Behörighetskrav

Envariabelanalys, Flervariabelanalys, Beräkningsvetenskap I (med MATLAB), Mekanik I eller motsvarande.

Elektromagnetism I eller motsvarande rekommenderas.

Mål

Efter godkänd kurs skall studenten kunna:

• Beskriva och tillämpa begreppen arbete, värme, inre energi, entropi, temperatur, termodynamiska observabler.
• Beskriva och tillämpa termodynamikens huvudsatser och tillståndsbeskrivnigar.
• Använda makroskopiska observabler och experimentella data i tekniska sammanhang.
• Beskriva utformningen av vanliga värmetekniska maskiner.
• Analysera kretsprocessers teoretiska funktion och använda dem i praktiska tillämpningar.
• Beräkna verkningsgrader för värmemotorer och värmepumpar
• Beräkna värmeledning och värmestrålning i olika geometrier.
• Genomföra grundläggande värmetekniska beräkningar i MATLAB.

Innehåll

Energiöverföring och energianalys av öppna och slutna system. Rena substanser och fasövergångar samt hur dessa beskrivs genom relationer mellan tillståndsvariabler.

Tillståndsekvationer inklusive ideala gaslagen, tillståndsdiagram och tillståndstabeller samt hur dessa används i beräkningar för olika tillämpningar. Användning av tekniska diagram som Mollier- och Ts-diagram.

Klassisk kinetisk gasteori. Maxwells hastighetsfördelning. Specifik värme.

Värmeledning i olika geometrier, konvektion, värmestrålning. Stefan-Boltzmanns och Wiens lagar.

Termodynamikens huvudsatser och deras betydelser.

Carnotcykeln för värmemotor och värmepump/kylmaskin. Kretsprocessers verkningsgrad. Tekniskt arbete.

Begreppet entropi utifrån kretsprocesser och Boltzmanns entropiformel.

Kolvmaskiner och gascykler, inklusive Otto,- Diesel-, och Braytoncykeln.

Ideala ångcykler (Rankinecykeln) med värmeväxlare, ånggenerator, turbin och kondensor.

Isentropa processer och isentrop verkningsgrad samt hur man räknar på detta i tekniska sammanhang.

Framtagning av observabler ur tillståndsekvationer genom omskrivning och integrering av partiella derivator. Maxwells relationer.

Undervisning

Föreläsningar, lektioner, laborationer. Handledning vid inlämningsuppgifter. Studiebesök till värmeteknisk anläggning.

Examination

Godkända inlämningsuppgifter i MATLAB och godkända laborationer (1 hp). Laborationerna examineras med muntlig presentation i seminarieform. Skriftlig tentamen (4 hp). Om ett bonussystem används, ges endast bonus vid sluttentamen och vid första ordinarie omtentamen.