MMVF01 Termodynamik och strömningslära Repetitionsfr˚agor ...

(m) entalpi h
Entalpi per massenhet: h = u+P v [J/kg], där u inre energi per massenhet, P tryck och v volymitet, volym
per massenhet. (s. 126/7)
(n) medelmolvikt M
= massan i kg för 1 kmol av ett visst ämne. (s. 138)
(o) ideal gas
= gas som uppfyller ideala gaslagen, P v = RT , där R är gaskonstanten [J kg −1 K −1 ]; T absolut temperatur
(i kelvin); P absolut tryck (relativt vakuum). (En gas är ideal om inga krafter verkar mellan dess
molekyler, utom då de kolliderar.) (s. 137)
(p) gaskonstanten R
R = R u /M där R u är den universella gaskonstanten [J kmol −1 K −1 ] och M gasens medelmolvikt [kg kmol −1 ]
(s. 137/8)
(q) kompressibilitetsfaktor Z
Z = P v/(RT ); Z = 1 för en ideal gas. (s. 139/140)
3.2 Markera gasfas, vätskefas samt det fuktiga området i ett schematiskt P -v–diagram (enhetligt
ämne). Markera undre gränskurvan, övre gränskurvan, kritiska punkten samt rita in två isotermer
som börjar i vätskefas, passerar genom det fuktiga området, och slutar i gasfas.
s. 121 (Fig. 3-19)
3.3 Skissera ett schematiskt P -T –diagram (fasdiagram) för vatten och markera områden för olika
faser. Markera speciellt kritiska punkten samt trippelpunkten. I vilket avseende i diagrammet
skiljer sig vatten från i princip alla andra ämnen? Se Fig. 3-25 (s. 124). Vattens smältpunkt
minskar med ökande tryck, tvärtemot nästan alla andra ämnen.
3.4 Definiera förångningsentalpi (ångbildningsvärme) h fg för ett enhetligt ämne. Hur inverkar
trycket på h fg ?
h fg = h g − h f , där h g är entalpin (per massenhet) för mättad ånga och h f d:o för mättad vätska, vid ex.
givet tryck; h fg minskar med ökande tryck för att bli noll vid det kritiska trycket. (s. 127)
3.5 Härled ett uttryck på volymiteten för ett system bestående av ett enhetligt ämne i det
fuktiga området. Specifik ångmängd är x och vid aktuell temperatur är volymiteten för
mättad vätska v f och volymiteten för mättad ånga v g .
Betrakta en viss volym V av ämnet, V = V f + V g , där V f är volymen mättad vätska och V g volymen mättad
ånga. Volymen har totala massan m och dess volymitet är då v = V/m; V = mv = m f v f + m g v g , där
m f = m − m g . Med x = m g /m fås v = (1 − x)v f + xv g = v f + x(v g − v f ). (s. 129/130)
3.6 Ange ideala gaslagen samt diskutera dess giltighet m.a.p. inverkan av tryck och temperatur.
Markera giltighetsområde i ett schematiskt T -v-diagram.
Ideala gaslagen: P v = RT , där R är gaskonstanten [J kg −1 K −1 ] och T absolut temperatur (i kelvin). Ideala
gaslagen uppnås vid tillräckligt låga tryck oavsett temperatur; gäller också med god noggrannhet vid tillräckligt
höga temperaturer om inte trycket är allt för högt. Figur 3-49 (skisseras) visar att mättad och
överhettad vattenånga kan betraktas som en ideal gas (avvikelse från Z = 1 mindre än 1%) om trycket är
lägre än ca. 50 kPa. Från den övre gränskurvan sträcker sig gränslinjen för giltighetsområdet snett upp åt
vänster. Avvikelserna från ideala gaslagen är mycket stora kring och till vänster om den kritiska punkten.
(s. 137/139/140)
3.7 Redogör för principen om korresponderande tillstånd. Illustrera med figur.
Kompressibilitetsfaktorn Z = P v/(RT ) har för en mängd gaser visat sig vara en unik funktion av reducerat
tryck P R = P/P cr och reducerad temperatur T R = T/T cr , Z = f(P R , T R ). Kännedom om gaskonstant,
aktuellt tryck och temperatur samt motsvarande vid kritiska punkten innebär alltså att volymiteten kan
bestämmas (ur diagram, se Fig. 3-51, skisseras). (Det finns motsvarande diagram för andra storheter,
t.ex. entalpi, se Appendix.) (s. 139/141)
CH. 4 — ENERGIANALYS, SLUTNA SYSTEM
4.1 Förklara vad som avses med volymändringsarbete (slutet system). Ange ett generellt uttryck
på hur detta arbete kan beräknas.
Volymändringsarbete = det arbete som innebär förflyttning av ett systems begränsningsyta i samband med
kraftverkan (normalkrafter); W b = ∫ P b dV, där P b är trycket verkande mot systemgränsen där volymändring
dV sker. (s. 166/7)
4.2 Ange de generellt accepterade teckenreglerna för arbete resp. värme. Illustrera med figur.
Arbete räknas positivt om systemet utför arbetet (inverkan på systemets omgivning kan tänkas helt omvandlat
till lyftning av en vikt). Arbetet är negativt om det är omgivningen som utför det positiva arbetet.
3