![Page 1: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/1.jpg)
1
ENERJİ
DENKLİKLERİ
![Page 2: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/2.jpg)
Enerji
ilk kez Newton tarafından ortaya
konmuştur.
Newton, kinetik ve potansiyel
enerjileri tanımlamıştır.
2
![Page 3: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/3.jpg)
Enerji;
Potansiyel,
Kinetik,
Kimyasal,
Mekaniki,
Elektrik enerjisi
gibi değişik formlarda olabilir.
Ancak, enerji doğrudan ölçülemez.
3
![Page 4: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/4.jpg)
Potansiyel Enerji
Bir objenin yüksekliğinden dolayı
kazandığı enerjidir.
P.E. = m g h
4
![Page 5: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/5.jpg)
Bir objenin hızından dolayı kazandığı
enerjidir.
1
K.E. = ––– m v2
2
5
Kinetik Enerji
![Page 6: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/6.jpg)
İnternal (içsel) enerji Bir maddeyi oluşturan atom ve moleküller
sürekli hareket halinde olup, birbirleriye
çarpışırlar ya da titreşirler.
Bu hareketler sırasındaki enerji,
internal (içsel) enerji olarak tanımlanır.
İnternal enerji ölçülemese de, bu enerjideki
değişim sıcaklık ve basınçtaki değişimle
ilişkilendirilebilir.
6
![Page 7: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/7.jpg)
Gıdaların işlenmesi
sırasında;
Bir ya da iki enerji baskın
olurken, diğer enerji çeşitleri
ihmal edilebilir.
7
![Page 8: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/8.jpg)
Örnek-1;
Şeker pancarları konveyörden
bir tanka boşaltılırken,
Potansiyel ve Kinetik enerjileri değişir,
Kimyasal ve Elektrik enerjisi ya değişmez
ya da çok küçük oranda değişime uğrar.
ihmal edilebilir.
8
![Page 9: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/9.jpg)
Örnek-2;
Domates suyu bir ısıtıcıda
ısıtıldığında,
Potansiyel ve kinetik enerjisi değişmez,
Sıcaklık artışına bağlı olarak internal
enerjisi artar.
9
![Page 10: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/10.jpg)
Bir sistemin ya da maddenin
toplam enerjisi;
EToplam = EKE + EPE + EElektriksel +
EManyetik + EKimyasal + … +
Eİnternal
10
İHMAL
EDİLEBİLİR!
EToplam = EKE + EPE + EInternal
![Page 11: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/11.jpg)
Enerji;
Durağan değil, akış halindedir.
Yatışkan durumda, bir obje çevresinden
enerji absorplarken aynı zamanda
çevresine de enerji verir.
Obje tarafından absoplanan ve yayılan
enerji arasında fark olduğu zaman
yatışkan hal bozulur.
11
![Page 12: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/12.jpg)
Yatışkan hal bozulunca;
Obje tarafından alınan ya da absorplanan
enerji fazla ise, objedeki moleküler enerji
yükselir.
Bu arada, yeni maddeler oluşabilir ya da
absorplanan bu enerji işe dönüşür.
12
![Page 13: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/13.jpg)
Termodinamiğin birinci
yasası;
İzole edilmiş bir sistemde enerjinin sabit
olduğunu, yani enerjinin oluşmadığını ya
da yok olmadığını, sadece bir enerji
türünden diğerine dönüştüğünü ifade
eder.
13
![Page 14: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/14.jpg)
Sistemin sınırları,
Kütle denkliklerinde yapıldığı gibi yapılır.
Sisteme giren enerji = Sistemden çıkan enerji
+
birikim
14
Enerji
denkliği
eşitliği;
![Page 15: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/15.jpg)
Eğer sistem yatışkan
durumda ise,
Birikim sıfırdır.
Sisteme giren enerji = Sistemden çıkan enerji
15
Enerji
denkliği
eşitliği;
![Page 16: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/16.jpg)
Eğer sistemde iki komponent
arasında enerji değişimi varsa,
16
Komponent
1 tarafından
kazanılan
enerji
Komponent
2 tarafından
kaybedilen
enerji
=
![Page 17: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/17.jpg)
Enerji denklikleri, Hem uygulanan enerji tasarrufu kriterlerini
denetler hem de prosesin hangi aşamalarında
enerji tasarrufu yapılabileceğini ortaya koyar.
