Termodinamik #08 | İdeal Gaz ve Sıkıştırılabilirlik: Pv = RT, Z Faktörü, İndirgenmiş Basınç

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Sabah 10 derecede bisiklet lastiğini 450 kilopaskala şişirdiniz; öğlen güneşte lastikteki hava 40 dereceye ısındı. Sıcaklık 4 katına çıktı, basınç da 4 katına çıkar mı? Hayır: doğru cevap yalnızca yaklaşık 508 kilopaskal. Termodinamik serisinin sekizinci dersinde bu farkın nereden geldiğini ideal gaz denklemiyle görüyoruz; sonra gerçek gazların ideal gazdan ne kadar saptığını sıkıştırılabilirlik faktörü Z ile ölçüyoruz. 3D modellerde güneşte ısınan bir bisiklet lastiği ve hava molekülleriyle dolu bir oda var. Her hesap adım adım, hiçbir işlem atlanmadan. Bu derste: - İdeal gaz denklemi Pv = RT; basınç mutlak, sıcaklık kelvin - Gaz sabiti R = Rᵤ / M: hava 8.314 / 28.97 ≈ 0.287 kJ/kg·K, helyum 8.314 / 4.003 ≈ 2.077 (yaklaşık 7 katı); PV = mRT - Odadaki hava: 60 m³, 101.325 kPa, 20 °C → m = 6079.5 / 84.134 ≈ 72.3 kg; aynı oda helyumla ≈ 10 kg; ikisinde de ≈ 2.49 kmol - İki hal: bisiklet lastiği 550 kPa mutlak, 283.15 → 313.15 K, oran ≈ 1.106 → 608.3 kPa mutlak = 508.3 kPa gösterge - Klasik hatalar: oranı Celsius ile kurmak (1800 kPa) ve gösterge basıncıyla hesap (497.7 kPa); basınç–sıcaklık doğrusu mutlak sıfırdan (−273.15 °C) geçer - Su buharı ideal gaz mı? 10 kPa ve 100 °C'de fark binde 1.4; 10 MPa ve 400 °C'de yüzde 17.5 - Sıkıştırılabilirlik faktörü Z = Pv / RT = v_gerçek / v_ideal; buhar örneğinde Z ≈ 0.851 - İndirgenmiş basınç ve sıcaklık, karşılıklı haller ilkesi; hava, karbondioksit, helyum ve santral buharı nerede? - Ne zaman ideal gaz? Üç kural ve üç klasik tuzak Bölümler: 0:00 Güneşte kalan lastik 0:31 İdeal gaz denklemi ve gaz sabiti 1:33 Odadaki hava ne kadar? 2:56 İki hal: lastiğin basıncı 4:19 Su buharı ideal gaz mı? 5:24 Sıkıştırılabilirlik faktörü Z 6:08 İndirgenmiş basınç ve sıcaklık 7:16 Ne zaman ideal gaz? 7:52 Üç klasik tuzak 8:13 Lastiğe dönelim Sıradaki Termodinamik dersi: hareketli sınır işi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı — Bölüm 3-6 ve 3-7, Tablo A-1 ve A-6. Örnekler özgündür. Makine, Enerji, Kimya, Havacılık ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin sekizinci dersi.