Termodinamik

Absorptif soğutma ve absorpsiyonlu soğutma terimleri, soğutma sistemlerinde kullanılan iki farklı yöntemi ifade eder. Absorptif soğutma, genellikle küçük kapasiteli ve düşük sıcaklık uygulamalarında kullanılan bir sistemdir. Bu sistemde, soğutucu akışkan olarak amonyak (NH3) ve soğurucu olarak su kullanılır. Çalışma prensibi, amonyağın su tarafından absorbe edilmesi ve ardından jeneratörde ısı ile ayrıştırılarak kondenserde yoğuşturulmasıdır. Absorpsiyonlu soğutma ise, daha büyük kapasiteli ve enerji verimliliği yüksek sistemlerde kullanılır. Bu sistemde, mekanik kompresörler yerine termik kompresörler (jeneratör ve absorber) kullanılır. Soğutucu akışkan olarak amonyak ve soğurucu olarak su veya lityum bromür (LiBr) kullanılır. Çalışma prensibi, amonyağın su veya LiBr tarafından absorbe edilmesi, ardından jeneratörde ısı ile ayrıştırılması ve kondenserde yoğuşturulmasıdır. Özetle: - Absorptif soğutma: Küçük kapasiteli, düşük sıcaklık uygulamaları. - Absorpsiyonlu soğutma: Büyük kapasiteli, enerji verimliliği yüksek sistemler.

Evet, öz ısı fiziksel bir büyüklüktür.

Entropi değişimi, bir sistemin düzensizlik veya rastgelelik miktarının değişimini ifade eder. Termodinamiğin ikinci yasasına göre, izole bir sistemde entropi ya sabit kalır ya da artar.

Entropinin değişimi, bir sistemin başlangıç ve son entropi değerleri arasındaki fark olarak hesaplanır. Matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir: ΔS = Sf - Si. Burada: - ΔS: Entropi değişimi; - Sf: Son entropi değeri; - Si: Başlangıç entropi değeri. Ayrıca, entropinin değişimi, sistemdeki mikro durum sayısının artmasıyla da orantılıdır.

Isı transferi sorularını çözmek için aşağıdaki temel prensipleri ve yöntemleri bilmek gereklidir: 1. Isı Transferinin Üç Yolu: Isı, iletim, taşınım ve ışınım yoluyla aktarılır. 2. Isı İletim Hızı: Malzemenin termal iletkenliği, yüzey alanı ve sıcaklık farkına bağlıdır. 3. Problem Çözme Yöntemleri: - Grafik Çözüm: Heisler ve Gröber grafikleri gibi yöntemlerle, özellikle zamana bağlı ısı transferi problemlerinin çözümü yapılabilir. - Analitik Çözümler: Değişkenlerine ayırma yöntemi gibi matematiksel teknikler kullanılarak karmaşık geometrili problemlerin çözümü sağlanabilir. - Sayısal Yöntemler: Sonlu farklar yöntemi gibi sayısal analizler, düzensiz sınır koşullarına sahip problemlerin yüksek doğrulukla modellenmesini sağlar. Örnek bir soru ve çözümü: Soru: Bir kış günü Elif, pencere kenarında otururken camın iç tarafının buğulandığını fark ediyor. Bu olay hangi ısı aktarım yoluyla açıklanabilir? Çözüm: Buğulanma, sıcak hava ile soğuk cam arasındaki ısı alışverişinin sonucudur ve temas gerektirdiği için iletim yoluyla gerçekleşir.

Plakalı eşanjörde sıcak su, bir taraftan girip diğer taraftan çıkar.

Öz ısısının büyük olması, bir maddenin 1 gramının sıcaklığını 1 °C artırmak için daha fazla enerji (ısı) gerektirdiği anlamına gelir. Bu durum, maddenin geç ısınıp geç soğuması ile sonuçlanır.

Charles ve Gay-Lussac yasaları, gazların davranışını açıklayan iki temel yasadır: 1. Charles Yasası: Fransız fizikçi Jacques Charles tarafından 1780'lerde keşfedilmiştir. 2. Gay-Lussac Yasası: Fransız kimyacı Joseph Louis Gay-Lussac tarafından 1802'de bulunmuştur.

İzotermal süreçte sınır işi (P-V işi), P-V eğrisinin altında kalan alan hesaplanarak bulunur. Bu hesaplamada gerekli olan formül: A = m / M \ R \ T \ ln(V2 / V1). Burada: - m: Gazın kütlesi; - M: Molar kütlesi; - R: Evrensel gaz sabiti (8,31 J/mol·K); - T: Kelvin cinsinden sıcaklık; - V1 ve V2: İlk ve son gaz hacimleri. Ayrıca, izotermal süreçte yapılan iş, sisteme aktarılan ısıya eşittir (Q = A).

Öteksiyotik ve ötektik terimleri farklı anlamlara sahiptir: - Ötektik: İki veya daha fazla katının karışımının erime noktasının en düşük olduğu karışım oranlarını ifade eder. - Öteksiyotik: Bu terim, kaynaklarda bulunamamıştır.

