Vizualizare sursă pentru „Diagrama temperatură–entropie”

{{Termodinamică|expanded=sisteme}}
În [[termodinamică]] '''diagrama temperatură–entropie''' sau '''diagrama T-s'''<ref>Dănescu, 1985, p. 190</ref> este folosită pentru a descrie modificările corespunzătoare ale [[temperatură |temperaturii]] în funcție de [[entropie |entropia masică]] într-un [[sistem termodinamic]].

== Descriere ==
[[Fișier:T-s process diagramm.jpg|thumb|left|O [[transformare termodinamică]] din starea 1 până în starea 2, reprezentată în diagrama T-s]]
O diagramă T-s este un [[graficul unei funcții |grafic]] care prezintă pe axa {{mvar|T}} temperatura în funcție de entropia reprezentată pe axa {{mvar|S}}&nbsp; în diverse [[transformare termodinamică |procese termodinamice]]. În unele cazuri pe axa {{mvar|S}}&nbsp; în loc de entropie va fi reprezentată entropia masică, {{mvar|s}}.

Diagrama este strâns legată de [[diagrama p-V]], fiecărui [[punct (geometrie) |punct]] din diadtama T-s îi corespunde un punct bine determinat din diagrama p-V și invers.<ref name=LTR>{{LTR|diagrama entropică}}</ref>

Într-o diagramă T-s transformările [[proces izotermic |izotermice]] sunt [[dreaptă |drepte]] orizontale<ref name=LTR/><ref>Vlădea, 1974, p. 125</ref> cele [[proces izentropic |izentropice]] sunt drepte verticale,<ref name=LTR/> cele [[proces izobar |izobare]]  sunt [[curbă |curbe]] cu [[subtangentă |subtangenta]] egală cu [[capacitate termică masică |capacitatea termică masică]] la presiune constantă,<ref>Vlădea, 1974, p. 124</ref> iar cele  [[proces izocor |izocore]] sunt curbe cu subtangenta egală cu capacitatea termică masică la volum constant.<ref>Vlădea, 1974, p. 123</ref>

O diagramă T-s este o ''diagramă energetică'', adică în care energia produsă sau primită de sistem sub formă de [[căldură]], <math>Q,</math> poate fi calculată exact prin [[integrală |integrarea]] temperaturii în funcție de entropie:<ref>Vlădea, 1974, p. 32</ref>
:<math>Q = Q_{12} = \int_{S_1}^{S_2} T\,dS</math>

Grafic, căldura este suprafața 1-2-S<sub>2</sub>-S<sub>1</sub>-1 cuprinsă între arcul 1–2 și axa {{mvar|S}} a diagramei. În funcție de parcurgerea transformării, căldura se obține cu semnul său: <math>Q_{21} = - Q_{12} .</math> Posibilitatea determinării grafice din diagramă a căldurii face să fie cunoscută și drept '''diagrama termică'''.<ref name=LTR/>

Dacă nu se cunoaște expresia analitică a transformării <math>T = f(S),</math> [[arie |aria]] de sub arc poate fi și măsurată direct prin planimetrare.

[[Fișier:Ejemplo Diagrama T-S.png|thumb|left|Exemplu de diagramă T-s a unui ciclu termodinamic care se desfășoară între sursa caldă cu temperatura T<sub>H</sub> și cea rece cu temperatura T<sub>C</sub>. Aria roz este căldura evacuată din ciclu, iar cea albă căldura transformată în [[lucru mecanic]]. Suma lor este căldura introdusă în ciclu (aria dintre curba superioară și axa S).]]
Dacă după parcurgerea lanțului de procese din diagramă sistemul revine la starea (temperatura și entropia) inițială, diagrama reprezintă un [[ciclu termodinamic |ciclu]].<ref name=EE>{{en icon}} {{cite web|url=https://www.engineersedge.com/thermodynamics/temp_enthalpy_th_diagram.htm |title=Temperature Entropy (''T–s'') Diagram - Thermodynamics - Thermodynamics |publisher=Engineers Edge |date= |accessdate=2010-09-21}}</ref> Cum la procesele ciclice aria din interiorul curbei este diferența dintre căldurile primite sau cedate surselor, această arie reprezintă totodată și lucrul mecanic ciclic.<ref name=EE/><ref>Vlădea, 1974, p. 203</ref>

