ENERJİ ANALİZİ - Deneme Sınavı - 8

Kullanılabilirlik ya da ekserji adı verilir. Doğru cevap B şıkkıdır.

Termodinamikte akışkan akışı olan bir kontrol hacmi için ikinci yasa analizi yapılacağında,
sistemdekinden farklı olarak kütle giriş ve çıkışı nedeniyle kontrol hacmine, giren ve çıkan entropi
miktarları da göz önüne alınır

Termodinamiğin birinci yasası, enerjinin niceliği ile ilgili enerji korunumu yasasıdır.

Potansiyel ve kinetik enerjilerde değişme olmadığından, Q12=(U2-U1)+W12 şeklindedir. Burada;

Q12=-1700 kJ (eksi işareti ısı kaybı olduğunu belirtir)
W12=-5100 kJ (eksi işareti sistemin iş tüketimi olduğunu belirtir)
-1700=(U2-U1)+(-5100)
Buna göre: U2-U1 =5100-1700=3400 kJ bulunur.

Tersinir işlem, çevrede hiçbir tesir bırakmayacak şekilde tamamen tersine işletilebilen işlemdir. Bu tanımdaki “çevrede hiçbir tesir bırakmayarak” deyimi çok önemlidir. Gerçek işlemlerde sürtünme, kimyasal işlemler, yanma, karışım, gazların karışımı, genişleme, ısı geçişi gibi sebeplerden hiçbir olayın tamamen tersine işletilmesi yani tersinir olabilmesi mümkün değildir.

Carnot çevrimi tüm işlemleri tersinir olan böylece, iki ısı kaynağı arasında çalışan ve en büyük verime sahip tek ideal çevrimdir. Carnot çevrimi, tamamen tersine çevrilebileceğinden, soğutma ve ısı pompaları içinde en büyük performansa sahip bir ters çevrim oluşturur. Carnot çevriminde dört tersinir işlem vardır. Bunlar; iki tane tersinir izotermal işlem ve iki tane tersinir adyabatik işlemdir.

Verim= 1-TL/TH=1-300/900=0,67=%67

Bu sonuca göre Carnot ısı makinesinin veriminden büyük bir makineden bahsedilmiş. Elbette bu verime ulaşılamaz.

Tersinir adyabatik hal değişimi izentropik hal değişimi olarak adlandırılır.

Bir sistemin bulunduğu halden tamamen tersinir şekilde çevre ile dengeye gelinceye kadar hal değiştirmesi sağlanırsa sistem en büyük teorik yararlı işi yapmış olur ki buna kullanılabilirlik ya da ekserji adı verilir.

Bir hal değişimi sırasında tersinmezlikler varsa o zaman iş miktarının bir kısmı bu tersinmezlikler
nedeniyle harcanacaktır. Öyleyse aslında sınır işini yazarken;
[Sınır işi] = [Yararlanabileceğimiz iş] + [yararlanamayacağımız kayıp iş]
olarak düşünülmelidir. Entropi artışının sebebinin tersinmezlikler olduğunu söyleyebiliriz. Dolayısıyla iş kayıpları entropi üretimi demektir.

[giren ısı]+[giren kütlenin akış enerjisi] = [enerjideki değişim] + [çıkan kütlenin akış enerjisi] + [yapılan iş]

Carnot çevriminin verimi, iş yapan akışkanın veya soğutkanın ne olduğuna bakılmaksızın, yalnızca ısı kaynaklarının sıcaklıklarına bağlıdır.

Termodinamiğin I. yasasına göre Qnet=Wnet 

Qnet= Qgiren - Q çıkan 

750kj/kg= Q giren -200 kj/kg

Q giren = 950 kj/kg

Termodinamiğin I. yasasına göre motorun hızı sabit hızla giderken.

W= 1/2 m (VxV) olucaktır.

v= 360 km/saat = 10 m/s ise

W= 1/2 100kg.12x12 = 7200J

ΔS_çevre = Q_cevre / T₀ 

 _{T0 = 27+ 273= 300}

ΔS_çevre = 600/300 = 2kj/K

Ekserji değişimi pozitif, negatif ya da sıfır olabilir,

Verimi Carnot veriminden büyük makine yapılamaz.

SANA işlemi sırasında enerji korunmaktadır. Kinetik enerjinin yada potansiyel enerjinin tamamının başka bir enerjiye dönüşmesi söz konusu değildir.

Sürekli-akışlı sürekli-açık bir işlem geçiren adyabatik tek-giriş ve tek-çıkışlı bir kontrol hacmi için yapacağı tersinir işin diğerlerinden daha büyük olması için sisteme yüksek entalpi verilip daha az entalpi çıkışı olmalıdır ki aradaki enerji ile iş yapılabilsin.