Denge buhar basıncı, kapalı bir sistemdeki katı veya sıvı fazdaki maddelerin termodinamik denge durumundaki buharının, belirli bir sıcaklıkta uyguladığı basınçtır. Bu basınç, sıvının cinsine, saflık derecesine ve sıcaklığa bağlıdır.

Dizilerde gerçek ısının nasıl hesaplandığına dair doğrudan bir bilgi bulunmamaktadır. Ancak, gerçek ısının hesaplanması genel olarak termodinamik ve ısı transferi formülleri kullanılarak yapılır. Isı hesaplama formülü şu şekildedir: q = mcΔT. Bu formülde: - q, ısı miktarını (Joule cinsinden) temsil eder; - m, numunenin kütlesini (kilogram cinsinden) ifade eder; - c, özgül ısı kapasitesini (Joule/kg·°C cinsinden) belirtir; - ΔT, sıcaklık değişimini (°C cinsinden) gösterir. Bu formül, bir maddenin belirli bir ısı aldığında sıcaklığının ne kadar artacağını hesaplamak için kullanılır.

Psikrometrik diyagram, nemli havanın termodinamik özelliklerini gösteren bir diyagramdır. Bu diyagramda, havanın kuru termometre sıcaklığı, yaş termometre sıcaklığı, bağıl nemi, özgül nemi, entalpisi ve yoğunluğu gibi özellikleri yer alır. Psikrometrik diyagram, iklimlendirme sistemlerinin tasarımında ve hesaplamalarında büyük kolaylık sağlar.

Termodinamik ve elektromanyetizma, fizik biliminin farklı alt dalları olup, doğrudan birleşmezler. Termodinamik, ısı enerjisi ve sıcaklıkla ilgili süreçleri, enerjinin dönüşümünü ve termal etkileşimleri inceler. Elektromanyetizma ise elektrik ve manyetik alanların oluşumu ve etkileşimlerini araştırır. Ancak, bu iki alan bazı konularda kesişebilir ve birbirleriyle ilişkili konular içerebilirler.

Isı değiştiricilerdeki akış düzeni paralel akış veya ters akış olabilir. - Paralel akışta, sıcak ve soğuk akışkanlar ısı değiştiriciye aynı taraftan girip, aynı yönde hareket ederler. - Ters akışta ise, akışkanlar ısı değiştiriciye ters taraflardan girer ve zıt yönde hareket ederler.

Entalpik ve entropik değişim, kimyasal ve fiziksel süreçlerde sistemin enerji ve düzensizlik durumundaki değişiklikleri ifade eder. 1. Entalpik Değişim: Sistemin ısı içeriğini temsil eden entalpideki değişimi ifade eder. 2. Entropik Değişim: Sistemdeki düzensizlik veya rastlantısallık derecesini yansıtan entropideki değişimi ifade eder.

ΔS > 0 ifadesi, entropinin arttığını yani düzensizliğin veya rastgeleliğin arttığını gösterir.

Joule (ısı) ve sıcaklık hesaplamaları farklı formüller kullanılarak yapılır: Joule (ısı) hesaplaması: Bir nesnenin aldığı veya verdiği ısı miktarı, kütlesi, sıcaklık değişimi ve öz ısı kapasitesi ile hesaplanır. Formül şu şekildedir: Isı (Q) = kütle (m) × sıcaklık değişimi (ΔT) × öz ısı kapasitesi (c). Burada, ΔT, başlangıç ve son sıcaklıklar arasındaki farktır ve genellikle derece Celsius (°C) veya Kelvin (K) cinsinden ifade edilir. Sıcaklık hesaplaması: Sıcaklık, termometre ile doğrudan ölçülebilir ve birimi genellikle °C'dir.

Isı değiştiricilerinde çapraz akışın tercih edilmesinin birkaç nedeni vardır: 1. Yüksek Isı Transfer Verimliliği: Çapraz akış, akışkanların karşılıklı olarak geçtiği borulu yapısı sayesinde yüksek ısı transfer katsayısı sağlar. 2. Kompakt Tasarım: Alan verimliliği sağlayan kompakt yapısıyla kurulum ve işletme maliyetlerini optimize eder. 3. Büyük Sıcaklık Farklarını İdare Etme: Çapraz akışlı ısı değiştiriciler, büyük sıcaklık farklarını idare edecek şekilde tasarlanabilir. 4. Hijyenik ve Güvenilir: Gıda endüstrisinde hijyenik ve güvenilir ısı transferi sağlar.

İletim ve konveksiyon, ısının maddeler arasında aktarılma yollarından ikisidir. İletim, ısının bir madde içinde moleküller arasındaki doğrudan temas yoluyla aktarılmasıdır. Konveksiyon, ısının sıvılar ve gazlar gibi akışkanlar içinde taşınmasıdır.