[Thermodynamica] Inzicht vraagjes
Geplaatst: di 15 aug 2006, 13:02
Ik heb een cursus thermodynamica en daar staan een paar inzichtvraagjes in.
Ik heb er hier wat gepost waar ik een antwoord op gegeven heb, maar waar ik allesbehalve zeker van ben.
Alle feedback is dus welkom!
1. Waar of niet waar: 1kg vloeibaar water verdampen vergt minder energie bij
100kPa dan bij 800 kPa.
ANTW: Via berekeningen kwam ik dit uit:
Q = m . (ug - uf)
Bij 100kpa: Q = ufg(100kPa) = 2088.7 kJ
Bij 800kPa: Q = ufg(800kPa) = 1856.6 kJ
Dit wil dus zeggen dat bij hogere druk er minder energie
vereist is om water te laten verdampen.
Maar op het internet vond ik ook dit:
Als men een ketel water verwarmt, zal dit water na verloop van tijd gaan koken. Er ontstaat dan water in dampvorm (stoom). Als we de druk op het wateroppervlak echter genoeg verlagen kunnen we water ook laten koken op kamertemperatuur. Er ontstaat dan stoom van 20°C! We hebben dan door de daling van de druk het kookpunt van de vloeistof zo laag gemaakt dat de warmtetoevoer uit de omgevingslucht van 20°C al genoeg was om waterdamp te vormen. Omgekeerd werkt het ook. Voeren we de druk voldoende op dan zal het water pas bij 150°C koken in plaats van 100°C. Er moet dus energie van een veel hoger energieniveau toegevoerd worden om het water aan de kook te krijgen.
Dus wat is nu het antwoord?
2. Tas koffie afkoelen tot drinkbare temperatuur door:
a) Melk onmiddelijk erbij te doen
b) Melk er na een tijdje bij te doen
ANTW: Ik dacht b want een groot temperatuursverschil zorgt voor snelle afkoeling.
Wanneer je dan melk er meteen zou bijdoen wordt dit
temperatuursverschil kleiner waardoor de koffie trager zal afkoelen.
3. Expansie in een adiabatische cilinder geeft meer energie als proces
a) isobaar
b) isotherm is
ANTW: ik dacht isotherm omdat die situatie dan het dichtste aanleunt bij de
carnot cyclus (= ideaal).
4. Waarom bevriest de vooruit van een auto sneller als een zijruit?
ANTW: Dit heeft (volgens mij) te maken met de oppervlakte van de voorruit. Deze is veel groter dan deze van de zijruiten. De afgifte van warmte aan de omgeving is ook afhankelijk van de grootte van de oppervlakte, zoals wordt aangegeven in de volgende formule: Q ¥ Α.T4
Dus zoveel te groter de oppervlakte gaat zijn, zoveel te vlugger gaat de warmte die in de voorruit zit opgeslagen afgegeven worden aan de omgeving, en zoveel te vlugger gaat deze dus ook bevriezen
5. Adiabatische straalpijp (grotere snelheid aan uitgang dan aan ingang).
Entropie aan uitgang is: a)gelijk
b)groter
c)kleiner
dan entropie aan ingang?
ANTW: een straalpijp kan men aanzien als een stationair controlevolume. de warmteuitwisseling is nul dus de deltaS is op een constante m na gelijk aan gegenereerde entropie. In de straalpijp wordt toch entropie gegenereerd (vermoed ik want het is geen reversibel proces). dus Sgen is groter als 0. dit wil dan zeggen dat de uitgangsentropie groter is als de ingang.
6. Is een isotherm proces ook inwendig reversiebel?
ANTW: inw. rev => Sgen = 0
Entropiebalans: Sgen = -(Qk/Tk) - mi.si + mu.su
Wanneer we een isotherm proces hebben is Qi = Qu
dus -(Qk/Tk) = 0.
Verder zit ik vast ....
7. Is er een verschil tussen de eigenschappen van verzadigde damp en de
eigenschappen van damp in een verzadigd mengsel?
