Cesko.wiki T-s diagram
Author
Albert FloresDieselova cyklu v T-s diagramu: - křivka 2-3 je izochora, - křivka 1-4 izobara Nevratnost v T-s diagramu: - plná čára ideální vratný proces, - přerušovaná čára - nevratný proces (reálný) T-s diagram, diagram teplota-měrná entropie, zjednodušeně (a nepřesně) diagram teplota - entropie, tepelný diagram, entropický diagram je stavový diagram, v němž se zobrazuje závislost teploty na měrné entropii. Na vodorovnou osu se vynáší měrná entropie (J.K−1.kg−1) na svislou osu teplota (K). Diagram má využití při analýze termodynamických dějů podle druhého termodynamického zákona.
Čáry v T-s diagramu pro oblast plynu
Spojité čáry v T-s diagramu zobrazují různé termodynamické děje nebo jejich postupnost pomocí kterých se plyn dostane z jednoho stavu do druhého. Základní vratné termodynamické děje pro Ideální plyn mají v diagramu charakteristický průběh čar: * izoterma - čára je rovnoběžná s vodorovnou osou * adiabata - čára je rovnoběžná se svislou osou * polytropa - šikmá úsečka spojující body počátečního a konečného stavu děje * izobara - exponenciální křivka, jejíž subtangenta určuje hodnotu měrné tepelné kapacity při konstantním tlaku * izochora - exponenciální křivka, jejíž subtangenta určuje hodnotu měrné tepelné kapacity při konstantním objemu Ze vztahu měrných tepelných kapacit vyplývá, že izochora bude v diagramu stoupat vždy strměji jako izobara (viz úvodní obrázek).
Zobrazení nevratných procesů
Výše popsané průběhy čar platí pro idealizované vratné procesy. V případě přítomnosti nevratnosti v procese, co se děje při všech technických aplikacích, dochází během procesu k vzrůstu entropie v souladu s Clausiusovou nerovností. +more To má za následek posun konečného stavu směrem doprava (viz druhý obrázek).
T-s diagram pro oblast kapalin a par
Oblast kapalin a par, tj. oblast pod kritickou teplotou má význam při zkoumání a analýzách parních strojů, parních turbín, nebo chladicích zařízení s parním cyklem. +more Do diagramu se zakresluje i křivka syté kapaliny a křivka syté páry, které se spojují v kritickém bode. V oblasti mokré páry se často zakreslují i čáry konstantní suchosti páry. Diagram začíná v trojném bode při teplotě 0 °C, ze kterého vychází křivka syté kapaliny. Je dohodnuté že v tomto bode má i entropie (měrná entropie) nulovou hodnotu.
Diagram má čtyři charakteristické oblasti: # oblast kapaliny - nalevo od křivky syté kapaliny # oblast vlhké páry - mezi křivkami syté kapaliny a syté páry pod kritickým bodům (ve zvonovité části diagramu) # oblast přehřáté páry - napravo od křivky syté páry # oblast plynu - nad kritickým bodům
Čáry v T-s diagramu pro oblast kapalin a par
T-s diagram pro vodu/vodní páru Průběh čar při jednotlivých základních dějích se mění, v závislosti od oblasti, přes kterou děj probíhá: * izoterma - čára je rovnoběžná s vodorovnou osou ve všech oblastech * adiabata - čára je rovnoběžná se svislou osou ve všech oblastech * izobara: ** v oblasti kapaliny - křivka s průběhům velmi blízko při křivce syté kapaliny zleva, odchylky narůstají s tlakem ** v oblasti mokré páry - rovnoběžná s vodorovnou osou ** v oblasti přehřáté páry - exponenciální křivka, jejíž subtangenta určuje hodnotu měrné tepelné kapacity při konstantním tlaku * izochora: ** v oblasti mokré páry - křivka vycházející z počátku diagramu odklánějící se od čáry syté kapaliny doprava ** v oblasti přehřáté páry - exponenciální křivka, jejíž subtangenta určuje hodnotu měrné tepelné kapacity při konstantním objemu
Plochy v T-s diagramu
Carnotova cyklu zobrazeného v p-v a T-s diagramu Plošný obsah plochy pod křivkou v T-s diagramu je úměrný měrnému teplu přenesenému při ději reprezentovaném danou křivkou. +more To vyplývá ze vztahu pro entropii:.
: q_{ir} = \int_{1}^{2} T\, \mathrm{d}s
kde :q_{ir} je celkové měrné teplo přenesené během vnitřně vratného procesu (J.kg−1J) :T je funkce průběhu teploty (K) :\mathrm{d}s je diferenciál měrné entropie (J.K−1.kg−1)
Carnotův cyklus v T-s diagramu
Zobrazení Carnotova cyklu v T-s diagramu dává vizuálně jasný důkaz, proč je účinnost Carnotova cyklu největší v porovnaní s jakýmkoliv cyklem realizovanými mezi dvěma výměníky tepla se zadanými teplotami. Plocha Carnotova cyklu (obdélník - viz obrázek) je maximální, která se dá mezi dvěma teplotami v diagramu vymezit a tedy rozdíl mezi přivedeným a odvedeným teplem při daných teplotách je také maximální.