INH OU D
Notaties
13
Voorwoord
17
Hoofdstuk : Ideale Gassen . . . . .
. .
Definitie Ideale gaswet Temperatuur Soortelijke warmte Mengsels van ideale gassen 1.5.1 De wet van Dalton 1.5.2 De equivalente molaire massa 1.5.3 De soortelijke warmte 1.5.4 De partiĂŤle volumes 1.5.5 De massa en volumetrische samenstelling 1.5.6 De bepaling van de partieeldruk 1.5.7 Het verband tussen massa en volumeaandelen 1.5.8 Enkele voorbeelden ReĂŤle gassen (Van der Waals)* Opdrachten
Hoofdstuk : . . . . .
19 19 20 20 21 21 23 23 24 26 26 26 27 29 32
Warmte en arbeid
Definities Inwendige energie De eerste hoofdwet Uitwendige arbeid Inwendige energie: bespreking 2.5.1 Ideaal gas
35 41 42 43 45 45
6
THERMODYNAMICA
.
.
2.5.2 Inwendige energie vloei- en vaste stoffen 2.5.3 Toepassing: vrije expansie Soortelijke warmte 2.6.1. Soortelijke warmte bij constant volume 2.6.2 Soortelijke warmte bij constante druk 2.6.3 Inwendige energie en soortelijke warmte 2.6.4 De formule van Mayer 2.6.5 Vaste stoffen en vloeistoffen 2.6.6 Invloed van de temperatuur 2.6.7 De isentropische exponent Gemiddelde soortelijke warmte*
Hoofdstuk : . . . . . .
.
.
.
Toestandsveranderingen bij ideale gassen
Inleiding De isotherme toestandsverandering De isochore toestandsverandering De isobare toestandsverandering De adiabatische toestandsverandering De polytropische toestandsverandering 3.6.1 Motivatie 3.6.2 De toestandsvergelijking 3.6.3 De compressiearbeid 3.6.4 De bepaling van de polytropische exponent 3.6.5 De warmtehoeveelheid 3.6.6 Uitbreiding Opdracht
Hoofdstuk :
45 46 47 47 48 48 49 50 51 52 54
57 58 59 60 61 65 65 66 66 67 68 68 70
Dampen
De aggregatietoestanden 4.1.1 Smelten en stollen 4.1.2 Verdampen en condenseren 4.1.3 Het pT-diagram Thermodynamica van de dampen 4.2.1 Verdampen in het Tv-diagram 4.2.2 Het pv-diagram 4.2.3 Het dampgehalte
71 71 74 75 77 77 82 85
7
INHOUD
. .
4.2.4 Het gebruik van damptabellen Enkele voorbeelden Opdrachten
Hoofdstuk : . . . . . . . . . .
88 91 96
Enthalpie
Definitie De eerste hoofdwet De soortelijke warmte De enthalpie bij ideale gassen Isobare processen Het dampgehalte Het druk-enthalpie diagram COOLPACK Enkele voorbeelden Opdrachten
97 97 98 99 100 101 102 104 106 113
Hoofdstuk : Open systemen . .
.
.
.
De eerste hoofdwet Technische arbeid en verplaatsingsarbeid 6.2.1 De zuigercompressor 6.2.2 Uitbreiding 6.2.3 De energiewet voor open systemen Ideale gassen 6.3.1 Polytrope toestandsveranderingen 6.3.2 Isotherme toestandsveranderingen 6.3.3 Isochore toestandsveranderingen 6.3.4 Isobare toestandsveranderingen Enkele voorbeelden van open systemen 6.4.1 De compressor 6.4.2 De pomp 6.4.3 De turbine 6.4.4 De warmtewisselaars Het debiet 6.5.1 Stroomlijnen 6.5.2 Het volumetrisch debiet 6.5.3 Het massadebiet
115 117 117 120 121 122 122 124 124 124 125 125 128 129 130 137 137 137 138
8
THERMODYNAMICA
.
.
.
6.5.4 De continu誰teitsvergelijking Het arbeidsvermogen 6.6.1 Definitie 6.6.2 Een voorbeeld De warmtestroom 6.7.1 Definitie 6.7.2 Warmtewisseling bij warmtewisselaars Opdracht
Hoofdstuk : . .
. .
. . .
. .
. .
