Termodinamik

Yakıtların enerji içeriği, yandıklarında açığa çıkardıkları ısı enerjisi ile ölçülür. Yakıtlar üç ana gruba ayrılır: 1. Katı Yakıtlar: Kömür (taş kömürü, antrasit, linyit), odun ve pelet gibi maddeleri içerir. 2. Sıvı Yakıtlar: Petrolden elde edilen benzin, motorin, fuel-oil ve gaz yağı gibi maddeleri kapsar. 3. Gaz Yakıtlar: Doğal gaz, LPG (sıvılaştırılmış petrol gazı) ve biyogaz gibi gazları içerir. Bu yakıtların enerji içeriği, içerdikleri karbon ve hidrojen miktarına bağlı olarak değişir ve genellikle yüksek kalorili yakıtlar daha fazla enerji sağlar.

Evet, eşanjör ve ısı değiştirici aynı şeyi ifade eder. Eşanjör, farklı sıcaklıklardaki iki veya daha fazla akışkanın, ısılarını birbirine karışmadan birinden diğerine aktarmasını sağlayan bir cihazdır.

Konvektif ısı transferi, Nusselt sayısı (Nu) gibi boyutsuz korelasyonlar kullanılarak hesaplanır. Ayrıca, deneysel verilerin analizinde Reynolds sayısı (Re), Grashof sayısı (Gr) gibi diğer korelasyonlar da önemli rol oynar.

Sanki denge hal değişimi, sistemin bir denge halinden diğer bir denge haline geçişi sırasında, her an denge haline son derece yakın kalması durumudur. Bu tür bir hal değişiminde, sıcaklık ve basınç dalgalanmaları olmaz ve hal değişimi yavaş gerçekleşir.

Termodinamikte "1/3 dolu" ifadesi, muhtemelen bir sistemin veya kabın üçte birinin dolu olması durumunu ifade ediyor. Termodinamik, enerji dönüşümlerini ve sistemlerin denge hallerini inceleyen bir bilim dalıdır üçte birinin kullanılmış olması anlamına gelebilir.

Boruda ısı transferi hesaplamaları için aşağıdaki adımlar izlenebilir: 1. Isı Transfer Katsayısının (U) Hesaplanması: Toplam ısı transfer katsayısı, akışkanların taşınım katsayılarını, ayıran duvarın iletim direncini ve potansiyel kirlenme katmanlarının direncini içerir. 2. Boru Uzunluğunun Hesaplanması: Isıtılacak alanın büyüklüğüne, boru aralığına, döşeme şekline ve boru çapına göre boru uzunluğu belirlenir. 3. Termal İletkenliğin Belirlenmesi: Malzemenin ısıyı iletme yeteneği olan termal iletkenlik (W/m·K) hesaplanır. 4. Sıcaklık Farkının Hesaplanması: Sıcak ve soğuk taraf sıcaklıkları arasındaki fark, ısı transferinin itici gücüdür. Bu hesaplamalar, mühendislik yazılımları veya özel ısı transferi hesaplayıcıları kullanılarak da yapılabilir.

Serpantin yüzey alanı, boruların dış çapına, kanat yüksekliğine ve kanat kalınlığına göre hesaplanır. Formül: - Yüzey Alanı (m²) = π D² L / 4 Burada: - D: Boru dış çapı (mm), - L: Kanat yüksekliği (mm). Ayrıca, serpantinin hatve (h) ve lamel tipi de ısı transfer yüzey alanını etkileyen geometrik parametreler arasındadır.

Isı ve ısı sığası hesaplamaları şu formüllerle yapılır: 1. Isı (Q): Bir maddenin sıcaklığını değiştirmek için gereken ısı miktarı, öz ısı (c) ve kütle (m) ile sıcaklık farkının (ΔT) çarpımına eşittir. 2. Isı Sığası (C): Bir maddenin tamamının sıcaklığını 1°C artırmak için gereken ısı miktarıdır ve öz ısı ile kütlenin çarpımına eşittir. Örnek hesaplama: 500 gram bakırın sıcaklığını 20°C'den 80°C'ye çıkarmak için gereken ısı miktarını hesaplayalım (bakırın öz ısısı 0.385 J/g°C): 1. Öz ısı: c = 0.385 J/g°C 2. Kütle: m = 500 g 3. Sıcaklık farkı: ΔT = 80°C - 20°C = 60°C 4. Isı miktarı: Q = m \ c \ ΔT = 500 g \ 0.385 J/g°C \ 60°C ≈ 11550 J Bu durumda, 500 gram bakırın sıcaklığını 20°C'den 80°C'ye çıkarmak için yaklaşık 11550 joule ısı gerekmektedir.

