Forskel mellem versioner af "Termodynamisk kredsproces"

ja
m (bot: sync commonscat med egenskab P373)
(ja)
Tags: Visuel redigering Erstattet blanking
Anton was here<br />
En '''termodynamisk kredsproces''' er en serie af [[termodynamisk proces|termodynamiske processer]], som sender et [[termodynamisk system]] tilbage til dets starttilstand. [[Termodynamikkens 1. lov]] dikterer, at netto varmetilførslen er lig med netto [[mekanisk arbejde]] ud fra enhver termodynamisk kredsproces. Selve den gentagne natur af procesvejen muliggør en kontinuert drift, hvilket gør kredsprocessen til et vigtigt [[begreb]] indenfor [[termodynamik]]ken. Termodynamiske maskiners kredsprocessers funktion [[Model (matematik)|modelleres]] ofte med [[quasistatisk proces|quasistatiske processer]].
 
[[Fil:Stirling Cycle.png|thumb|200px|Eksempel på en termodynamisk kredsproces' P-V-diagram.]]
En termodynamisk kredsproces er en lukket kurve i [[pV-diagram]]. Et pV-diagrams x-akse er [[rumfang]] (V) og y-aksen [[Tryk (fysik)|tryk]] (P). Kurvens indesluttede [[areal]] er kredsprocessens udførte [[mekaniske arbejde]] regnet med fortegn:
:<math> \text{(1)} \qquad W = \oint P \ dV </math>
Dette arbejde (W) er lig med balancen af [[varme]] (Q) tilført ind i det termodynamiske system:
:<math> \text{(2)} \qquad W = Q = Q_{in} - Q_{out} </math>
Ligning (2) modellerer en kredsproces, som om det var en [[isoterm proces]]; selvom den [[indre energi]]s tilstand ændrer sig gennem kredsprocessen, er systemets energi den samme til slut i kredsprocessen, som når systemets kredsproces begyndte.
 
Hvis kredsprocessen bevæger sig med uret rundt (V som x-akse) i den lukkede løkke, repræsenterer kredsprocessen en [[varmekraftmaskine]] – og W vil være positiv. Hvis kredsprocessen bevæger sig mod uret repræsenterer den en [[varmepumpe]] – og W vil være negativ.
 
== Termodynamiske kredsprocesklasser ==
En termodynamisk kredsproces kan enten være en '''varmekraftmaskine-kredsproces''' eller en '''varmepumpe-kredsproces'''. Varmekraftmaskine-kredsprocesser er kredsprocesser som omsætter noget varme til [[mekanisk arbejde]], mens varmepumpe-kredsprocesser overfører varme fra lav til høj [[temperatur]] under anvendelse af mekanisk arbejde. Kredsprocesser, der kun består af quasistatiske processer, kan skifte mellem at fungere som varmekraftmaskine-kredsprocesser eller varmepumpe-kredsprocesser ved at styre procesretningen.
 
På et tryk-rumfang (pV) diagram (V som x-akse) eller et temperatur-entropi (TS) diagram (S som x-akse), indikerer retningerne med uret og mod uret hhv. varmekraftmaskine-kredsprocesser og varmepumpe-kredsprocesser.
 
=== Varmekraftmaskine-kredsprocesser ===
[[Fil:Carnot heat engine 2.svg|200px|thumb|varmekraftmaskine diagram.]]
Varmekraftmaskine-kredsprocesser anvendes til at modellere [[varmekraftmaskine]]rs virkemåde, som forsyner det meste af verdens [[elektricitet]] og som driver næsten alle [[Motoriseret køretøj|motoriserede køretøjer]].
 
Varmekraftmaskine-kredsprocesser kan inddeles efter den type af varmekraftmaskiner der søges modelleret. Den almindeligste arbejdskredsproces, som anvendes til at modellere [[intern forbrændingsmotor|interne forbrændingsmotorer]], er [[Otto-kredsproces]]sen, som modellerer [[benzinmotor]]er – og [[Diesel-kredsproces]]sen, som modellerer [[dieselmotor]]er. varmekraftmaskine-kredsprocesser, som modellerer [[ekstern forbrændingsmotor]] omfatter [[Brayton-kredsproces]]sen, som modellerer [[gasturbine]]r – og [[Rankine-kredsproces]]sen, som modellerer [[dampturbine]]r.
 
