T-s diagram

T-s diagram (iné názvy: diagram teplota - špecifická entropia, zjednodušene (a nepresne) diagram teplota - entropia, tepelný diagram
, entropický diagram) je stavový diagram, v ktorom sa zobrazuje závislosť teploty na špecifickej entropii. Na vodorovnú os sa vynáša špecifická entropia (J.K-1.kg-1) na zvislú os teplota (K). Diagram má využitie pri analýze termodynamických dejov podľa druhého termodynamického zákona.

Čiary v T-s diagrame pre oblasť plynu 
Spojité čiary v T-s diagrame zobrazujú rôzne termodynamické deje alebo ich postupnosť pomocou ktorých sa plyn dostane z jedného stavu do druhého. Základné vratné termodynamické deje pre ideálny plyn majú v diagrame charakteristický priebeh čiar:
 izoterma - čiara je rovnobežná s vodorovnou osou
 adiabata - čiara je rovnobežná so zvislou osou
 polytropa - čiara je šikmá úsečka spájajúca body počiatočného a konečného stavu deja
 izobara - exponenciálna krivka ktorej subtangenta určuje hodnotu špecifickej tepelnej kapacite pri konštantnom tlaku
 izochora - exponenciálna krivka ktorej subtangenta určuje hodnotu špecifickej tepelnej kapacite pri konštantnom objeme
Zo vzťahu špecifických tepelných kapacít vyplýva, že izochora bude v diagrame stúpať vždy strmšie ako izobara (pozri úvodný obrázok).

Zobrazenie nevratných procesov 
Vyššie popísané priebehy čiar platia pre idealizované vratné procesy. V prípade prítomnosti nevratnosti v procese, čo sa deje pri všetkých technických aplikáciách, dochádza počas procesu k vzrastu entropie v súlade s Clausiusovou nerovnosťou. To má za následok posun konečného stavu smerom doprava (pozri druhý obrázok).

T-s diagram pre oblasť kvapalín a pár 
Oblasť kvapalín a pár, t.j. oblasť pod kritickou teplotou má význam pri skúmaní a analýzach parných strojov, parných turbín, alebo chladiacich zariadení s parným cyklom. Do diagramu sa zakresľuje aj krivka sýtej kvapaliny a krivka sýtej pary, ktoré sa spájajú v kritickom bode. V oblasti mokrej pary sa často zakresľujú aj čiary konštantnej suchosti pary. Diagram začína v trojnom bode pri teplote 0 °C z ktorého vychádza krivka sýtej kvapaliny. Je dohodnuté že v tomto bode má aj entropia (špecifická entropia) nulovú hodnotu. 

Diagram má štyri charakteristické oblasti:
 oblasť kvapaliny - naľavo od krivky sýtej kvapaliny
 oblasť vlhkej pary - medzi krivkami sýtej kvapaliny a sýtej pary pod kritickým bodom (vo zvonovitej časti diagramu)
 oblasť prehriatej pary - napravo od krivky sýtej pary
 oblasť plynu - nad kritickým bodom

Čiary v T-s diagrame pre oblasť kvapalín a pár 

Priebeh čiar pri jednotlivých základných dejoch sa mení, v závislosti od oblasti, cez ktorú dej prebieha:
 izoterma - čiara je rovnobežná s vodorovnou osou vo všetkých oblastiach
 adiabata - čiara je rovnobežná so zvislou osou  vo všetkých oblastiach
 izobara:
 v oblasti kvapaliny - krivka s priebehom veľmi blízko pri krivke sýtej kvapaliny zľava, odchýlky narastajú s tlakom
 v oblasti mokrej pary - rovnobežná s vodorovnou osou
 v oblasti prehriatej pary - exponenciálna krivka ktorej subtangenta určuje hodnotu špecifickej tepelnej kapacite pri konštantnom tlaku
 izochora:
 v oblasti mokrej pary - krivka vychádzajúca z počiatku diagramu odkláňajúca sa od čiary sýtej kvapaliny doprava
 v oblasti prehriatej pary - exponenciálna krivka ktorej subtangenta určuje hodnotu špecifickej tepelnej kapacite pri konštantnom objeme

Plochy v T-s diagrame 

Plošný obsah plochy pod krivkou v T-s diagrame je úmerný špecifickému teplu prenesenému pri deji reprezentovanom danou krivkou. Toto vyplýva zo vzťahu pre entropiu:

kde
 – je celkové špecifické teplo prenesené počas vnútorne vratného procesu (J.kg-1J)
 – je funkcia priebehu teploty (K)
 – je diferenciál špecifickej entropie (J.K-1.kg-1)

Carnotov cyklus v T-s diagrame 
Zobrazenie Carnotovho cyklu v T-s diagrame dáva vizuálne jasný dôkaz, prečo je účinnosť Carnotovho cyklu najväčšia v porovnaní s akýmkoľvek cyklom realizovanými medzi dvoma výmenníkmi tepla so zadanými teplotami. Plocha Carnotovho cyklu (obdĺžnik - viď obrázok) je maximálna, ktorá sa dá medzi dvoma teplotami v diagrame vymedziť a teda rozdiel medzi privedeným a odvedeným teplom pri daných teplotách je tiež maximálny.

Pozri aj 
p-V diagram
p-v diagram

Referencie

Zdroje 

Diagramy v termodynamike
Teplota
Entropia
Nomogramy