Termodinamik #11 | Kontrol Hacmi ve Kütlenin Korunumu

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Bir su borusu 4 santimetreden 2 santimetreye daralıyor. Geniş bölümde su saniyede 1.5 metre akıyor. Peki dar bölümde ne olur? Su sıkışmaz, boruda da birikmez. O halde her saniye giren su, aynı saniyede çıkmak zorunda. Bunu başarmanın tek yolu hızlanmak: dar bölümde su 4 kat hızlı, saniyede 6 metre akar. Bugün bu basit fikri, kütlenin korunumunu, kontrol hacmi için yazıyoruz. Bu derste: - Kontrol Hacmi: Şimdiye kadar kapalı sistemlerle çalıştık: sınırdan ısı ve iş geçer, ama kütle geçmez. - Kütle ve Hacim Debisi: Birim zamanda bir kesitten geçen kütleye kütle debisi deriz; adının üstündeki nokta, birim zaman demektir. - Kütlenin Korunumu: Kütlenin korunumu kontrol hacmi için şöyle yazılır: bir süre boyunca giren kütle eksi çıkan kütle, kontrol hacmindeki kütlenin değişimine eşittir. - Küvet: Bir küvet düşünelim. Musluktan dakikada 12 litre su giriyor, tıpa tam oturmadığı için gideriden dakikada 4 litre kaçıyor. - Sürekli Akış: Bu son durumun adı sürekli akış: kontrol hacmindeki kütle zamanla değişmez. O zaman toplam giren debi, toplam çıkan debiye eşittir. - Daralan Boru: Şimdi kancadaki boruyu hesaplayalım. Geniş bölümün çapı 4 santimetre, yarıçapı 0.02 metre. - Kısa Yol: Alan Oranı: Bunu kısa yoldan da görebiliriz. Su sıkıştırılamaz, yoğunluk iki ağızda aynı; o zaman hız ile alanın çarpımı sabittir. - T Bağlantı: Bir de iki çıkışlı bir cihaz alalım: bir T bağlantı. Girişten saniyede 3 kilogram su giriyor, bir koldan saniyede 1.2 kilogram çıkıyor. - Gazlarda: Kompresör: Gazlarda dikkat. Bir hava kompresörü saniyede 0.5 metreküp hava emiyor; girişte havanın yoğunluğu metreküp başına 1.2 kilogram. Bölümler: 0:00 Peki dar bölümde ne olur? 0:30 Kontrol Hacmi 0:51 Kütle ve Hacim Debisi 1:17 Kütlenin Korunumu 1:38 Küvet 2:08 Sürekli Akış 2:27 Daralan Boru 3:17 Kısa Yol: Alan Oranı 3:38 T Bağlantı 3:57 Gazlarda: Kompresör 4:26 Üç Tuzak 4:49 Özet ve Sıradaki Ders Sırada, akışkanla birlikte taşınan enerji var: akış işi ve sürekli akışta enerji dengesi. Kaynak kitap: Y. A. Çengel, M. A. Boles, M. Kanoğlu, Thermodynamics: An Engineering Approach, 10. baskı — 5-1 kütlenin korunumu (konu sırası ve kavramlar). Örnekler özgündür. Makine mühendisliği öğrencileri için Termodinamik serisinin on birinci dersi.