Termodynamikkens lover

Tilbake til oversikten over dagens seminar.

Forrige oppgave (3/5)

Oppgave 4/5. Tidsbruk: ca 15 min.

?

1. Termodynamikkens 1. lov

Et alternativ for ? lagre energi fra uregulerbare energiressurser som sol og vind er ? bruke trykkluft, der luft komprimeres n?r det er overskuddsenergi i systemet, og den komprimerte lufta driver en turbin for ? produsere elektrisitet n?r det blir behov for det.?

En utfordring med slike systemer er at lufta varmes opp n?r den komprimeres, og noe av denne varmen m? hentes ut for at ikke systemet skal f? for h?y temperatur.?

• I et trykkluftsystem gj?r kompressoren et arbeid p? 4,56 TJ p? lufta, mens lufta avgir 4,11 TJ i form av varme til omgivelsene ved hjelp av kj?lesystemet. Hvor mye endres den indre energien til lufta?

2. Termodynamikkens 2. lov og virkningsgrad

• En carnotmaskin, som er en maskin som opererer med den teoretisk maksimale virkningsgraden for en varmemaskin, arbeider mellom 235^oC og 115^oC og f?r tilf?rt 63,0 kJ fra varmereservoaret.
  • Finn virkningsgraden til maskinen.
  • Hvor mye arbeid kan maskinen gj?re per syklus?En oppfinner p?st?r at han har konstruert en varmemaskin med virkningsgrad p? 75% n?r den arbeider mellom kokepunktet og frysepunktet for vann. Kan dette v?re mulig? (Hint: finn den teoretisk maksimale virkningsgraden).
• En varmemaskin utf?rer et arbeid p? 16,6 kJ samtidig som 9,70 kJ i form av varme avgis til det kalde reservoaret. Hva er virkningsgraden til maskinen?

N?r luft utvider seg, synker temperaturen. I trykkluftsystemer for energilagring vil man derfor tilf?re varme til lufta n?r den skal utvide seg og drive turbinen for ? produsere energi.?

• I trykkluftsystemet i eksempelet over tilf?res 6,82 TJ i form av varme fra forbrenning av naturgass til lufta n?r den skal gjennom turbinen. Virkningsgraden til turbinen er p? 85 %.
  • Hvor mye elektrisk energi produseres i turbinen?
  • Hva blir den totale virkningsgraden til energilagringssystemet?
• I mer avanserte systemer kan store deler av varmen som hentes ut fra kompresjonen lagres og brukes til ? varme opp lufta gjennom turbinen. Her kan du anta at 72 % av varmen som hentes ut fra kompresjonen kan brukes til oppvarming, og at det ikke forbrennes noe naturgass.
  • Hvor mye elektrisk energi produseres i turbinen?
  • Hva blir den totale virkningsgraden til energilagringssystemet?

?

Neste oppgave (5/5)