K'de başlar. 2. Birim Farkı: Her iki ölçek de aynı birim farkına sahiptir; bir derece Celsius artışı, bir birim Kelvin artışına eşittir. 3. Termodinamik Temel: Kelvin ölçeği termodinamik bir ölçek olup, mutlak sıcaklık değerlerini ölçerken, Celsius ölçeği termodinamik olmayan bir ölçektir ve suyun donma ve kaynama noktalarına dayanır. 4. Kullanım Alanı: Celsius ölçeği günlük sıcaklık ölçümlerinde yaygın olarak kullanılırken, Kelvin ölçeği bilimsel ve mühendislik alanlarında tercih edilir.

Zıt akışlı sistemler, ısı değiştiricilerde iki akışkanın birbirine paralel ancak ters yönde hareket ettiği sistemlerdir. Bu tür sistemlere örnekler: - Borulu ısı değiştiriciler: Akışkanlar, içteki küçük çaplı borudan ve bunun dışındaki büyük çaplı borudan geçer. - Isı geri kazanım üniteleri: Taze hava ve egzoz havası, plakalar üzerinden zıt yönlerde hareket eder. Zıt akışlı sistemler, termodinamik olarak diğer akış modellerine göre daha verimlidir.

Enerjinin yoktan var olması mümkün değildir. Bu durum, termodinamiğin birinci yasası olan enerjinin korunumu yasasıyla çelişir.

Öz ısı büyükse, buharlaşma ısısı da büyük olur. Öz ısı, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C değiştirmek için gereken ısı miktarını ifade ederken, buharlaşma ısısı, 1 gram sıvı maddenin tamamen gaz hale geçmesi için alması gereken ısı enerjisini belirtir.

Standart tepkime entalpisi aşağıdaki faktörlerden etkilenir: 1. Madde Cinsi: Tepkimeye giren ve tepkime sonunda oluşan maddelerin değişmesi, entalpinin de değişmesine neden olur. 2. Fiziksel Hâl: Tepkimedeki maddelerin fiziksel hâllerinin değişmesi, tepkime entalpisini de değiştirir. 3. Madde Miktarı: Tepkimeye giren ve tepkime sonunda oluşan maddelerin miktarları değişirse, tepkime entalpisi de aynı oranda değişir. 4. Tepkime Koşulları: Tepkimenin gerçekleştiği sıcaklık ve basınç koşullarının değişmesi, entalpiyi etkiler. 5. Katalizör: Tepkimenin hızını etkiler ancak entalpi değişimini (ΔH) etkilemez.

İzoterm, aynı sıcaklıktaki yerleri birleştiren eğri veya eş sıcaklık eğrisi olarak tanımlanır. Termodinamikte ise izoterm, termodinamik diyagram üzerinde eşit sıcaklıktaki noktaları birleştiren çizgi anlamına gelir ve sistemlerin sabit sıcaklıktaki davranışını tanımlamak için kullanılır.

Termodinamiğin İkinci Kanunu şu şekilde ifade edilir: yalıtılmış bir sistemdeki entropi her zaman artar. Bu kanun, kendiliğinden meydana gelen herhangi bir sürecin, evrenin entropisinde bir artışa yol açacağını belirtir.

Çapraz akışlı ısı değiştirici, sıcaklıkları farklı ve birbirine dik olarak hareket eden iki akışkanın ısı değişimini sağlayan bir aygıttır. Bu tür ısı değiştiricilerinde, akışkanlardan biri ısı transferi yüzeyi boyunca, diğer akışkanın ise akış yoluna dik olacak şekilde akar.

Adyabatik süreç, termodinamikte çalışma akışkanında ısı ve kütle kaybının veya kazancının olmadığı bir süreçtir. Gerçekleşmesi için: Sınırlanmış alanın ısı ve kütle geçişine karşı tamamen yalıtılmış olması gereklidir. Enerji, yalnızca iş ve/veya kütle akışı olarak çevreye aktarılır. Bazı örnekler: Bir pistonun bir gazı sıkıştırması esnasında, silindirin duvarlarının tamamen yalıtılmış olması durumunda sıkıştırma işlemi adyabatiktir. Bir hava kütlesinin alçalması sırasında, basınç artışı nedeniyle hacmi azalır ve sıcaklığı artar. Adyabatik süreçlerin gerçekleşmesi genellikle teorik kabullere dayanır, çünkü tamamen adyabatik bir sistem oluşturmak mümkün değildir.

Entropinin kurucusu olarak kabul edilen bilim insanı Rudolf Clausius'tur. Clausius, 1850 yılında enerji dağılımındaki olguyu "entropi" olarak adlandırmış, ancak bu kavram bilim dünyasında kuşkuyla karşılanmıştır. Daha sonra Ludwig Boltzmann, entropi tanımını genelleyerek istatistiksel bir temele oturtmuş ve entropinin bir sistemdeki düzensizliğin ölçüsü olduğunu göstermiştir. Bilgi kuramında ise entropi, 1948 yılında Claude E. Shannon tarafından tanımlanmıştır.

Güneş pili termal hibrit sistemin termodinamik ve performans analizi şu adımlarla gerçekleştirilebilir: 1. Sistem Bileşenlerinin İncelenmesi: Fotovoltaik (PV) hücreler, termal toplayıcılar ve diğer sistem bileşenlerinin detaylı analizi yapılır. 2. Enerji ve Ekserji Hesaplamaları: Güneş ışınımı, elektriksel ve ısıl ekserji gibi enerji türleri hesaplanır. 3. Deneysel Veriler: Sistemin gerçek performansını değerlendirmek için deneysel veriler toplanır ve hesaplamalar yapılır. 4. Simülasyon ve Optimizasyon: PVsyst gibi yazılımlar kullanılarak sistemin enerji üretimi simüle edilir ve optimizasyon yapılır. 5. Ekonomik Analiz: Sistemin yatırım ve işletme maliyetleri dikkate alınarak ekonomik analizi gerçekleştirilir.

Gizli ısı, maddenin fiziksel halini değiştirmesine rağmen, sıcaklığında fark oluşturmayan ısı miktarıdır. Bu kavram, klimaların çalışma mantığında da yer alır: Klimalar, gizli ısı çekerek hava içindeki su buharlarını yoğunlaştırır, nem miktarını azaltır ve iç mekanı daha konforlu hale getirir.

Anma yükü, bir motorun çalışırken sürekli olarak tüketeceği maksimum gücü ifade eder. Ayrıca, anma yükü şu anlamlara da gelebilir: Isıl yük. Ölçü transformatörleri için anma yükü.

Buharlaşma ısısı, sıvı bir cisme ısı enerjisi verildiğinde, cismin sıcaklığının artmayıp, sıvı halden buhar haline geçmesi için gereken ısı miktarıdır. Buharlaşma ısısının birimi joule/gram (J/g) veya kalori/gram (cal/g) olarak ifade edilir ve Lb ile gösterilir.