ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Παρουσίαση με θέμα: "ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

2 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-1 ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-2
ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-1 Η ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-2 9/4/2019

3 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΜΑΚΡΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Αυτές που κατέχει ένα σύστημα στο σύνολό του και συνδέονται με ένα εξωτερικό σύστημα αναφοράς (δυναμική, κινητική) ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΚΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Η μικροσκοπική μορφή ενέργειας που συνδέεται με τη μοριακή δομή ενός συστήματος και την κινητικότητα των μορίων, είναι ανεξάρτητη από εξωτερικά επίπεδα αναφοράς και ονομάζεται εσωτερική ενέργεια του συστήματος. 9/4/2019

4 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
9/4/2019

5 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
Πυρηνική ενέργεια Η πιο γνωστή αντίδραση σχάσης είναι η διάσπαση του ατόμου του ουρανίου (του ισοτόπου U-235) σε άλλα στοιχεία, η οποία χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή ηλεκτρισμού σε πυρηνικές μονάδες παραγωγής ισχύος (το 1990, 429 τέτοιες μονάδες παρήγαγαν MW παγκοσμίως) για την τροφοδοσία πυρηνικών υποβρυχίων και αεροπλανοφόρων ή ακόμη και για την τροφοδοσία διαστημοπλοίων και για την κατασκευή πυρηνικών βομβών. Όταν ένα άτομο ουρανίου-235 απορροφά ένα νετρόνιο και διασπάται κατά τη διάρκεια μιας διεργασίας σχάσης, παράγει ένα άτομο καισίου-140, ένα άτομο ρουβιδίου-93, τρία νετρόνια και ενέργειας. 9/4/2019

6 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
Η πλήρης σχάση 1kg ουρανίου-235 απελευθερώνει θερ- μότητας, ποσότητα μεγαλύτερη από τη θερμότητα που απελευθε-ρώνεται από την καύση 3000 τόνων άνθρακα. Άρα, για την ίδια ποσότητα καυσίμου, η αντίδραση της σχάσης του πυρήνα απελευθερώνει πολλά εκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια από ότι μια χημική αντίδραση. Ιδιαίτερη προσοχή θα πρέπει να δοθεί στην ασφαλή διάθεση των αποβλήτων των πυρηνικών καυσίμων. 9/4/2019

7 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-1 Αυτοκίνητο που κινείται με πυρηνικά καύσιμα Ένα μέσο αυτοκίνητο καταναλώνει περίπου 5 L βενζίνης ανά ημέρα, ενώ η χωρητικότητα της δεξαμενής καυσίμων είναι περίπου 50 L. Άρα τα καύσιμα ενός αυτοκινήτου θα πρέπει να αναπληρώνονται κάθε 10 ημέρες. Η πυκνότητα της βενζίνης κυμαίνεται από 0,72 έως 0,78 kg/L και η χαμηλότερη θερμαντική αξία της είναι περίπου kJ/kg (δηλαδή όταν καίγεται πλήρως 1 kg βενζίνης απελευθερώνονται kJ θερμότητας). 9/4/2019

8 ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΤΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-1 Αυτοκίνητο που κινείται με πυρηνικά καύσιμα Υποτίθεται ότι έχουν λυθεί όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με τη ραδιενέργεια και την ασφαλή διάθεση των αποβλήτων των πυρηνικών καυσίμων και ότι το αυτοκίνητο θα χρησιμοποιήσει ως καύσιμο U-235. Αν ένα καινούριο αυτοκίνητο τροφοδοτηθεί με 0,1 kg πυρηνικού καυσίμου U-235, να εξετασθεί αν θα χρειαστεί να αναπληρωθεί ποτέ το καύσιμό του, εφόσον η οδήγηση γίνεται κάτω από φυσιολογικές συνθήκες. 9/4/2019

9 Η ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
Θερμιδόμετρο βόμβας Χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του ενεργειακού περιεχομένου δειγμάτων τροφών. Το περιεχόμενο των τροφών σε ενέργεια που μπορεί να μεταβολιστεί εκφράζεται συνήθως σε Calories (με κεφαλαίο το πρώτο γράμμα). 1 Cal (Calorie) = 1000 calories = 1 kcal (kilocalorie) = 4,1868 kJ 9/4/2019

10 Η ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
Οι ημερήσιες ανάγκες των ανθρώπων σε θερμίδες ποικίλουν ανάλογα με την ηλικία, το φύλο, την κατάσταση της υγείας, το επίπεδο δραστηριότητας, το βάρος του σώματος, τη σύσταση του σώματος και άλλους παράγοντες. Η θερμοδυναμική ανάλυση του ανθρώπινου σώματος είναι πολύπλοκη επειδή περιλαμβάνει ταυτόχρονα μεταφορά μάζας (κατά τη διάρκεια της αναπνοής, της εφίδρωσης κ.λπ.) και μεταφορά ενέργειας. Το ανθρώπινο σώμα μοντελοποιείται συχνά ως κλειστό σύστημα θεωρώντας την ενέργεια που μεταφέρεται μαζί με τη μάζα ως μεταφορά ενέργειας μόνο. Π.χ. η είσοδος της τροφής στο σώμα μοντελοποιείται ως μεταφορά ενέργειας στο σώμα ίσης με το περιεχόμενο της τροφής σε ενέργεια που μπορεί να μεταβολιστεί. 9/4/2019

11 Η ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ 4-2 Καύση των θερμίδων ενός γεύματος Το γεύμα ενός άνδρα 90 kg αποτελείται από δύο hamburgers, μια κανονική μερίδα από τηγανητές πατάτες και μια Coke 200 ml. Σε πόσο χρόνο θα κάψει τις θερμίδες που πήρε με το γεύμα του α) αν παρακολουθήσει τηλεόραση και β) αν κολυμπήσει γρήγορα; Ποιες θα ήταν οι αντίστοιχες απαντήσεις για έναν άνδρα 45 kg; 9/4/2019

12 Η ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ ΤΩΝ ΒΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ
ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΕΣ ΔΡΑΣΤΗΡΙΟΤΗΤΕΣ ΠΟΥ «ΚΑΙΝΕ» ΘΕΡΜΙΔΕΣ Ακόμη και το να βλέπετε τηλεόραση σημαίνει κάτι. Μια ώρα μπροστά την οθόνη είναι 72 θερμίδες μείον. Φυσικά, αν ξεσκονίζετε ταυτόχρονα, θα κάψετε ακόμη περισσότερες… Το κολύμπι καίει θερμίδες σε ένα ποσοστό περίπου 3 θερμίδες το χιλιόμετρο ανά κιλό σωματικού βάρους. Εάν ζυγίζετε 68 κιλά και κάνετε 30 λεπτά κολύμπι για 1,5 χιλιόμετρο, τότε θα κάψετε περίπου 900 θερμίδες σε μια ώρα. 9/4/2019

13 Σας Ευχαριστώ