Termodinamik #05 | Birinci Yasa ve Verimler: Enerji Dengesi, Çevrim, Isıl ve Birleşik Verim

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Soğuk bir günde ellerinizi ovuşturduğunuzda birkaç saniyede ısınırlar. Ateş yok, sıcak bir cisim yok; yalnızca kaslarınızın yaptığı iş var. Bu iş nereye gitti? Termodinamik serisinin beşinci dersinde birinci yasayı, yani enerjinin hesap defterini kuruyoruz ve bir cihazın ne kadar iyi çalıştığını söyleyen verimi tanımlıyoruz. 3D modellerde kanatlı çarklı bir tankı ve suyu çatıdaki depoya basan bir motor–pompa grubunu görüyoruz. Her hesap adım adım. Bu derste: - Birinci yasa: E_giren − E_çıkan = ΔE_sistem; duran bir sistemde ΔE = ΔU - Enerji sınırı üç yolla geçer: ısı, iş ve kütle akışı; kapalı sistemde yalnızca ısı ve iş - Örnek: rijit tank, 50 kJ kanat işi, 12 kJ ısı kaybı → ΔU = 50 − 12 = 38 kJ - Örnek: 1.5 kW ısıtıcı 10 dakika (600 s) → 900 kJ; 400 kJ kayıp → odanın iç enerjisi 500 kJ artar - Çevrim: ΔE = 0, net iş = net ısı; 100 kJ giren, 70 kJ çıkan ısı → 30 kJ iş, ısıl verim 0.30 - Verim = istenen çıktı / gereken girdi; su ısıtıcısı: 4.18 · 80 = 334.4 kJ, 334.4 / 360 ≈ 0.929 - Aydınlatma etkinliği: 1500 lümen için LED 15 W, akkor ampul 100 W çeker - Motor 0.90, pompa 0.75 → birleşik verim 0.675; 4 kW → 3.6 kW → 2.7 kW; ilk dersteki çatı deposu için şebekeden ≈ 2.42 kW - Üç klasik tuzak Bölümler: 0:00 Eller neden ısınır? 0:24 Birinci yasa: enerjinin hesap defteri 1:00 Örnek: kanatlı çarklı rijit tank 1:32 Örnek: kışın bir oda 2:04 Çevrim ve ısıl verim 2:35 Verim: su ısıtıcısı ve aydınlatma 3:34 Motor, pompa ve birleşik verim 4:38 Üç klasik tuzak 5:06 Ellere dönelim: özet Sıradaki Termodinamik dersi: saf madde ve faz değişimi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı — Bölüm 2-6…2-7. Örnekler özgündür. Makine, Enerji, Kimya, Havacılık ve Mekatronik Mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin beşinci dersi.