Spisak pitanja za usmeni ispit iz Termodinamike
2.0. Osnovni pojmovi 1. Šta
je to termodinamički sistem, okolina termodinamičkog sistema? Dati klasifikaciju termodinamičkog sistema i njegovih granica.
3.Veličine stanja 1. Količina materije kao veličina stanja. 2. Temperatura kao veličina stanja. 3. Pritisak kao veličina stanja. 4. Unutrašnja energija kao veličina stanja.
5. Entalpija kao veličina stanja. 6. Veličine stanja? Ekstenzivne i intezivne veličine
stanja 4. Termodinamička ravnoteža 1.
1. 2.
Stanje radne ravnoteža?
materije
i
termodinamička
5.2 Jednačine stanja i idealni gas Napisati termičku i kaloričnu jednačinu stanja u opštem obliku. Idealni gas i termička jednačina stanja (Koji su uslovi pod kojima se može uzeti da su odstupanja ponšanja nekog gasa od ponašanja idealnog gasa zanemarljiva? Kada je jedan idealni gas jednoatomni a kada višeatomni? Napiši dve termičke jednačine stanja koje važe za sve vrste idealnog gasa. Koja je vrednost univerzalne gasne konstante? Koje se vrednosti temperature i pritiska upotrebljavaju u jednačinama stanja? Napiši dve termičke jednačine stanja koje važe za pojedinačne vrste idealnog gasa. Šta je to specijalna gasna konstanta. Dati jedinicu. Da li je njena vrednost ista za sve vrste gasova.
3.
1.
2. 3. 4. 5.
6.
7. 8.
1.
Kalorična jednačina stanja idealnog gasa (za jednoatomni idealni gas. Šta je cV ? Šta je to cP? Viseatomni idealni gas.) 6. Mešavine idealnog gasa Molarni, Maseni i zapreminski udeo komponente u mešavini? Dati vezu izmedju zapreminskog i molarnog udela. Parcijalni pritisak komponente? Daltonov zakon? Redukovana zapremina komponente. Ukupna zapremina mešavine. Vezu izmedju zapreminskog i masenog sastava preko (a) specijalnih gasnih konstanti i (b) relativnih molekulskih masa. Relativnu molkulsku masu mešavine poznavanjem (a) molarnog sastava mešavine i (b) maseni sastav mešavine. gasnu konstantu mešavine kada se poznaje (a) zapreminski sastav mešavine i (b) maseni sastav mešavine. Molarna specifična toplotu mešavine (a) pri konstantnoj zapremini i (b) pri konstantnom pritisku. Masena specifičnu toplotu mešavine (a) pri konstantnoj zapremini i (b) pri konstantnom pritisku.
7. Energija Šta su to postojane, a šta su nepostojane energije? Nabroj ih. Koja je jedinica za merenje svih vrsta energije u SI sistemu? Koliko traju nepostojane, a koliko postojane energije? Šta termodinamički sistem poseduje, a šta ne poseduje. Šta okolina poseduje, a šta ne poseduje?
2.
Kada se kaže da radno telo ima kinetičku energiju? Koje vrste kinetičke energije može da poseduje?
3.
Šta
je
to
potenijalna
energija?
Koje
vrste
potencijalne energije može da poseduje radno telo? Definisati 4. 5.
6.
7.
8.
svaku od njih. Šta je to unutrašnja energija? Koje vrste energije može da poseduje svaki molekul? Kako je matematički moguće napisati malu promenu a kako konačnu promenu postojane energije u termodinamičkom sistemu koji menja stanje od početnog do krajnjeg? Kada je moguće sa sigurnošću reći da je razmenjena energija izmedju radne materije i okoline mehanički rad a kada je toplota? Kako je matematički moguće predstaviti malu a kada konačnu (izmedju stanja 1 i 2) razmenjenu količinu toplote i rada izmedju termodinamičkog sistema i okoline? Napisati izraz za elementarni rad širenja. Napisati izraz za elementarni hemijski rad.
9. U kom će slučaju toplota spontano prelaziti sa termodinamičkog
sistema na okolinu, a u kom sa okoline na termodinamički sistem. 10.Napisati izraz za elementarnu toplotu. Da li entropija raste ili opada kada se toplota dovodi radnoj materiji? Kako se entropija označava i koja joj je jedinica? 11. Kada toplota (na osnovu dogovora) ima
pozitivnu a kada negativnu vrednost? Kada rad (na osnovu dogovora) ima pozitivnu a kada negativnu vrednost?
