Chapter hvac engineering Fundamentals: Part 1 Introduction

HVAC Engineering Fundamentals: Part 1
7
1.6
Thermodynamics
*
Thermodynamics has to do with the thermal characteristics of matter
and with the natural affinity of the universe to go from a higher to a
lower energy state. Thermodynamics deals with the ability of matter
to accept changes in energy level (relates to specific heat as a property
and to enthalpy as a scale of measurement of energy level). For this
reminder paragraph, remember:
䡲
The energy acceptance capacity of a substance is called
specific heat
with English units of Btu per pound per degree Fahrenheit. Water
with a specific heat of 1.0 Btu / (lb
䡠
⬚
F) is one of the best heat-
accepting media.
䡲
The energy acceptance capacity in a change of phase is called the
latent heat of vaporization
from liquid to gas (i.e., water to steam)
and
latent heat of fusion
from liquid to solid (i.e., water to ice).
Again, water with a latent heat of vaporization of approximately
1000 Btu / lb and a latent heat of fusion of 144 Btu / lb is very good
at involving large quantities of energy at constant temperature in
the phase change.
䡲
Thermodynamics can be used to examine the refrigeration cycles
with mathematical tools and techniques to analyze performance of
equipment and systems.
䡲
The
first law of thermodynamics
says that ‘‘energy is conserved.’’ For
matter as for money, we can account for energy inputs, outputs, and
storage. Combining thermodynamics with fluid mechanics allows us
to calculate energy flows piggybacked onto fluid flows with accuracy
and confidence.
䡲
The
second law of thermodynamics
says that energy left to itself
always goes from high to low, from fast to slow, from warm to cold.
To make things go uphill, to go otherwise, we must expend energy.
There is no such thing as a perpetual-motion machine.
䡲
Psychrometrics is a specialty of thermodynamics involving the phys-
ics of moist air, a mixture of air and water vapor. See Ref. 4 for
further discussion of this topic.