== Ciclul Carnot în diagrama T-s ==
[[Fișier:T-s diagram Carnot cycle.svg|thumb|Un ciclu Carnot reprezentat în diagrama T-s]]
În diagrama T-s [[proces izotermic |izotermele]] sunt reprezentate prin [[dreaptă |drepte]] orizontale, iar [[proces izentropic |izentropele]] prin drepte verticale.<ref>{{en icon}} {{cite web|url=https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/pvtsplot.html |title=P–V and T–S Diagrams |publisher=Grc.nasa.gov |date=2008-07-11 |accessdate=2010-09-21}}</ref> Ca urmare, un [[ciclul Carnot |ciclu Carnot]] este reprezentat sub forma unui [[dreptunghi]]. În figura alăturată transformarea 1–2 este o comprimare izentropică, care consumă lucru mecanic, 2–3 este o încălzire izotermică, în care se introduce în ciclu căldură, 3–4 este o destindere izentropică, în care se efectuează lucru mecanic, iar 4–1 este o răcire izotermică, în care este evacuată căldură din ciclu. În timpul transformărilor 1–2 și 3–4&nbsp;— acestea fiind izentropice, deci și adiabatice&nbsp;— nu există schimb de căldură, fapt reflectat de aria de sub ele nulă în diagrama T-s.
{{-}}
== Aplicații ==
[[Fișier:T-s diagram.svg|thumb|Diagrama T-s pentru vapori de apă]]
Principala aplicație este reprezentarea ciclurilor motoare în care agentul de lucru este sub formă de [[vapori]], în special de [[apă]]. Acestea sunt [[ciclul Clausius-Rankine |ciclurile Clausius-Rankine]] după care funcționează [[termocentrală |termocentralele]]. Din diagrama T-s pentru vapori de apă se poate citi direct proprietățile aburului pentru o anumită temperatură {{math|t}} și entropie {{math|s}}: [[presiune]]a {{math|p}} (negru), [[volum (termodinamică) |volumul masic]] {{math|v}} (verde), [[titlul vaporilor |titlul aburului]] (albastru) și [[entalpie |entalpia]] {{math|h}} (roșu).
{{-}}
[[Fișier:CR-Prozess T-s-Diagramm.svg|thumb|Un ciclu Clausius-Rankine simplu, cu supraîncălzirea aburului]]
Ciclul reprezentat în diagramă se desfășoară între două izobare: izobara de presiune înaltă 2-3 și cea de presiune joasă 1-4. Procesul 1-2 este comprimarea adiabatică a apei în [[pompă]], 2-3 este preîncălzirea, [[fierbere]]a apei și supraîncălzirea [[abur]]ului la presiune constantă în [[generator de abur |cazan]], 3-4 este destinderea aburului în [[turbină cu abur |turbină]], iar 4-1 este condensarea aburului la presiune constantă în [[condensator (termodinamică) |condensator]]. {{math|q<sub>vap</sub>}} este căldura necesară [[vaporizare |vaporizării]] (fierberii) apei, {{math|q<sub>sup</sub>}} este căldura necesară supraîncălzirii aburului, {{math|q<sub>cond</sub>}} este căldura degajată prin [[condensare]]a aburului și evacuată din ciclu, iar zona galbenă este lucrul mecanic ciclic.<ref>Vlădea, 1974, p. 204</ref><ref>Dănescu, 1985, p. 186</ref>
{{-}}
<gallery mode=packed heights=180px caption="Diverse reprezentări în diagrama T-s">
T-s diagram isobaric isochoric perfect gas.svg|Transformări [[proces izobar |izobare]] ({{mvar|p}}<sub>1</sub>, {{mvar|p}}<sub>2</sub>) și [[proces izocor |izocore]] ({{mvar|v}}<sub>2</sub>, {{mvar|v}}<sub>3</sub>)
Dieselprozess im T-s-Diagramm.jpg|Ciclul unui [[motor diesel]]
Reheated Rankine Cycle T-s Chart.svg|Ciclul unei termocentrale cu resupraîncălzire intermediară
Basic-cycles.JPG|Ciclurile suprapuse ale unei termocentrale cu ciclu combinat
</gallery>

== Note ==
<references />

== Bibliografie ==
* [[Ioan Vlădea]], ''Tratat de termodinamică tehnică și transmiterea căldurii'', București, [[Editura Didactică și Pedagogică]], 1974
* <!-- Prof.dr.ing. -->Alexandru Dănescu ș.a., ''Lexicon de termodinamică și mașini termice'', vol. I A-E, București: [[Editura Tehnică]], 1985

== Vezi și ==
* [[Diagrama presiune–volum]]
* [[Ciclul Clausius-Rankine]]
* [[Presiunea de saturație a vaporilor de apă]]

== Legături externe ==
{{Portal|Fizică|Inginerie mecanică}}
* {{commons category-inline}}

[[Categorie:Diagrame|Ts]]
[[Categorie:Termodinamică]]