Entropie
Definitie De entropie bij ideale gassen 7.2.1 Het opstellen van de vergelijkingen 7.2.2 Ts-diagram 7.2.3 Een voorbeeld Entropie bij vloeistoffen Het Ts-diagram van een damp 7.4.1 Het opstellen van het diagram 7.4.2 Het dampgehalte Het hs-diagram Enkele voorbeelden Opdrachten
Hoofdstuk :
139 140 140 141 143 143 144 148
151 153 153 156 157 158 158 158 162 163 166 170
Kringprocessen
Definitie Positieve kringprocessen 8.2.1 Gesloten systemen 8.2.2 Open systemen 8.2.3 Het thermisch rendement 8.2.4 De Carnotcyclus 8.2.5 Meer dan twee warmtereservoirs De tweede hoofdwet van de thermodynamica De stoomturbinekringloop 8.4.1 Algemeen 8.4.2 Het Rankineproces 8.4.3 Voorbeeld
171 172 172 175 177 178 179 183 184 184 186 189
9
INHOUD
.
.
.
.
. .
8.4.4 Oververhitting 8.4.5 Heroververhitting 8.4.6 Opdrachten Voedingswatervoorverwarming* 8.5.1 Een eenvoudig geval 8.5.2 Met oppervlaktewarmtewisselaars 8.5.3 Een voorbeeld Gesloten kringprocessen* 8.6.1 Werking 8.6.2 De benzinemotor 8.6.3 Andere zuigermotoren - Dieselmotor Negatieve kringprocessen 8.7.1 Algemeen 8.7.2 De koelfactor(CoP) 8.7.3 De Carnotcyclus 8.7.4 De tweede hoofdwet van de thermodynamica 8.7.5 Het begrip omgeving De compressiekoelmachine 8.8.1 Het principe 8.8.2 Een voorbeeld De minimumarbeid om iets te koelen* Opdrachten
Hoofdstuk : .
. . . . . . . . . . . .
191 193 196 197 197 200 207 210 210 211 214 215 215 217 219 220 222 222 222 224 228 232
Wrijving
De eerste hoofdwet voor gesloten systemen 9.1.1 Wrijvingsarbeid Ww 9.1.2 De eerste hoofdwet Entropie en wrijvingsarbeid Enthalpie en entropie Open systemen Vergelijkingen bij wrijving Enkele voorbeelden Adiabatische systemen Niet-adiabatische systemen Wrijvingsvermogen Smoringsprocessen Kringprocessen De Gasturbinecyclus
239 239 241 242 244 245 246 250 254 256 257 258 260 261
10
THERMODYNAMICA
9.12.1 Het schakelschema 9.12.2 Het toestandsdiagram 9.12.3 Een numerisch voorbeeld De compressiekoelmachine 9.13.1 Als er geen wrijving optreedt 9.13.2 Als er wel wrijving optreedt 9.13.3 Het geval zonder expansiemotor De stoomturbinekringloop Opdrachten
.
. .
Hoofdstuk . . . .
.
.
Straalpijpen
Algemeen De berekening van de snelheid Het debiet De kritische grootheden 10.4.1 De kritische druk 10.4.2 Het kritisch soortelijk volume 10.4.3 De kritische snelheid 10.4.4 Een voorbeeld Bespreking 10.5.1 Het opstellen van de vergelijkingen 10.5.2 De straalbuis 10.5.3 De diffusor Het gedrag van een straalbuis bij variabele tegendruk 10.6.1 Convergente straalbuis 10.6.2 Convergent-divergente straalbuis 10.6.3 Een voorbeeld
Hoofdstuk .
:
:
261 262 263 266 266 267 271 273 274
277 277 278 281 281 282 282 283 285 285 287 288 289 289 292 297
Irreversibiliteit*
Evenwichtige processen 11.1.1 Definitie 11.1.2 Thermisch evenwicht 11.1.3 Mechanisch evenwicht 11.1.4 Diffusie 11.1.5 Besluiten 11.1.6 Spontaan verlopende processen
299 299 299 302 304 304 305
11
INHOUD
.
Omkeerbare en onomkeerbare processen 11.2.1 Definitie 11.2.2 Expansie/compressie 11.2.3 Wrijving 11.2.4 Warmteoverdracht 11.2.5 Diffusie
305 305 306 309 310 312
.
Besluiten
312
.
Dissipatieve processen
313
.
De invloed van de warmteoverdracht
314
.
Irreversibiliteit en entropie 11.6.1 Irreversibiliteit van de warmteoverdracht 11.6.2 Dissipatie-energie 11.6.3 Diffusie 11.6.4 Vrije expansie 11.6.5 Entropiebalans bij stromingsproces
316 316 319 320 321 323
Hoofdstuk
:
Exergie en anergie*
.
Energieomzettingen
329
.
Exergie en anergie
330
.
Exergie van een warmtehoeveelheid 12.3.1 Bepaling 12.3.2 Exergetisch rendement 12.3.3 Enkele voorbeelden
331 331 333 335
.
Exergie van een stromend flu誰dum
340
.
Exergieverlies en entropiecreatie 12.5.1 Exergetisch rendement 12.5.2 Enkele voorbeelden
341 343 344
.
Exergiestromen
346
Trefwoordenregister
351
Aanbevolen literatuur
359