Termodinamik Uygulama Soru Cevaplar

[She]

ÖRNEK-1:
100 °C sıcaklıklı bir ortam, 20 °C lik çevreden, sonlu bir kalınlığa sahip bir cidarla ayrılmıştır. Cidarın 100 °C lik ortama bakan yüzeyindeki sıcaklık 70 °C ve çevreye bakan yüzeyindeki sıcaklık ise 40 °C dir. Ortamdan çevreye 2 kW lık ısının kararalı bir şekilde geçtiği bilindiğine göre, a) üretilen toplam entropiyi, b) kapalı bir sistem olarak kabul edilebilecek olan cidarda üretilen entropiyi ve c) cidarda yok olan kullanılabilirliği hesaplayınız.

CEVAP:
Kararlı şartlar altında

olduğundan




Cidardaki kullanılabilirlik kaybı:291,55 – 127,80 = 163,75 W

ÖRNEK – 2:
Bir silindir piston cihazında, başlangıçta, 500 kPa basınç ve 170 °C’de 0,3 m3 hacim işgal eden helyum gazı, 20 °C deki çevreden alınan ısıyla birlikte, 200 kPa ve 40 °C’e politropik olarak genleşmektedir. Helyumu ideal gaz kabul ederek, özel gaz sabitini, 2,0769 kJ/kgK ve sabit basınç özgül ısısını da, 5,1926 kJ/kgK sabit değerlerini alarak, bu işlemin tersinmez mi tersinir mi yoksa imkansız mı olduğunu belirleyiniz.

CEVAP:





Q – Ws = DU = mCvDT ise Q = 0,163x3,1156x(40-170)+72,13 =6,11 kJ
Qçevre =-Q = -6,11 kJ
(imkansız işlem )

ÖRNEK-3:
Sabit hacimli ve çevreye karşı yalıtılmış bir kap başlangıçta 100 °C de doymuş sıvı durumundaki suyla doludur. Kabın hacmi 0,4m3 dür. Daha sonra, kabın altında bulunan musluk açılarak, kaptan içersindeki doymuş sıvı durumundaki suyun kütlesel olarak yarısı dışarıya akıtılırken; dışarıdaki 300 °C lik bir kaynaktan sisteme ısı aktarılarak, kabın içindeki sıcaklığın sabit kalması sağlanmaktadır. A) dış kaynaktan alınan ısı miktarını b) işlem sırasındaki entropi üretim miktarını hesaplayınız.
CEVAP:




ÖRNEK-4:

Bir silindir piston ikilisinde 200°C 2 kg doymuş su buharı bulunmaktadır. Silindire transfer edilen ısı sonucu, su buharı 800 kPa basınca tersinir ve izotermal olarak genişlemektedir. Ne kadar ısı geçişi olduğunu ve bu işlem sırasındaki yapılan iş miktarını bulunuz.



CEVAP:


ÖRNEK-5:

Bir adyabatik türbine 5 MPa ve 550°C de 60 m/s bir hızla giren buhar türbini 30 kPa 70°C ve 120 m/s hızla terk etmektedir. Türbin güç çıktısı 4 MW olduğuna göre;
a) türbinden geçen buharın kütle debisini
b) türbinin adyabatik verimini bulunuz.

CEVAP:

a)

b)



ÖRNEK-6:

100 kPa ve 22 °C deki hava bir kompresöre aracılığıyla, 500 kPa’a sıkıştırılacaktır. (a) Adyabatik , (b) izotermal sıkıştırmalar sırasında çekilen gücün minimum ve her iki durumda da eşit olması ........ göre , her iki durum için gerekli hacim debileri arasındaki bağıntıyı bulunuz. Hava ideal gaz olarak alınacak ve sıcaklıkla değişen özgül ısılar kullanılacaktır.

CEVAP:

a) adyabatik (izentropik)



b) tersinir ve izotermal (T=sbt)


ÖRNEK-7:

Bir silindir – piston cihazında 500kPa ve 25°C bulunan hava, tersinir ve izotermal olarak; 100 kPa’a genişlemektedir. Havanın entropi değişimini ve yaptığı işi hesaplayınız. Hava için Cp =1.005 kJ/kgK, Cv =0.718 kJ/kgK alınacaktır.