ANTW: Geen gedacht!
Ik heb er hier wat gepost waar ik een antwoord op gegeven heb, maar waar ik allesbehalve zeker van ben.
Alle feedback is dus welkom!
1. Waar of niet waar: 1kg vloeibaar water verdampen vergt minder energie bij
100kPa dan bij 800 kPa.
ANTW: Via berekeningen kwam ik dit uit:
Q = m . (ug - uf)
Bij 100kpa: Q = ufg(100kPa) = 2088.7 kJ
Bij 800kPa: Q = ufg(800kPa) = 1856.6 kJ
Dit wil dus zeggen dat bij hogere druk er minder energie
vereist is om water te laten verdampen.
Maar op het internet vond ik ook dit:
Als men een ketel water verwarmt, zal dit water na verloop van tijd gaan koken. Er ontstaat dan water in dampvorm (stoom). Als we de druk op het wateroppervlak echter genoeg verlagen kunnen we water ook laten koken op kamertemperatuur. Er ontstaat dan stoom van 20°C! We hebben dan door de daling van de druk het kookpunt van de vloeistof zo laag gemaakt dat de warmtetoevoer uit de omgevingslucht van 20°C al genoeg was om waterdamp te vormen. Omgekeerd werkt het ook. Voeren we de druk voldoende op dan zal het water pas bij 150°C koken in plaats van 100°C. Er moet dus energie van een veel hoger energieniveau toegevoerd worden om het water aan de kook te krijgen.
Dus wat is nu het antwoord?
2. Tas koffie afkoelen tot drinkbare temperatuur door:
a) Melk onmiddelijk erbij te doen
b) Melk er na een tijdje bij te doen
ANTW: Ik dacht b want een groot temperatuursverschil zorgt voor snelle afkoeling.
Wanneer je dan melk er meteen zou bijdoen wordt dit
temperatuursverschil kleiner waardoor de koffie trager zal afkoelen.
3. Expansie in een adiabatische cilinder geeft meer energie als proces
a) isobaar
b) isotherm is
ANTW: ik dacht isotherm omdat die situatie dan het dichtste aanleunt bij de
carnot cyclus (= ideaal).
4. Waarom bevriest de vooruit van een auto sneller als een zijruit?
ANTW: Dit heeft (volgens mij) te maken met de oppervlakte van de voorruit. Deze is veel groter dan deze van de zijruiten. De afgifte van warmte aan de omgeving is ook afhankelijk van de grootte van de oppervlakte, zoals wordt aangegeven in de volgende formule: Q ¥ Α.T4
Dus zoveel te groter de oppervlakte gaat zijn, zoveel te vlugger gaat de warmte die in de voorruit zit opgeslagen afgegeven worden aan de omgeving, en zoveel te vlugger gaat deze dus ook bevriezen
5. Adiabatische straalpijp (grotere snelheid aan uitgang dan aan ingang).
Entropie aan uitgang is: a)gelijk
b)groter
c)kleiner
dan entropie aan ingang?
ANTW: een straalpijp kan men aanzien als een stationair controlevolume. de warmteuitwisseling is nul dus de deltaS is op een constante m na gelijk aan gegenereerde entropie. In de straalpijp wordt toch entropie gegenereerd (vermoed ik want het is geen reversibel proces). dus Sgen is groter als 0. dit wil dan zeggen dat de uitgangsentropie groter is als de ingang.
6. Is een isotherm proces ook inwendig reversiebel?
ANTW: inw. rev => Sgen = 0
Entropiebalans: Sgen = -(Qk/Tk) - mi.si + mu.su
Wanneer we een isotherm proces hebben is Qi = Qu
dus -(Qk/Tk) = 0.
Verder zit ik vast ....
7. Is er een verschil tussen de eigenschappen van verzadigde damp en de
eigenschappen van damp in een verzadigd mengsel?
ANTW: Geen gedacht!