Psikrometri, nemli havanın termodinamik özelliklerini inceleyen bir bilim dalıdır. Bu bilim dalı, özellikle aşağıdaki konuları kapsar: - Hava sıcaklıkları: Kuru ve yaş termometre sıcaklıkları. - Nem miktarı ve oranı: Bağıl nem, mutlak nem. - Entalpi: Nemli havanın toplam ısı içeriği. Psikrometri, iklimlendirme, havalandırma, gıda endüstrisi, ilaç sanayi ve meteoroloji gibi alanlarda geniş bir kullanım alanına sahiptir.

Gövde boru ısı değiştiriciler üç ana gruba ayrılır: 1. Gövde Borulu Isı Değiştirici: Yuvarlak boruların silindirik bir hazne içine yerleştirildiği ısı değiştiricilerdir. 2. Çift Borulu Isı Değiştirici: İç içe geçmiş iki borudan oluşan, akışkanlardan birinin içteki boruda, diğerinin ise iki boru arasında dolaştığı ısı değiştirici türüdür. 3. Spiral Borulu Isı Değiştirici: Bir gövde içerisinde bobin şeklinde sarılmış bir veya birden fazla spiral borunun bulunduğu ısı değiştirici tipidir.

Erime sürecinde maddelerin iç enerjisi artar.

Isı transferi kanatçık verimi, aşağıdaki formülle hesaplanır: η = 1 + (A_kt / A_t) (η_f - 1). Burada: - A_kt: Kanatçıkların toplam ısı transfer alanı. - A_t: Yüzeyin toplam ısı transfer alanı. - η_f: Kanatçık verimi. Kanatçık verimi ise η_f = tanh (m_L / m_L) formülü ile ifade edilir.

MSÜ sınavında hatalı soruların bulunmasının nedeni, soruların hazırlık aşamasında termodinamik kanunlarına aykırı ifadeler içermesi olabilir. Örneğin, 2024 MSÜ sınavında fen bilimleri bölümünde yer alan bir fizik sorusu, bir fizik öğretmeni tarafından termodinamik yasalarına aykırı olduğu gerekçesiyle CİMER'e şikayet edilmiştir.

Mutlak sıcaklık ve termodinamik sıcaklık arasındaki fark şu şekildedir: 1. Mutlak sıcaklık: Termodinamiğin üçüncü yasasına göre, mümkün olan en düşük sıcaklıktır ve 0 Kelvin (-273,15°C) olarak tanımlanır. 2. Termodinamik sıcaklık: Maddelerin fiziksel özelliklerinden yararlanılarak yapılmış, termometre denilen araçlarla ölçülen sıcaklıktır.

Reküperatör ve eşanjör arasındaki temel fark, ısı transferinin gerçekleşme şeklidir. Reküperatör, yüksek sıcaklıktaki atık gazlardan ısı transferi yaparak havanın veya başka bir akışkanın ısıtılmasını sağlar. Eşanjör ise, sıvı ve gaz fazlarındaki atık enerjiyi bir akışkandan diğerine aktaran ısı değiştirici bir sistemdir.

Tanecikler arası çekim kuvveti arttıkça ısı artmaz, aksine azalır. Tanecikler arasındaki çekim kuvvetinin artması, maddenin katı hale geçmesine ve ısı alışverişinin farklı bir yönde gerçekleşmesine neden olur.

Temel fizik yasaları dört ana kategoriye ayrılır: 1. Newton'un Hareket Yasaları: Üç temel hareket yasasını içerir. 2. Enerjinin Korunumu Yasası: Kapalı bir sistemdeki enerji miktarının sabit olduğunu belirtir. 3. Elektrostatik Yasaları: Coulomb ve Gauss yasalarını kapsar. 4. Termodinamik Yasaları: Sıfırıncı, birinci, ikinci ve üçüncü yasalardan oluşur.

Serpantinde ısı transferi, üç temel adımda hesaplanır: 1. Isı Kaynağı ve Akışkan: Serpantinin içine giren akışkan, genellikle ısıtılmış veya soğutulmuş bir durumda olur ve serpantinin boruları boyunca dolaşarak ısıyı taşır. 2. Isı Transferi: Akışkan, boruların etrafındaki havayla veya başka bir akışkanla temas ederek enerji alışverişi yapar ve ısı, sıcak olan akışkandan soğuk olana doğru geçer. 3. Enerji Denklemi: Isı transferi gerçekleştiğinde, sistemdeki sıcaklık farkı azalır ve sonunda iki ortam dengeye ulaşır. Isı transferi hesaplamaları için ayrıca gerekli enerji ihtiyacı (ısı yükü) da dikkate alınır.

Isı çıkış gücü, bir cihazın birim zamanda yaktığı yakıt miktarının alt kalorifik değeriyle çarpılması sonucu elde edilen gerçek ısı çıktısıdır.

İnfraruj ısıtıcı, odayı doğrudan ısıtmaz çünkü sadece ışığın yansıdığı nesneleri ısıtır. Ayrıca, infraruj ısıtıcılar havayı aracı olarak kullanmadan çalışır, bu da tüm odanın eşit şekilde ısınmasını engeller.