bölüm 7 ödev soruları

TERMODİNAMİK II BÖLÜM 7 ÖDEV SORULARI
TESLİM TARİHİ: 13 MART 2007 SALI
1-7-23 Bir ısı makinesi 1500 K sıcaklığındaki bir kaynaktan ısı almakta, 320 K
sıcaklığındaki bir ortama da ısı vermektedir. Sıcak kaynaktan makineye geçen ısı 700 kJ/s'
dir. Isı makinesinin gücü 320 kW olarak ölçülmüştür. En düşük doğal çevre sıcaklığı 25 °C
olduğuna göre, (a) birim zamanda elde edilebilecek tersinir işi, (b) birim zamanda oluşan
tersinmezliği ve (c) bu ısı makinasının ikinci yasa verimini hesaplayın. Çözüm: (a) 550.7 kW,
(b) 230.7 kW, (c) yüzde 58.1
2-7-24 Atık ısısını 310 K sıcaklığında bir ısıl enerji deposuna veren bir ısı makinesinin ısıl
verimi yüzde 36, ikinci yasa verimi de yüzde 60'dır. Bu makinenin ısı aldığı kaynağın
sıcaklığını hesaplayın. Çözüm: 775 K
3- 7-34 Bir piston-silindir düzeneğinde başlangıçta 100 kPa basınç ve 25 °C sıcaklıkta 2 litre
hava bulunmaktadır. Daha sonra hava 600 kPa basınç ve 150 °C sıcaklığa sıkıştırılmaktadır.
Sıkıştırma için yapılan yararlı iş 1.2 kJ'dur. Çevre basınç ve sıcaklığının sırasıyla 100 kPa ve
25 °C olduğunu kabul ederek, (a) ilk ve son hallerde havanın kullanılabilirliğini, (6)
sıkıştırma işlemi için gerekli en az işi, (c) hal değişiminin ikinci yasa verimini hesaplayın.
Çözüm: (a) 0, 0.171 kJ; (6) 0.171 kJ, (c) yüzde 14.3
4- 7-36 Buharlı bir ısıtma sisteminin 20 litre(L) hacmindeki radyatörü başlangıçta 200 kPa
basınç ve 200 °C sıcaklıkta su buharıyla doludur. Daha sonra giriş ve çıkış vanaları
kapatılmakta ve bir süre sonra 21 °C sıcaklıktaki odaya ısı geçişi sonucu radyatör içindeki
buharın sıcaklığının 80 °C'ye düştüğü gözlenmektedir. Çevre ortamı 0 °C sıcaklıkta kabul
ederek, (a) odaya olan ısı geçişini hesaplayın, (b) Odaya geçen ısının bir ısı makinesine
verildiğini, ısı makinesinden elde edilen işin de bir ısı pompasını çalıştırdığını düşünün. Bu
durumda odaya en çok ne kadar ısı verilebilirdi? Isı makinesinin radyatörle çevre arasında
çalıştığını kabul edin. Çözüm: (a) 30.3 kJ, (b) 114.8 Kj
5- 7-39 Yalıtılmış bir piston-silindir düzeneğinde başlangıçta 150 kPa basınçta 2 L doymuş
sıvı su bulunmaktadır. Daha sonra silindir içinde bulunan bir elektrikli ısıtıcı çalıştırılarak su
üzerinde 2200 kJ elektrik işi yapılmaktadır. Çevrenin 25 °C sıcaklık ve 100 kPa basınçta
olduğunu kabul ederek, (a) bu hal değişiminin en az ne kadar işle gerçekleştirilebileceğini, (b)
hal değişimi sırasındaki tersinmezliği hesaplayın. Çözüm: (a) -437.8 kJ, (b) 1704.5 kJ
6- 7-54 Hava bir lüleye 300 kPa basınç ve 87 °C sıcaklıkta, 50 m/s hızla girmekte, 95 kPa
basınca genişleyerek, 300 m/s hızla çıkmaktadır. Lüleden 17 °C sıcaklığındaki çevre ortama 4
kJ/kg ısı geçişi olmaktadır. Akış süreklidir, (a) Havanın lüleden çıkış sıcaklığını, (b) lüledeki
genişleme sırasındaki tersinmezliği hesaplayın. Çözüm: (a) 39.5 °C, (b) 58.4 kJ/kg
7- 7-56 Hava sürekli akışlı bir kompresörde 100 kPa basınç ve 17 °C sıcaklıktan, 700 kPa
basınç ve 287 °C sıcaklığa sıkıştırılmaktadır. Havanın debisi 6 kg/dakikadır. Çevre
sıcaklığının 17 °C olduğunu kabul ederek, kompresörü çalıştırmak için gerekli en az gücü
hesaplayın. Havanın mükemmel bir gaz olduğunu ve özgül ısıların sıcaklıkla değiştiğini kabul
edin. Kinetik ve potansiyel enerji değişimlerini ihmal edin. Çözüm: 24.3 kW
8- 7-57 Su buharı adyabatik bir türbine 6 MPa basınç, 600 °C sıcaklık ve 80 m/s hızla
girmekte, 50 kPa basınç, 100 °C sıcaklık ve 140 m/s hızla çıkmaktadır. Akış sürekli olup,
türbinin gücü 5 MW'dır. Türbin için (a) birim zamanda tersinir işi, (b) ikinci yasa verimini
hesaplayın. Çevre sıcaklığının 25 °C olduğunu kabul edin. Çözüm: (a) 5.81 MW, (6) yüzde
86.1
9- 7-62 Hava, sürekli akışlı bir kompresörde 95 kPa basınç ve 27 °C sıcaklıktan, 600 kPa
basınç ve 277 °C sıcaklığa sıkıştırılmaktadır. Havanın debisi 0.06 kg/s'dir. Kinetik ve
potansiyel enerji değişimlerini ihmal edip çevre sıcaklığını 25 °C kabul ederek, açık sistem
için tersinir işi hesaplayın. Çözüm: —13.7 kW
10- 7-63 Argon gazı adyabatik bir kompresöre 120 kPa basınç ve 30 °C sıcaklıkta, 20 m/s
hızla girmekte, 1.2 MPa basınç ve 530 °C sıcaklıkta, 80 m/s hızla çıkmaktadır. Kompresörün
giriş kesit alanı 130 cm 'dir. Çevre sıcaklığını 25 °C kabul ederek, açık sistem için birim
zamanda tersinir işi ve tersinmezliği kW cinsinden hesaplayın. Çözüm: -116 kW, 3.80 kW
11- 7-81 Bir krater gölünün taban alanı 20000 m , su derinliği 12 m'dir. Göl tabanının 140 m
altında kurulacak bir hidroelektrik santralinin üretebileceği en çok elektrik enerjisini kWh
cinsinden hesaplayın. Çözüm: 95600 kWh
12- 7-82 Bir soğutma makinesinin ikinci yasa verimi yüzde 60 olup, soğutulan ortamdan
birim zamanda çekilen ısı 250 kJ/dakika'dır. Soğutulan ortam 3 °C, çevre sıcaklığı da 27 °C
olduğuna göre, soğutma makinesini çalıştırmak için gerekli gücü hesaplayın.
Çözüm: 0.60
kW