Termodinamik

Kapalı kap içindeki azot gazının hal değişimi sırasında iç enerji değişimi, entalpi değişimi (∆h) kullanılarak hesaplanabilir. Veriler: - İlk sıcaklık (T1) = 600 K - Son sıcaklık (T2) = 1000 K - Kütle (m) = 2 kg Hesaplama: 1. Entalpi değişimi (∆h), aşağıdaki formülle hesaplanır: ∆h = Cp (T2 - T1). Burada, Cp, azot gazının özgül ısı kapasitesi olup, yaklaşık olarak 1004.5 J/kgK'dir. 2. ∆h = 1004.5 (1000 - 600) = 401800 J/kg Sonuç olarak, azot gazının iç enerji değişimi 401.8 kJ'dir.

Kış mevsiminde ısı alışverişi, sıcaklığın daha düşük olduğu maddelerden, daha yüksek olduğu maddelere doğru gerçekleşir. Bu süreçte: 1. Isı akışı: Sıcak hava, soğuk havayı daha uzun süre tutar ve bu nedenle ısı alışverişi azalır. 2. Kar ve buz oluşumu: Toprak ve su, soğuk havayı daha fazla emer ve yansıtır, bu da kar ve buz oluşumunu teşvik eder. 3. Denge sıcaklığı: Isı alışverişi, her iki maddenin sıcaklıkları eşitlenene kadar devam eder ve bu son sıcaklığa "denge sıcaklığı" denir.

Öz ısıya bağlı olarak sıcaklık değişimi şu şekilde değişir: - Öz ısısı küçük olan maddeler kolay ısınır ve hızlı soğur. - Öz ısısı büyük olan maddeler ise zor ısınır ve geç soğur.

İç enerji formülü, ΔU = Q – W şeklinde ifade edilir. Burada: - ΔU: İç enerji değişimi; - Q: Sisteme giren veya çıkan ısı; - W: Yapılan iş. Bu formül, termodinamiğin birinci yasasına dayanarak, bir sisteme verilen enerjinin nasıl değiştiğini açıklar.

İTÜ'de termodinamik dersi, özellikle makina mühendisliği öğrencileri için zor bir ders olarak değerlendirilmektedir. Termodinamik, sayısal bilgilerin temelini içerir ve dersin zorluğu, öğrencilerin giriş ve çıkış parametrelerini iyi anlamalarına ve yorumlamalarına bağlıdır. Ancak, dersi başarıyla tamamlayan öğrenciler, termodinamiğin temel kavramlarını pratik mühendislik problemlerinin analizinde kullanabilirler.

Yayıcı farklı alanlarda çeşitli işlevlere sahiptir: 1. Termodinamikte: Akışkanın hızını azaltıp, basınçlandırmak amacıyla kullanılır. 2. Kimyada: Gaz veya sıvıyı tekdüze olarak herhangi bir ortama dağıtan aygıttır. 3. Aydınlatmada: Işık akısının uzaysal dağılışını değiştirmeye yarayan nesnedir. 4. Otomotivde: Patlamalı motorlarda, karıştırıcının oluşturduğu hava yakıt karışımını püskürten parçadır. 5. Radyoculukta: Alıcı radyolarda toplanan erkeyi ses dalgalarıyla yayan aygıttır. 6. Sinemada: Işığın yayılmasını sağlamak için ışık kaynağının önüne konan yüzeylerdir.

Logaritmalı ortalama, özellikle ısı ve kütle transferi problemlerinde kullanılır. Ayrıca, mühendislik problemlerinde de bu hesaplama yöntemine başvurulabilir.

Faz kuralı, bir sistemdeki fazların sayısı (P) ile bileşen sayısının (C) toplamına, sistemin özgürlük derecesi (F) eklenerek elde edilen eşitliktir. Çıkmış sorulara örnek olarak, aşağıdaki durumlar verilebilir: 1. Saf bir gaz için C = 1'dir çünkü sistemde tek bir molekül çeşidi vardır. 2. İki bileşenli bir sistemde, basınç ve sıcaklık ile birlikte fenol derişimi de değişkenler arasına eklenir ve F = 3 olur. 3. İki fazın görüldüğü bölgede, F değeri 2 olarak hesaplanır, ancak bu durumda sistemi tanımlayan tek değişken sıcaklıktır.