1.
2.
8. Prvi zakon Termodinamike Kako glasi prvi zakon Termodinamike za zatvorene sisteme koji miruju. Napisati tri diferencijalna izraza ovog zakona. Napisati dva integralna izraza ovog zakona. Kako glasi prvi zakon Termodinamike za zatvorene sisteme koji se kreću preko tri diferencijalna izraza ovog zakona.
3.
4. 5. 6.
Kako glasi prvi zakon Termodinamike za zatvorene sisteme koji se kreću preko dva integralna izraza ovog zakona. Dati definiciju tehničkog rada. Kako glasi prvi zakon Termodinamike za otvorene sisteme. Napisati tri diferencijalna izraza ovog zakona prvog zakona Termodinamike za otvorene sisteme. Napisati dva integralna izraza prvog zakona Termodinamike za otvorene sisteme.
9. Termodinamička svojstva 1. 2.
3.
4. 5. 6.
7. 8.
9.
Kako se dele termodinamička svojstva? Navesti termička i kalorična svojstva. Koeficijenat termičkog širenja. Zapremina i gustina na kraju nekog procesa koji se izvodi pri konstantnom pritisku. Koeficijenat termičkih napona. Pritisak na kraju nekog procesa pri konstantnoj zapremini. Koeficijent stišljivosti. Relaciju koja povezuje termička svojstva. Specifična toplota. Masena i molarna specifična toplota. Veza između njih. Jednačinu za proračun ukupne količina toplote korišćenjem masene specifične toplote. Relaciju za dobijanje srednje specifične toplote. Pomoću parcijalnih izvoda dati relacije za specifičnu toplotu pri konstantnoj zapremini i pri konstantnom pritisku. Diferencirati kaloričnu jednačinu stanja u opštem obliku u = u( T , v ) . Dati vezu između kaloričnih svojstava.
10. Specifične
toplote cv , c p za jednoatomne i višeatomne idelane gasove? Majerova relacija. Odnos kapa.
10. TERMODINAMIČKI PROCESI (PROMENE STANJA) 1. Šta su promene stanja termodinamičkog sistema 2. Šta su kvazistatistatičke a šta nekvazistatičke promene stanja
termodinamičkog sistema 3. Koje jednačine važe kod kvazistatičkog procesa za odredjivanje zapreminskog rada, tehničkog rada i toplote? Kako se one koriste radi odredjivanja da li se rad i toplota dovode ili odvode. 4. Navesti izraz za specifičnu toplotu za proizvoljnu kvazistatičku promenu stanja. 5. Šta je politropa? Dati eksponent politrope, specifičnu toplotu i zakone politrope. 6. Za politropu dati izraze za specifični rad, tehnički rad i količinu toplote. 7. Navesti sve o izobarskoj promeni stanja i nacrtati je u pv i Ts koordinatnim sistemima. 8. Navesti sve o izohorskoj promeni stanja i nacrtati je u pv i Ts koordinatnim sistemima. 9. Navesti sve o izotermskoj promeni stanja i nacrtati je u pv i Ts koordinatnim sistemima. 10. Navesti sve o izoentropskoj promeni stanja i nacrtati je u pv i Ts koordinatnim sistemima. 11.Nacrtati zajedno izobaru, izohoru, izotermu i izentropu u pv i Ts koordinatnom sistemu. 11.0. Kružni ciklusi 11.1. Šta su to toplotni rezervoari (toplotni izvor, toplotni ponor, Navedi tri primera toplotnih rezervoara)? 11.2 Opisati desnokretne cikluse kroz odgovore na konkretna podpitanja. (Šta je to desnokretni kružni ciklus? Zašto služi? Nacrtaj ga u p-v i T-s koordinatnom sistemu. Čemu je ta dovedena toplota jednaka? Čemu je ukupna količina odvedene toplote jednaka? Čemu je jednak dobijeni tehnički
