Technická práce

Technická práce je práce konaná v důsledku změny tlaku pracovní látky (plynu). Často se jí říká práce na hřídeli stroje pracujícího v otevřeném termodynamickém systému. Může jít například o práci na výstupní hřídeli parní nebo vodní turbíny. Na rozdíl od objemové práce, je důsledkem změny tlaku tekutiny proudící strojem resp. vyšetřovaným kontrolním objemem. Patří mezi procesové veličiny a její hodnota závisí na trajektorii, jakou se látka dostala ze vstupního do výstupního stavu.

Označuje se symbolem W t   {\displaystyle W_{t}\ } , nebo A t   {\displaystyle A_{t}\ } a její základní jednotkou je Joule (J).

Specifická technická práce

V technických aplikacích pracujících v otevřeném systému je výhodnější pracovat se specifickou technickou prací vztaženou na jeden kilogram pracovní látky. Na základě průtoku a času je potom možný přepočet na celkovou technickou práci.

Označuje se symbolem w t   {\displaystyle w_{t}\ } nebo a t   {\displaystyle a_{t}\ } a její základní jednotkou je J.kg−1.

Výpočet

Pro zjednodušený případ kvazirovnovážného procesu, probíhajícího malou rychlostí (aby bylo možné zanedbat změnu kinetické energie) se zanedbáním změn potenciální polohové energie (například proudění plynu) platí rovnice:

d q = d h + d w t   {\displaystyle dq=dh+dw_{t}\ }

po postupném dosazení:

d h = d u + p . d v + v . d p   {\displaystyle dh=du+p.dv+v.dp\ }
d q = d u + p . d v   {\displaystyle dq=du+p.dv\ }

a úpravách dostáváme rovnici:

d w t = − v . d p   {\displaystyle dw_{t}=-v.dp\ }     resp.     w t = − ∫ 1 2 v . d p   {\displaystyle w_{t}=-\int _{1}^{2}v.dp\ }     (J.kg−1)

kde:

  • dq – diferenciál specifického tepla (J.kg−1)
  • dh – diferenciál entalpie (J.kg−1)
  • dwt – diferenciál specifické technické práce (J.kg−1)
  • du – diferenciál vnitřní energie (J.kg−1)
  • p – tlak (Pa)
  • dp – diferenciál tlaku (Pa)
  • v– měrný objem (m3.kg−1)
  • dv – diferenciál měrného objemu (m3.kg−1)

Zobrazení

Zobrazením specifické technické práce pro libovolný proces v pV diagramu je plocha ohraničená křivkou procesu, svislou souřadnicovou osou (v = 0) a přímkami, které promítají koncové body křivky na svislou osu souřadnic.

Technická práce v uzavřeném systému

I když se s technickou prací operuje především při aplikacích s proudící pracovní látkou, je ji možné identifikovat i v uzavřených systémech. Pokud je například plyn uzavřený v pevné nádobě s míchadlem, a nádoba je izolovaná, při otáčení míchadla se plyn zahřeje, bez výměny tepla s okolím. Zvýšení vnitřní energie plynu tedy způsobila dodaná technická práce.

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Technická práca na slovenské Wikipedii.

Literatura

  • ANTAL, Štefan. Termodynamika. 1. vyd. Bratislava: SjF STU, 1992. (slovensky)