Kara cisim ışıması, Planck Dağılım Fonksiyonu ile açıklanır.

Propan gazının %100 kuramsal hava ile yanması için adyabatik alev sıcaklığının aralığını hesaplamak amacıyla, aşağıdaki adımlar izlenmelidir: 1. Yakıtın mol sayısının 1'e eşitlenmesi: Propan için bu, 1 mol propan anlamına gelir. 2. CO2'nin hesaplanması: Bu, yakıtın C atomu sayısı ile dengelenir. 3. H2O'nun hesaplanması: Bu, yakıtın H atomu sayısı ile dengelenir. 4. O2'nin hesaplanması: CO2 ve H2O'dan kalan oksijen miktarı, adyabatik alev sıcaklığı için gerekli olan teorik hava miktarını belirler. Bu hesaplamalar sonucunda, adyabatik alev sıcaklığının maksimum değeri elde edilir.

40.000 kcal kapasiteli bir kazan, ortalama 25-30 metrekare alanı ısıtabilir. Ancak, bu değer radyatör tipine ve sistem verimliliğine göre değişiklik gösterebilir.

Kızgın yağ boru hesabı için aşağıdaki adımlar izlenmelidir: 1. Proje gereksinimlerinin belirlenmesi: Isı gereksinimleri, işlem sıcaklıkları ve enerji verimliliği hedefleri belirlenmelidir. 2. Boru çapı hesaplaması: Akış hızına göre boru çapı hesaplanmalıdır. 3. Basınç ve sıcaklık testleri: Sistemdeki basınç, sıcaklık ve akış hızları test edilmelidir. 4. Malzeme seçimi: Boruların ve diğer bileşenlerin, kızgın yağın çalışma sıcaklığına dayanıklı malzemelerden seçilmesi gerekmektedir. 5. İzolasyon: Boruların uygun şekilde yalıtılması, enerji kaybını önler ve verimliliği artırır. Bu hesaplamalar ve seçimler, mühendislik hesaplamaları ve ASME gibi uluslararası standartlar doğrultusunda yapılmalıdır.

Joule-Thomson olayı ideal gazlarda görülmez. Bu olay, gerçek (ideal olmayan) gazlarda, gazın sabit entalpi koşullarında hacminin değişmesi durumunda meydana gelir.

Isı sığası (C) formülü: C = m c. Burada: - m: Maddenin kütlesi (kg); - c: Öz ısı (J/kg°C veya cal/g°C).

Standart şartlarda oluşum entalpisi sıfır olan maddeler şunlardır: 1. Elementler, özellikle 25°C sıcaklık ve 1 atm basınçta en kararlı hâllerinde. 2. Allotroplar, aynı elementin farklı molekül yapıları.

"Isı yokaşağı" ifadesi, muhtemelen bir deney bağlamında "ısı değişimi" anlamına gelmektedir. Isı değişimi deneyi, genellikle şu adımları içerir: 1. Malzemelerin Seçimi ve Hazırlanması: Öz ısıları bilinen maddelerden eşit kütlelerde alınarak bu maddeler hazırlanır. 2. 100°C'a Kadar Isıtma: Seçilen maddeler 100°C'a kadar ısıtılır. 3. Suyun Hazırlanması: İçinde 10°C'ta eşit hacimde su bulunan beherler hazırlanır. 4. Maddelerin Isıya Maruz Bırakılması: Isıtılan maddeler, su dolu beherlere konur. 5. Isı Değişiminin Gözlemlenmesi ve Kaydedilmesi: Maddelerin ısı değişimi gözlemlenir ve kaydedilir.

N-oktanol ve n-dekan sıvı karışımlarının atmosfer basıncı ve 300 K koşullarındaki karışmadan kaynaklı ortaya çıkan ısı değişimleri verileri şu eşitlik ile ifade edilmiştir: ΔH = x1x2(2476 - 1456.2(x1 - x2)) J/mol.

Celsius (°C) sıcaklığından Kelvin (K) sıcaklığına dönüşüm şu formülle yapılır: T (K) = T (°C) + 273,15. Dolayısıyla, centikradın hesaplanması için doğrudan bir yöntem bulunmamaktadır.

Isı, bir enerji türüdür.

İstanbul Teknik Üniversitesi'nde (İTÜ) termodinamikle ilgili iki ders bulunmaktadır: ENR 202 - Termodinamik ve TER 201E - Termodinamik.