Termodinamik #18 | Kelvin Ölçeği, Carnot Verimi, Carnot Soğutma Makinesi ve Isı Pompası

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Tropik bir denizde yüzey suyu 25 derece, bin metre aşağıdaki su ise 5 derece. Bu iki su arasında çalışan bir ısı makinesi kurulabilir; denizde çalışan deneme santralleri bile var. Peki böyle bir makine, aldığı ısının en fazla ne kadarını işe çevirebilir? Yüzde 50 mi, yüzde 20 mi? Cevap şaşırtıcı derecede küçük. Bugün bu sınırı yalnızca sıcaklıklarla hesaplamayı öğreniyoruz: Carnot verimi. Bu derste: - Termodinamik Sıcaklık Ölçeği: Geçen derste, aynı iki depo arasında çalışan bütün tersinir makinelerin veriminin aynı olduğunu gördük. - Kelvin Ölçeği: Bu ölçek Kelvin ölçeğidir ve sıfırdan başlar. Bir kelvinlik adım, bir santigrat derecelik adımla aynıdır; fark yalnızca başlangıç noktasındadır: kelvin, santigrat dereceye 273 eklenerek bulunur. - Carnot Verimi: Şimdi verime dönelim. Her ısı makinesinin verimi, bir eksi atılan ısının alınan ısıya oranıdır. - Formül Ne Söylüyor?: Bu formül iki şey söyler. Sıcak depo ne kadar sıcaksa verim o kadar artar; bu yüzden santraller buharı olabildiğince kızdırır. - Buhar Santrali: Bir örnek yapalım. Bir buhar santralinde kazandaki buhar 750 kelvin, ısının atıldığı nehir 300 kelvin. - Aradaki Fark: Aradaki yirmi puanlık fark nereye gidiyor? Geçen dersin tersinmezliklerine: borulardaki sürtünme, sonlu sıcaklık farkıyla ısı geçişi, türbindeki kayıplar. - Okyanus Santrali: Kancadaki okyanusa dönelim. Yüzey 25 derece, yani 298 kelvin; derin su 5 derece, yani 278 kelvin. - Isının Kalitesi: Buradan önemli bir sonuç çıkar: ısının da kalitesi vardır. - Carnot Soğutma Makinesi: Aynı mantık Carnot soğutma makinesine de uygulanır. Isı oranının yerine sıcaklık oranı konunca, en yüksek etkinlik katsayısı şöyle olur: soğuk ortamın sıcaklığı bölü iki sıcaklığın farkı. - Buzdolabı Örneği: Bir buzdolabının içi eksi 3 derece, yani 270 kelvin; mutfak 27 derece, yani 300 kelvin. - Carnot Isı Pompası: Isı pompasında istenen, sıcak ortama verilen ısıdır. Carnot ısı pompasının en yüksek katsayısı: sıcak ortamın sıcaklığı bölü iki sıcaklığın farkı. Bölümler: 0:00 Yüzde 50 mi, yüzde 20 mi? 0:28 Termodinamik Sıcaklık Ölçeği 0:53 Kelvin Ölçeği 1:19 Carnot Verimi 1:42 Formül Ne Söylüyor? 2:02 Buhar Santrali 2:28 Aradaki Fark 2:46 Okyanus Santrali 3:13 Isının Kalitesi 3:34 Carnot Soğutma Makinesi 3:52 Buzdolabı Örneği 4:13 Carnot Isı Pompası 4:44 Üç Tuzak 5:07 Özet ve Sıradaki Ders Sırada bu fikrin yeni bir özelliğe dönüşmesi var: entropi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı (konu sırası ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin on sekizinci dersi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.