ENERGETICKÝ MANAGEMENT •1A. FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY FYZIKÁLNÍ ZÁKLADY •POROZUMĚNÍ ZÁKLADNÍM FYZIKÁLNÍM ZÁKONŮM A JEJICH PLATNOST PRO ENERGII OSNOVA •1. Energie • • Formy, transformace, jednotky •2. Termodynamika • • Zákony • • Stavová rovnice ideálního plynu • • Způsoby přenosu tepla • • Veličiny, jednotky, výpočty •3. Optimalizace VZNIK POJMU ENERGIE •základní pojetí bylo vytvořeno v polovině 19. století •vědci a filozofové hledali • – představu sjednocující všechny jevy, • – nějakou neměnnou vlastnost světa popisující skrytou jednotu neustálého procesu změn •1840 byla odhalena neměnná vlastnost světa nazvaná • •ENERGIE CO JE TO ENERGIE? •Energii je těžké definovat jako abstraktní pojem, takže si pomůžeme příkladem: • •způsobilost konat práci je vyjádřena • – schopností konat práci (potenciální energie) • – přeměnou této schopnosti na pohyb (kinetická energie) FORMY ENERGIE •Mechanická energie •Tepelná energie •Chemicky vázaná energie •Energie elektromagnetického záření (pole) •Elektrická energie TRANSFORMACE ENERGIE Obsah obrázku text, diagram, snímek obrazovky, Písmo Popis byl vytvořen automaticky TRANSFORMACE ENERGIE ENERGIE •Energie se projevuje jako • •PRÁCE • •TEPLO TERMODYNAMIKA •Termodynamika studuje vztahy mezi: • •TEPLEM • •PRACÍ • •VNITŘNÍ ENERGIÍ SYSTÉMU TEPLO - ZÁKLADNÍ DEFINICE: FORMA ENERGIE KTERÁ VYCHÁZÍ ZE SÍLY ZPŮSOBUJÍCÍ POHYB •JEDNOTKY: •BTU - British thermal unit: •• množství tepla potřebné k ohřátí jedné libry vody o 1°F při hladině moře •kalorie: •• množství tepla potřebné pro ohřátí jednoho gramu vody o jeden °C •joule (jednotka soustavy SI): •• mechanická energie, která je potřebná k posunu tělesa po dráze 1 m silou 1 N ve směru pohybu VÝKON: PRÁCE ZA ČAS •JEDNOTKA VÝKONU: • •Watt ... J/s = W • •1 Watt je také výkon proudu 1 A při úbytku 1 V VNITŘNÍ ENERGIE - ZÁKLADNÍ DEFINICE •Vnitřní energie je definována jako energie související s náhodným neuspořádaným pohybem molekul •Vnitřní energie systému je úměrná jeho teplotě SYSTÉM •oblast v prostoru obsahující množství látky, jejíž chování zkoumáme • •je oddělený od svého okolí hranicemi, které mohou být fyzikální nebo imaginární • •UZAVŘENÝ SYSTÉM – hranicemi prochází pouze teplo a práce •OTEVŘENÝ SYSTÉM – hranicemi může procházet také hmota ZÁKONY TERMODYNAMIKY PRVNÍ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON •Zákon zachování energie: • •energie je vždy zachována, nemůže vznikat ani být zničena •energie může být přeměňována z jedné formy do druhé DRUHÝ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON •pokud není do systému přidávána, ani ubírána energie, bude při všech přeměnách energie potenciální energie stavu vždy menší než ve stavu počátečním TŘETÍ TERMODYNAMICKÝ ZÁKON •čistou pevnou látku nelze konečným pochodem ochladit na teplotu absolutní nuly C. P. SNOW •NEMŮŽETE VYHRÁT •tj. nemůžete získat něco z ničeho, protože platí zákon zachování hmoty a energie •NEMŮŽETE REMIZOVAT •nemůžete se vrátit do stejného energetického stavu, protože vždy vzroste neuspořádanost systému, vždy vzroste entropie •NEMŮŽETE OPUSTIT HRU •absolutní nula je nedosažitelná ENTROPIE CHARLES PERCY SNOW •Charles Percy Snow, Baron Snow (15 October 1905 – 1 July 1980) • •britský prozaik • •dokázal především podat detailní popis sociálního prostředí, v němž se příběh odehrával C. P. Snow - Wikipedia PRÁCE - ZÁKLADNÍ DEFINICE: FORMA ENERGIE PŘENÁŠENÁ ROZDÍLEM TEPLOT •JEDNOTKA: • •Joule • •1 Newton * 1 metr = 1 Joule TRANSFORMACE ENERGIE A ÚČINNOST STAVOVÁ ROVNICE IDEÁLNÍHO PLYNU TERMODYNAMICKÉ DĚJE IDEÁLNÍ PLYN ZÁKLADNÍ JEDNOTKY PŘEVODY JEDNOTEK VÝHŘEVNOST A PRODUKCE EMISÍ CO2 TEPELNÁ KAPACITA PŘÍKLAD 1 PŘÍKLAD 2 TEPELNÝ TOK MEZI DVĚMA OBJEKTY ZPŮSOBY PŘENOSU TEPLA – VEDENÍ (1) ZPŮSOBY PŘENOSU TEPLA – VEDENÍ (2) ZPŮSOBY PŘENOSU TEPLA – VEDENÍ (3) ZPŮSOBY PŘENOSU TEPLA - PROUDĚNÍ ZPŮSOBY PŘENOSU TEPLA - SÁLÁNÍ ZTRÁTY IZOLACÍ VEDENÍ A PŘESTUP TEPLA – ANALOGIE S ELEKTRICKÝM OBVODEM PŘÍKLAD OPTIMALIZACE - CHLAZENÍ OPTIMALIZACE - KOTEL