Soğuk ya da sıcak akışkanın diğer bir akışkanın
ısıtılması ya da soğutulmasında
kullanılabileceğini de ortaya koyar.
Proses sırasında oluşabilecek kütle kayıpları
(evaporasyon ya da kondensasyon yolu ile) dikkate
alındığından, sonuçta proses sonunda gıdanın
istenilen kompozisyonda olması sağlanır.
17
![Page 18: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/18.jpg)
Entalpi:
Entalpi, internal (içsel) enerji ile basınç ve
spesifik hacmin çarpımının toplamıdır.
H = E + P V’
H : Entalpi, kJ/kg
E : İnternal enerji, kJ/kg
P : Basınç, kPa
V’ : Spesifik hacim, m3/kg
18
![Page 19: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/19.jpg)
Entalpi değerleri,
Daima referans bir duruma göre verilir!!
Referans durumun entalpisi sıfır olarak
alınır.
Örneğin, buhar tablolarında referans
olarak doygun suyun entalpisi (sıfırdır)
dikkate alınır.
19
![Page 20: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/20.jpg)
ISI :
Bir enerji şeklidir.
“Bir sistem ile sistemin çevresi arasında
yalnız sıcaklık farkından dolayı akan enerji
türüdür” şeklinde tanımlanır.
Sıcaklık derecesi ısı enerjisinin akış
yönünü belirler.
Isı; sıcaklığı yüksek olan sistemden, düşük
olan sisteme doğru akar.
20
![Page 21: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/21.jpg)
Gıdaların gerek pişirilmesi gerekse
muhafazasında (pastörizasyon ve
sterilizasyon) ısı enerjisinden yararlanılır.
Başlıca ısı birimleri; kalori, kilo-kalori,
BTU ve joule’dür.
21
ISI :
![Page 22: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/22.jpg)
Isı birimleri;
Kalori : 1 g suyun sıcaklığını 14.5°C’den 15.5°C’ye
(1°C) yükselmesini sağlayan ısı enerjisidir.
Kilo-kalori : 1 kg suyun sıcaklığını 14.5°C’den
15.5°C’ye (1°C) yükselmesini sağlayan ısı
enerjisidir.
22
![Page 23: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/23.jpg)
Joule :1 Newton’luk bir kuvvetin kendi
doğrultusunda 1 metre yol alması ile
yapılan işe 1 Joule denir.
BTU : 1 pound (453.6 g) suyun sıcaklığını
63°F’tan 64°F’a (1°F) ısınmasını sağlayan
ısı enerjisinin miktarı “1 British Termal Unit
(BTU)”tir.
23
![Page 24: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/24.jpg)
ISI (Q); Q’nun işareti ısının akış yönünü gösterir.
24
Eğer ısı sistemden
çevreye doğru
akıyorsa;
Q’nun
işareti
negatifdir
Eğer ısı çevreden
sisteme doğru
akıyorsa ;
Q’nun
işareti
pozitifdir
![Page 25: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/25.jpg)
Özgül ısı bilinmesi durumunda;
T2
Q = m ∫ c dT
T1
Q : Kazanılan veya kaybedilen ısı, kJ
m : Kütle, kg
c : Özgül ısı, kJ kg–1 K–1
Δ T : Maddenin sıcaklığındaki değişim, K 25
![Page 26: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/26.jpg)
Enerji transferi sabit basınç
altında gerçekleşirse; T2
Q = m ∫ cp dT
T1
cp : Sabit basıçtaki özgül ısı, kJ kg–1 K–1
26
![Page 27: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/27.jpg)
Eğer enerji transferi sabit
hacim altında gerçekleşirse; T2
Q = m ∫ cv dT
T1
cv : Sabit hacimde özgül ısı, kJ kg–1 K–1
27
![Page 28: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/28.jpg)
cp ve cv değerleri;
Katı ve sıvıların cp ve cv değerleri birbirine
çok yakındır.