rad? Šta je termodinamički stepen korisnosti desnokretnog ciklusa i koje su mu vrednosti moguće? ) 11.3. Opisati levokretne cikluse za hladjenje kroz odgovore na sledeca podpitanja (Šta je to ovaj levokretni kružni ciklus? Zašto služi? Nacrtaj levokretni ciklus na p-v i T-s koordinatnom sistemu. Gde se u ciklusu dovodi a gde se odvodi toplota i gde se dovodi rad? Šta je koeficijent hladjenja levokretnog ciklusa? Šta se ulaže u ciklus a šta se dobija?) 11.4. Opisati levokretne cikluse za grejanje kroz odgovore na sledeca podpitanja (Šta je to ovaj levokretni kružni ciklus? Zašto služi? Nacrtaj levokretni ciklus na p-v i T-s koordinatnom sistemu. Gde se u ciklusu dovodi a gde se odvodi toplota i gde se dovodi rad? Šta je koeficijent grejanja levokretnog ciklusa? Šta se ulaže u ciklus a šta se dobija? ) 12. Drugi zakon termodinamike i povratnost procesa i ciklusa 4. Drugi zakon termodinamike 5. Nepovratni procesi 6. Povratni procesi 7. Razmena toplote između tela sa konačnom razlikom temperatura 8. Povratna izotermska ekspanzija odnosno kompresija gasa 9. Povratna adijabatska promena stanja = izentropska promena stanja 11. Povratni Carnot - ov ciklus 13 Eksergija 1. Objasniti pojam eksergije i anergije. 2. Sta je to eksergetski stepen iskoriscenja? 14. Desnokretni kružni procesi sa idealnim gasovima 1. Nacrtati Carnot-ov ciklus u p vi Ts koordinatnim sistemima i izvesti izraze za temodinamički stepen njihove korisnosti. 2. Nacrtati Oto-ov ciklus u p vi Ts koordinatnim sistemima i izvesti izraze za temodinamički stepen njihove korisnosti. 3. Nacrtati Diesel-ov ciklus u p vi Ts koordinatnim sistemima i izvesti izraze za temodinamički stepen njihove korisnosti. 4. Nacrtati Sabatije-ov cilklus u p vi Ts koordinatnim sistemima i izvesti izraze za temodinamički stepen njihove korisnosti
5. Nacrtati Džul-ov cilklus u p vi Ts koordinatnim sistemima i izvesti izraze za temodinamički stepen njihove korisnosti 6. Nacrtati Erikson-ov cilklus u p vi Ts koordinatnim sistemima i izvesti izraze za temodinamički stepen njihove korisnosti 15. Realna materija 1. Realna materija i termodinamicke povrsine. 2. Višefazna supstanca i veličine stanja na termodinamickim povrsinama.(gornja granična kriva. donja granična kriva. kritična tačka, trojne linije. 3. Jednofazna supstanca i njene veličine stanja u jednofaznom području termodinamičkih površina 4. Ravanski dijagrami stanja (pv, ts i hs - dijagrami stanja) 5. Izotermske promene stanja na termodinamičkim površinama i ravanskim dijagramima stanja (izoterme kada je t1>tk. Kritične izoterme i izobare. Izoterme t2
pk. Kritične izoterme i izobare. Izobare p2
2. Nacrtati dva Rankin-ova ciklusa sa različitim pritiskom pare u Ts dijagramu stanja. Kako vrednost pritiska pare na ulazu u turbinu utiče na termodinamički stepen korisnosti rada Rankin-ovog ciklusa. 3. Nacrtati dva Rankin-ova ciklusa sa različitim vrednostima temperature vodene pare na njenom ulazu u turbinu. Kako vrednosti temperature pare na ulazu u turbinu utiču na termodinamički stepen korisnosti rada Rankin-ovog ciklusa. 4. Nacrtati dva Rankin-ova ciklusa sa različitim vrednostima pritiska u kondenzatoru. Kako vrednosti pritiska pare u kondenzatoru utiču na termodinamički stepen korisnosti rada Rankin-ovog ciklusa. 5. Za energanu koja koristi Rankin-ov parni desnokretni ciklus sa naknadnim pregrevanjem vodene pare, nacrtati shemu postrojenja, nacrtati Ts dijagram njegovog rada i izvesti izraz za termodinamički stepen korisnosti njegovog rada. 6. Za energanu-toplanu koja koristi kogenerativni Rankin-ov parni desnokretni ciklus bez naknadnog pregrevanja vodene pare, nacrtati shemu postrojenja, nacrtati Ts dijagram njegovog rada i izvesti izraz za termodinamički stepen korisnosti njegovog rada i stepen sveukupnog iskorišćenja energije. 16. LEVOKRETNI CIKLUSI-NESPONTANO PREBACIVANJE TOPLOTE SA MEDIJUMA NIŽE TEMPERATURE NA MEDIJUM VIŠE TEMPERATURE 1. Za rashladni uredjaj koji koristi kompresorski parni rashladni ciklus, nacrtati shemu postrojenja, nacrtati Ts dijagram njegovog rada i izvesti izraz za koeficijent hladjenja. 2. Za kompresorski parni grejni ciklus kod toplotnih pumpi, nacrtati shemu postrojenja, nacrtati Ts dijagram njegovog rada i izvesti izraz za koeficijent grejanja.