[[Fil:Stirling Cycle.png|thumb|200px|Det er indikeret med pile at den termodynamisk kredsproces går med uret rundt, hvilket viser at kredsprocessen repræsenterer en varmekraftmaskine. Kredsprocessen har 4 tilstande (punkterne vist med krydser) og 4 termodynamiske processer (linjer).]]
For eksempel er tryk-rumfang [[mekanisk arbejde|mekaniske arbejde]] udført i en varmekraftmaskines kredsproces, der består af 4 termodynamiske processer:
:<math> \text{(3)} \qquad W = W_{1\to 2} + W_{2\to 3} + W_{3\to 4} + W_{4\to 1} </math>
:<math> W_{1\to 2} = \int_{V_1}^{V_2} P \, dV, \, \, \text{positiv, udfoerer arbejde} </math>
:<math> W_{2\to 3} = \int_{V_2}^{V_3} P \, dV, \, \, \text{nul arbejde hvis V2 og V3 er ens} </math>
:<math> W_{3\to 4} = \int_{V_3}^{V_4} P \, dV, \, \, \text{negativ, tilfoeres arbejde} </math>
:<math> W_{4\to 1} = \int_{V_4}^{V_1} P \, dV, \, \, \text{nul arbejde hvis V4 og V1 er ens} </math>
Hvis der ikke sker nogen rumfangsændring i proces 4→1 og 2→3, kan ligning (3) simplificeres til:
:<math> \text{(4)} \qquad W = W_{1\to 2} + W_{3\to 4} </math>
 
=== Varmepumpe-kredsprocesser ===
Varmepumpe-kredsprocesser anvendes til at modellere [[varmepumpe]]rs virkemåde. Den almindeligste varmepumpe-kredsproces er [[gaskompressionskredsproces]]sen, som modellerer systemer der anvender [[kølemiddel|kølemidler]] som skifter [[Fase (stof)|fase]]. [[Absorption varmepumpe-kredsproces]]sen er et alternativ, der absorberer kølemidlet i en væskeopløsning i stedet for at fordampe det. Gaskompressionskredsprocesser omfatter [[Bell Coleman-kredsproces]] og [[Linde-Hampson kredsproces]]sen.
 
== Termodynamisk kredsprocestyper ==
En termodynamisk kredsproces kan (ideelt set) udgøres af 3 eller flere termodynamiske processer (typisk 4). I praksis overlapper de (f.eks. i [[stempelmotor]]er). De anvendte processer kan hver især være en af disse:
* [[isoterm proces]] (ved konstant temperatur, vedligeholdt med termisk varme tiføjet eller fjernet ved hjælp af en varmereservoir)
* [[isobar proces]] (ved konstant tryk)
* [[isochor proces]] (ved konstant rumfang)
* [[adiabatisk proces]] (ingen termisk varme tilføres eller fjernes fra arbejdsfluidet)
** [[isentropisk proces]] (ingen termisk varme tilføres eller fjernes fra arbejdsfluidet – og [[entropi]]en er konstant – det kaldes også en reversibel adiabatisk proces)<ref>[http://www.ac.wwu.edu/~vawter/PhysicsNet/Topics/Thermal/ImportantThermalProcess.html#Isoentropic Important Thermal Processes: ISOENTROPIC Entropy is constant]</ref>
* [[isentalpisk proces]] ([[entalpi]]en er konstant)
 
Her følger nogle eksempler:
 
{| class="wikitable"
|+<!-- no title, because it starts a section.-->
|-
! Kredsproces\Proces !! Kompression !! Varmetilførsel !! Ekspansion !! Varmefraførsel
|-
|colspan="5" align="center" | Varmekraftmaskine-kredsprocesser normalt med [[ekstern forbrænding]]<br />- eller varmepumpe-kredsprocesser
|-
! [[Ericsson-kredsproces|Ericsson (første, 1833)]]<br />[[Brayton-kredsproces|Brayton]]
| adiabatisk || isobar || adiabatisk || isobar
|-
! [[Bell Coleman-kredsproces|Bell Coleman]]<br />(omvendt Brayton)
| adiabatisk || isobar || adiabatisk || isobar
|-
! [[Carnot-kredsproces|Carnot]]
| isentropisk || isoterm || isentropisk || isoterm
|-
! [[Stoddard-kredsproces|Stoddard]]
| adiabatisk || isochor || adiabatisk || isochor
|-
! [[Stirling-kredsproces|Stirling]]
| isoterm || isochor || isoterm || isochor
|-
! [[Ericsson-kredsproces|Ericsson (anden, 1853)]]
| isoterm || isobar || isoterm || isobar
|-
|colspan="5" align="center" | Arbejdskredsprocesser normalt med [[intern forbrænding]]
|-
! [[Otto-kredsproces|Otto (benzin)]]
| adiabatisk ||isochor || adiabatisk || isochor
|-
! [[Diesel-kredsproces|Diesel]]
| adiabatisk || isobar || adiabatisk || isochor
|-
! [[Brayton-kredsproces|Brayton (jet)]]
| adiabatisk || isobar || adiabatisk || isobar
|-
! [[Lenoir-kredsproces|Lenoir (pulsjet)]]<br />kun 3 processer
| isobar || isochor || adiabatisk || isobar
|}
 
== Kilder/referencer ==
{{Reflist}}
 
{{Termodynamiske kredsprocesser}}
 
== Eksterne henvisninger ==
{{Commonscat|Thermodynamic cycles}}
 
Uddannelses software henvisninger:
* [http://www.depcik.com/eduprograms/cycles/index.htm Thermodynamic Cycle Simulation Software]
 
[[Kategori:Termodynamiske kredsprocesser| ]]
Anonym bruger