Gazların özgül ısıları sabit basınç ve
hacimde birbirinden çok farklıdır.
Birçok gıda prosesi sabit basınç altında
gerçekleşir. Gıda proseslerinde sabit
basınç altındaki özgül ısı değerleri
kullanılır.
28
![Page 29: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/29.jpg)
Isı enerjisinin şekilleri
29
Hissedilir ısı;
Bir sistemde
veya cisimde
sıcaklık
derecesinin
değişmesine
neden olan ısı
Gizli ısı; bir cisimde sıcaklık
derecesinin
değişmesine neden
olmaksızın, sadece
hal değişimine (faz
değişimi) neden
olan ısıya
![Page 30: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/30.jpg)
Hissedilir ısının miktarı;
Q = m Cp (Δ T)
Q : Suyun kazandığı hisedilir ısı, kJ
m : Suyun kütlesi, kg
Cp : Suyun özgül ısısı, 4.18 kJ/kg °C
Δ T : Suyun sıcaklığındaki değişim, °C
30
![Page 31: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/31.jpg)
Örnek 1 : 20°C’deki 1 kg suyun 80°C’ye
ısıtılması sırasında kazandığı ısı miktarını
hesaplayınız.
31
![Page 32: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/32.jpg)
32
Gizli ısı
Hissedilir
ısı
Hissedilir ve Gizli Isı:
![Page 33: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/33.jpg)
Örnek 2 : 20°C’deki 1 kg su 90°C’ye
ısıtılınca entalpisi nekadar artar?
33
![Page 34: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/34.jpg)
Örnek 3 : 20°C’deki 1 kg su 1.5 atm
basınç altında 110°C’de kaynayarak buhar
haline dönüşmektedir. 110°C’deki 1 kg
buharın entalpisi ne kadar artmıştır?
34
![Page 35: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/35.jpg)
Örnek 4 : 20°C’deki 1 kg su 1.5 atm
basınç altında 110°C’de kaynayarak
110°C’de buhar haline dönüştükten sonra,
buhar ısıtılarak 125°C’ye çıkarılmıştır.
Böylece 20°C’deki suyu 125°C’de buhara
dönüştürülmesiyle entalpisi nekadar
artmıştır?
Su buharının özgül ısısı 0.445 kcal/kg °C’dir.
35
![Page 36: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/36.jpg)
Örnek 5 : –10°C’deki 1 kg buz ısıtılarak
eritilmiş ve sonra normal atmosfer basıncı
altında, 100°C’de buhar haline
dönüşmüştür. Bu değişim sırasında
entalpi nekadar artmıştır?
36
![Page 37: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/37.jpg)
Örnek 6 : Donma noktası üzerindeki özgül
ısısı 0.95 kcal/kg °C ve sıcaklığı 25°C olan
bir meyve dondurularak –20°C’ye kadar
soğutulmaktadır. Meyvenin donma
noktası –3°C ve donma noktası altındaki
özgül ısısı 0.460 kcal/kg °C, donma gizli
ısısı ise 68 kcal/kg °C dir. Buna gore 1 kg
meyvenin 25°C’den –20°C’ye
soğutulmasında entalpi değişimini
hesaplayınız.
37
![Page 38: Ankara Üniversitesi Açık Ders Malzemeleri · 2018. 2. 16. · Author: ��m.�zkan Created Date: 2/16/2018 10:05:51 AM](https://reader035.vdocuments.mx/reader035/viewer/2022071510/612eb9cb1ecc51586942feaf/html5/thumbnails/38.jpg)
Örnek 7 : 25°C’deki 6 kg su 104°C’de
kaynayarak, buhar haline dönüştürüldük-
ten sonra, buhar ısıtılarak sıcaklığı
130°C’ye çıkarılmıştır.
a)25°C’deki suyun 130°C’de buhara
dönüştürülmesiyle entalpisi “kcal”
cinsinden ne kadar artmıştır?
b)Entalpi hesaplamalarında su için alınan
temeli göz önüne alarak, 130°C’deki
buharın entalpisini “J” olarak hesaplayınız.
38