Chương V CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG HỌC I Nguyên lý thứ nhất NĐH 1 Công và nhiệt Công và nhiệt là các đại lượng đặc trưng cho mức độ trao đổi năng lượng giữa các hệ * Khi các vật vĩ mô tương tác với nha[.]
Chương V CÁC NGUYÊN LÝ NHIỆT ĐỘNG HỌC I Nguyên lý thứ NĐH 1.Công nhiệt: Công nhiệt đại lượng đặc trưng cho mức độ trao đổi lượng hệ * Khi vật vĩ mô tương tác với chúng trao đổi lượng dạng công * Khi lượng trao đổi trực tiếp phân tử chuyển động hỗn loạn vật tương tác với nhau, chúng trao đổi lượng dạng nhiệt 2 Phát biểu nguyên lý I: U A Q Các đại lượng U , A, Q dương hay âm Qui ước: * A 0, Q hệ thực nhận công nhiệt * A 0, Q hệ thực sinh cơng tỏa nhiệt * Nếu A < hệ sinh công A’ = -A * Nếu Q < hệ tỏa nhiệt Q’ = -Q NL cho trình biến đổi VCB: dU A Q Chú ý: Nội hàm trạng thái cịn cơng nhiệt hàm trình Nếu hệ máy làm việc tuần hồn sau chu kỳ hệ trở trạng thái ban đầu Do độ biến thiên nội hệ ∆U = Theo NL I, ta có A = -Q Vậy, khơng thể chế tạo máy làm việc tuần hồn mà cơng sinh nhiều nhiệt mà nhận Đây cách phát biểu NL I Nói cách khác, khơng thể chề tạo động vĩnh cửu loại I II Công nhiệt trình cân – Nhiệt dung 1.ĐN: TTCB hệ trạng thái không biến đổi theo thời gian hệ khơng tương tác với mơi trường • Trạng thái CB khối khí xác định hai ba thông số p, V, T • Một hệ khơng tương tác với bên ngồi nghĩa không trao đổi công nhiệt tự chuyển tới TTCB • QTCB chuỗi liên tiếp TTCB 2.Cơng QTCB Giả sử khối khí biến đổi theo QTCB, thể dl tích biến đổi từ V1 đến V2 Ngoại lực tác dụng lên piston F Khi piston di chuyển đoạn dl, khối khí nhận cơng : dA = -Fdl = -p.S.dl = -p.dV p áp suất khối khí tác dụng lên piston, S diện tích piston Cơng mà khối khí nhận q trình biến đổi thể tích từ V1 đến V2 V2 A dA pdV V1 Trị tuyệt đối A diện tích giới hạn đường cong biểu diễn QTCB, trục hoành hai đường 1V1 2V2 Nếu khối khí giãn nỡ, thể tích tăng A < 0, khối khí sinh cơng, khối khí bị nén thể tích giảm A > 0, khối khí nhận cơng • Nếu q trình biến đổi theo đường kín, trị tuyệt đối A diện tích đường kín A > trình diễn tiến ngược chiều kim đồng hồ, A < QT diễn tiến chiều kim đồng hồ p p V1 V2 V V1 V2 V Nhiệt dung Nhiệt dung riêng c chất đại lượng,có trị số nhiệt lượng cần truyền cho đơn vị khối lượng chất để nhiệt độ tăng lên độ dQ c dQ mcdT mdT Đối với chất, ngồi nhiệt dung riêng người ta cịn dùng đại lượng gọi nhiệt dung phân tử C Đó đại lượng có trị số nhiệt lượng cần truyền cho mol chất để nhiệt độ tăng lên độ * Liên hệ nhiệt dung phân tử ND riêng: dQ m C m n Vậy ndT số mol C =µc dQ CdT * Nhiệt dung phân tử đẳng tích NDPT đẳng áp Áp dụng NLI cho mol khí: dQ dU dA CdT dU pdV • Nếu khối khí nung nóng đẳng tích dV = dU nên : Cv dT Mà biểu thức nội cho mol khí: i i U RT dU RdT 2 Vậy nhiệt dung phân tử đẳng tích : Cv i R • Nếu khối khí nung nóng đẳng áp dU dV Cp p dT dT PTTTKLT cho mol khí : dV pV RT pdV RdT p R dT Vậy nhiêt dung phân tử đẳng áp: i 2 Cp Cv R R • Hệ số Poisson hay số đoạn nhiêt Cp i 2 Cv i III Ứng dụng NLI vào QTCB: 1) QT đẳng tích (V = const) V2 A pdV V1 T2 m m Q dQ Cv dT Cv (T2 T1 ) T1 U A Q Q QT Đẳng Áp (p = const) V2 A pdV p(V1 V2 ) V1 T2 m m Q dQ C p dT C p (T2 T1 ) T1 mi m U A Q R(T2 T1 ) Cv (T2 T1 ) 2 QT Đẳng Nhiệt ( T = const) V2 V2 m A pdV RT V1 V1 dV V m V1 m p2 RT ln RT ln V2 p1 U Q A QT Đoạn Nhiệt ( Q = hay dQ = 0) m Q U A Cv (T2 T1) * PT Trạng thái QT Đoạn Nhiệt Ta có: m dU dA C v dT dA pdV m pdV C v dT m RT m dV CvdT V dT R dV 0 T Cv V Mà R Cp Cv 1 Cv Cv Tích phân phương trình ta được: ln T ( 1) ln V const ln(T V 1 ) const Vậy: TV 1 const Đây phương trình liên hệ T V trình đoạn nhiệt PT liên hệ p V: pV const PT liên hệ giửa T p: Tp 1 const * So sánh độ dốc đường đẳng nhiệt đường đoạn nhiệt Đường đẳng nhiệt dp p pV const pdV Vdp dV V Đường đoạn nhiệt pV const p V 1 V dp dp p dV V p đường đoạn nhiệt đường đẳng nhiệt V Vậy tang góc nghiêng đường đoạn nhiệt lớn tang góc nghiêng đường đẳng nhiệt γ lần V Nguyên lý thứ II Nhiệt động học Các hạn chế NLI: NLI không cho ta biết chiều diễn tiến trình thực tế xảy Quá trình TN QTKTN * Một trình biến đổi cuả hệ từ TT sang TT2 gọi thuận nghịch, tiến hành theo chiều ngược lại QT hệ qua TT trung gian QT thuận Theo ĐN QTTN QTCB * QT không TN QT mà tiến hành theo chiều ngược lại, hệ không qua đầy đủ TT trung gian QT thuận ... T1 ) T1 mi m U A Q R(T2 T1 ) Cv (T2 T1 ) 2 QT Đẳng Nhiệt ( T = const) V2 V2 m A pdV RT V1 V1 dV V m V1 m p2 RT ln RT ln V2 p1 U Q A QT Đoạn Nhiệt. .. p V1 V2 V V1 V2 V Nhiệt dung Nhiệt dung riêng c chất đại lượng,có trị số nhiệt lượng cần truyền cho đơn vị khối lượng chất để nhiệt độ tăng lên độ dQ c dQ mcdT mdT Đối với chất, ngồi nhiệt. .. chuyển động hỗn loạn vật tương tác với nhau, chúng trao đổi lượng dạng nhiệt 2 Phát biểu nguyên lý I: U A Q Các đại lượng U , A, Q dương hay âm Qui ước: * A 0, Q hệ thực nhận cơng nhiệt