Termodinamik Ödev Soruları IV. Ünite

Termodinamik Ödev Soruları
IV. Ünite
1) Şekildeki piston silindir düzeneğinde, başlangıçta 150 kPa basınç ve 400 oC sıcaklıkta hava
vardır. Başlangıçta piston, silindir içinde 2 metre yüksekliktedir. Durdurucular ise 1 metrelik
mesafeye yerleştirilmiştir. Sistem, çevre sıcaklığı ile eşitleninceye kadar soğumaya terk
ediliyor. (Tçevre=20 oC). a) Son halde (soğuma sonunda) piston durduruculara değer mi?
Yoksa durduruculara temas etmeden daha yukarıda bir seviyede mi olur? Son haldeki basıncı
bularak açıklayınız b) Bu süreç içinde havanın yapmış olduğu işi hesaplayınız. c) İşlemi P-V
“basınç-hacim” diyagramı üzerinde gösteriniz.
2) Bir piston silindir düzeneğinde başlangıçta, özellikleri T1= 100 oC, m= 5 kg, x=20% olan su
vardır. Piston kütlesi 75 kg dır. Piston bu denge halinde altındaki durdurucularla tutulmaktadır.
Atmosfer basıncı 100 kPa, silindirin kesit alanı 24.5 cm2 dir. Silindir içindeki su, tamamen
doymuş buhar olana kadar ısıtılmaktadır. Bilgiler doğrultusunda; a) Başlangıç hacmini, b) Son
basıncı, c) Pistona yaptırılan işi, d) Verilen ısıyı, bulunuz. e) P-v diyagramında işlemi gösterin.
*(Bilgi: Değişken kuvvet durumlarında; (piston üstüne sürekli kütle eklenmesi/çıkartılması,
yay kuvveti uygulanması vb.) basınç sabit kalmaz; duruma göre artar ya da azalır. Fakat sabit
kuvvet durumlarında; (Pistonun sabit kalan bir kütlesinin hesaba katılması, atmosfer basıncı
vb.) basınç sabit kalır.)
3) 600 litre hacmindeki bir A tankında 120 oC de 3 kg su bulunmaktadır. 400 litre B tankı ise
600 kPa basınçta 200 oC sıcaklıkta su içermektedir. Bu iki tank ve başlangıçta boş olan bir
piston silindir düzeneği birbirine bağlanmıştır. Pistonun hareket etmesi için 800 kPa basınca
gerek duyulmaktadır. Tanklar arasındaki bağlantılardaki vanalar açılıyor ve ayrıca sistemdeki
su 250 oC ye kadar ısıtılıyor.(Şıklar soruyu adım adım çözebilmeniz için sorulmuştur)
a) A tankındaki ilk hali tanımlayınız; özgül hacimA(ilk)=?, xA(ilk)=?, uA(ilk)=?, PA(ilk)=?, TA(ilk)=?,
mA(ilk)=?, VA(ilk)=? (Bazı değerler sorunun içinde direkt verilmiştir, verilmeyenleri de
hesaplayarak bulup yazacaksınız)
b) B tankındaki ilk hali tanımlayınız; özgül hacimB(ilk)=?, xB(ilk)=?, uB(ilk)=?, PB(ilk)=?, TB(ilk)=?,
mB(ilk)=?, VB(ilk)=? (Bazı değerler sorunun içinde direkt verilmiştir, verilmeyenleri de
hesaplayarak bulup yazacaksınız)
c) Vanalar açıldıktan sonra sistemin bütünü için son hali tanımlayınız; toplam kütle=?, Pson=?,
Tson=?, Pson ve Tson değerlerine bağlı olarak bulacağınız özgül hacim(son)=? ve u(son)=?
(Bazı değerler sorunun içinde direkt verilmiştir, verilmeyenleri de hesaplayarak bulup
yazacaksınız)
d) Yapılan işi kJ cinsinden bulunuz. (Not: Özgül hacimdeki değişimi kullanın)
e) Sisteme verilen ısı enerjisini kJ cinsinden bulunuz. (Not: 1. Yasaya göre giren çıkan enerji
denklemi kurun)
#İpucu: “Pistonun hareket etmesi için 800 kPa basınca gerek duyulmaktadır” Bu bilgiyi iyi
yorumlamanız gerekiyor. Soruyu bu noktadan mantığınızda ikiye bölebilirsiniz. Piston
hareketinden önce ve sonra.
4) Dönem sonunda evinize gittiğinizi düşünün. Bir yakınınız sizden gördüğünüz dersler ile ilgili
öğrendiklerinizi kendisine anlatmanızı istese; “Adiabatik sistem”, “İzotermal sistem”,
“Politropik hal değişimi”, “Sınır işi”, “İç enerji”, “Entalpi” ifadelerini en açık ve onun
anlayabileceği şekilde yazınız. (Sadece bir kaynaktan bulup tanım yazmak çok az puan
getirecek çünkü yakınınızın anlaması için yeterince sade değil. Birkaç kaynaktan araştırıp
(tercihen kitap ve bilimsel yayınlardan), edindiğiniz bilgiler doğrultusunda kendi cümlelerinizle
sade bir biçimde #yeterince sadeleşemiyorsa geçen terimleri de açıklayarak# ve şekil
çizerek/örnek vererek yapılan anlatım tam puan getirecektir.)(Bu kadar özgünlük gerektiren bir
cevapta, ödev teslimi sırasında aynı cevabı vermiş olanlara puan verilmeyecektir. Tanımlarınız,
açıklamalarınız, örnekleriniz, şekilleriniz özgün olmak zorunda.)
DÜZEN:
- Kapakta SIRASI İLE; Üniversite-fakülte ve bölüm adını içeren Başlık, dersin adı ve kodukaçıncı ünite ödevi olduğu gibi bilgileri içeren bir Konu kısmı, öğrenci bilgilerini (isimsoyisim-okul numarası) içeren bir bölüm, öğretim elemanının bilgilerini (ünvanı-isim-soyismi)
içeren bir bölüm, en altta da teslim tarihi bilgilerini içeren bir bölüm olmalı.
- Cevaplar, soru sırasına göre, A4 kağıda arkalı önlü, kurşun kalemle, birimler unutulmadan,
okunaklı şekilde yazılmalı, şeffaf dosya içerisinde teslim edilmeli.
Ödev Tarihi: 02.05.2017
Son Teslim Tarihi: 08.05.2017