Vaje, OG

Seminar

Vlažnost

  1. T P 5.14. Kolikšno največjo maso vode lahko vsebuje 5 m3 zraka s temperaturo 35o C? Kolikšna je tedaj absolutna vlažnost zraka? Nasičen parni tlak vode pri temperaturi 35o C je 5810 Pa.

    Zrak vsebuje največ vlage, če je nasičeno vlažen. Takrat je v 5 m3 zraka 205 g vode.
    Absolutna vlažnost je (iz plinske enačbe ali gostota) an = 41 g/m3.

  2. Koliko gramov vodne pare je v 1 m3 vlažnega zraka, če se šipa orosi pri 13oC? Tlak nasičene vodne pare pri 13oC je 10 torr.

    1 torr = težni tlak 1 mm visokega stolpca živega srebra = 133,322 Pa. Delni parni tlak je torej 1333,2 Pa. Iz plinske enačbe izračunamo mvodne pare = 10 g.

  3. Posodo z 1 kg vode postavimo v sobo s prostornino 60 m3. Kolikšna je relativna vlažnost v sobi, ko vsa voda izhlapi iz se pri 20oC vzpostavi ravnovesje? Nasičen parni tlak vode pri 20oC je 2330 Pa.

    Iz plinske enačbe izračunamo delni tlak vodne pare p = 2256 Pa. Relativna vlažnost = delni tlak/nasičeni parni tlak = 97% v našem primeru.

Vaje

Prevajanje toplote

  1. P 3.6. V loncu s toplotno kapaciteto 600 J/K sta dva litra vode s temperaturo 10oC. Lonec postavimo na prižgano grelno ploščo električnega štedilnika, v kateri je vgrajen grelec z močjo 2,0 kW. Čez pet minut ima voda temperaturo 60oC. Kolikšna je toplotna kapaciteta lonca z vodo? Koliko odstotkov sproščene toplote se je porabilo za segrevanje vode in lonca?

    Toplotna kapaciteta vode je Cv = mv cp = 8,4 kJ/K. Toplotna kapaciteta lonca z vodo je vsota obeh toplotnih kapacitet C = 9 kJ/K. Za segrevanje sta porabila: Qsegr = C D T = 450 kJ.
    V 5 minutah je grelec oddal Qgrelec = P t = 600 kJ energije. Za segrevanje se je porabilo 450/600 = 75% sproščene toplote.

  2. P 4.3. Soba ima 15 m2 veliko in 40 cm debelo zunanjo steno. Povprečna toplotna prevodnost stene je 0,48 W/mK. Tla, strop in ostale stene sobe mejijo na enako tople prostore. Zrak v sobi ogreva radiator, ki oddaja stalen toplotni tok 450 W. Kolikšna je temperatura zraka v sobi, če je zunanja temperatura zraka -10oC? Kolikšen toplotni tok odteka iz sobe skozi 1 m2 zunanje stene? V kolikšnem času uide iz sobe 1 kWh toplote?

    Ko se temperatura v sobi ustali je toplotni tok skozi stene (izguba) enak toploti, ki jo oddaja radiator. Stalno temperaturo v sobi dololočimo torej iz: P = 450 W = l S D T/d. S = 15 m2. Sledi D T = 25 K. V sobi je torej 15oC.
    Toplotni tok skozi S = 1 m2 stene je P = 30 W, j = 30 W/m2.
    Iz sobe oddteka P = 0,450 kW. Q = P t. Sledi t = 2,2 ure za Q = 1 kWh.

  3. P 4.5. 20 cm debela stena iz plinobetona ima površino 14,6 m2 in toplotno prevodnost 0,12 W/mK. Na zunanji strani stene je nalepljena 5 cm debela plast stiropora s toplotno prevodnostjo 0,04 W/mK.
    a) Kolikšen toplotni tok teče skozi sestavljeno steno, če je notranja temperatura stene 17oC, zunanja pa -5oC?
    b) Kolikšna je temperatura na stiku betona in stiropora? Nariši potek temperature v steni!

    D T = 22 K. Toplotni tok skozi več zaporednih plasti računamo s toplotnim uporom: P =D T/R, R = R1 + R2. R1 = d1/(l1*S ) Sledi P = 110 W.
    Ta toplotni tok teče skozi prvo in drugo plast. Tako lahko izračunamo tamperaturo na stiku med plastema. Sledi D T1 = 12 K.
    Na stiku je temperatura 17o - 12o = 5oC. V obeh plasteh se temperatura spreminja linearno.

  4. S kako debelo plastjo stiropora l = 0,04 W/mK moramo obložiti opečnat zid z debelino 29 cm in toplotno prevodnostjo l= 0,56 W/mK, da je toplotna prehodnost U obloženega zidu manjši od predpisane vrednosti U= 0,4 W/m2K? Prestopni koeficient na notranji strani zidu je an= 8 W/m2K, na zunanji pa az= 25 W/m2K.

    Toplotna prehodnost (ali K-faktor) = P/(SD T). D T je temperaturna razlika med temperaturama zraka v prosturu in zunaj.
    Termična mejna plast, nekaj cm zraka ob steni, stena je toplejša oz. hladnejša od zraka v prostoru.
    Def: Gostota topl. toka, ki s stene prestopa na zrak je P/S = a (Tstene - Tzraka). To je Newtonova enačba, a je prestopni koeficient.

    1/U = 1/an + d1/l1 + d2/l2 + 1/az

    d1 = 7,3 cm.

  5. Zunanja stena z dolžino 10 m in višino 3 m ima 4 m2 veliko okno. Zid stene je debel 30 cm in ima toplotno prevodnost 0,50 W/mK. $K$-faktor okna je 3,0\,W/m2K. V prostor postavimo radiator z močjo 1100 W. Kolikšna temperatura se ustali v prostoru, če je zunanja temperatura -12 oC?

    Za koliko odstotkov zmanjšamo toplotne izgube, če okno zamenjamo z novim, ki ima K = 0,9 W/m2K, in stene obložimo s stiroporom z debelino 8 cm? Toplotna prevodnost stiropora je 0,04 W/mK.

  6. Strop je sestavljen iz dveh plasti: 10 cm stiropora (l = 0,04 W/(mK)) in 20 cm betona (l = 1,2 W/(mK)). Nad stiroporom je sneg. Koliko snega se stali na 20 m2 veliki strehi v eni uri in kolikšna je temperatura na meji med stiroporom in betonom, če je temperatura na notranji strani betonske plošče enaka 20o C? Specifi"cna talilna toplota ledu je 336 kJ/kg.

    m = 1,6 kg.
    Temperatura na plasti med betonom in stiroporom je 18,75o C.