17.0. Termodinamički potencijali Pitanja: 1. Unutrašnja energija kao termodinamički potencijal 2. Entalpija kao termodinamički potencijal 3. Helmholc - ova funkcija kao termodinamički potencijal 4. Gibss - ova funkcija kao termodinamički potencijal 5. Veličine stanja kao parcijalni izvodi termodinamičkih potencijala 6. Izvesti Maxwel - ov odnos po termodinamičkom potencijalu U=U(S,V) 7. Izvesti Maxwel - ov odnos po termodinamičkom potencijalu I=I(S, p) 8. Izvesti Maxwel - ov odnos po termodinamičkom potencijalu F(T, V)
9. Izvesti Maxwel - ov odnos po termodinamičkom potencijalu G=G(T,p) 10. Nabrojati Maxwell - ove odnose korišćenjem Bornovog termodinamičkog četvorougla. 18.1 PROVODJENJE TOPLOTE 1. Opisati prenos toplote koji je spontan i onaj koji nije spontan. 2. Kako se toplota prostire provodjenjem (kondukcijom). 3. Temperatursko polje i izotermske površine 4. Kolicina dovedene ill odvedene toplote Q, Gustina toplotnog fluksa, Toplotnim protokom (fluksom) 5. Provodjenje toplote kroz ravan i beskonačan zid 6. Toplotna provodnost k 7. Toplota se provodi kroz troslojni zid. 8. Toplota se provodi kroz n-slojni ravan zid. 9. Slučaj provodjenja toplote kroz jednostruki cilindrični zid 10. Provodjenje toplote kroz višeslojni zid cilindrične cevi (beskonačne). 11. Provodjenje toplote kroz n-to slojni zid zid cilindrične cevi (beskonačne). 18.2 KONVEKCIJA 1. Opisati prostiranje toplote konvekcijom. Karakteristični slučajevi konvektivne razmene toplote. 2. Kolicina toplote koja prelazi sa nekog fluida na neku čvrstu površinu (ili obrnuto) 3. Toplotna prelaznost 4. Utjicaj brzine strujanja na α (vrsta strujanja, Re broj, Hidraulički prečnik) 5. Uticaj vrste fluida na koeficijent prelaza toplote. 6. Uticaj sile uzgona fluida usled razlika temperatura na koeficijent prelaza toplote 7. Opšta formula za izračunavanje Nu broja 8. Prinudna konvekcija 9. Prirodna konvekcija 18.3 KONDENZACIJA I KLJUČANJE 1. Kondenzacija 2. Ključanje
18.4 ZRAČENJE 1. Opisati prostiranje toplote zračenjem. 2. Intezitet i spektralni raspored zračenja toplote. 3. Sjaj površine i energija zračenja koja pada na površinu tela. (crno telo, ogledalo, neprozirno telo) 4. Stefan Boltzman-ov zakon 5. Razmena toplote zračenjem izmedju dve paralelne površine sa malim medjusobnim odstojanjem u poredjenju sa nihovim dimenzijama
6. Razmena toplote zračenjem izmedju dve površine od kojih je jedna sa svih strana obuhvacena drugom povrsinom. 7. Toplotna zavesa 8. Prelaznost toplote zračenjem. 18.5 PROLAZ TOPLOTE 1. Definisati prolaz toplote 2. Prolaz toplote u stacionarnom stanju za jednoslojan ravan zid 3. Toplotnom prohodnošću 4. Prolaz toplote u stacionarnom stanju za višestruki ravan zid važi 5. Prolaz toplote u stacionarnom stanju za kroz jednu takvu cev 6.Prolaz toplote u stacionarnom stanju za višestruki cililndričan zid 19. Merenje temperature 1. Kako se temperatura meri? Najčešće upotrebljavani termometri. 2. Postupak merenja 3. Gasni termometri 4. Termometri sa tečnošću 5. Otpornična termometrija 6. Termoelementi (termoparovi) 7. Pirometri 8. Internacionalna skala temperatura. Fiksne tačke
