TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MÔN HỌC: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MÔN HỌC: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHƢƠNG 1: MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN VÀ PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI CỦA KHÍ LÝ TƢỞNG CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Một số khái niệm HỆ THỐNG NHIỆT ĐỘNG Nguồn nóng  Gắn liền với yếu tố: Chất môi giới Nguồn lạnh  Và trao đổi với môi trƣờng xung quanh: Nhiệt lƣợng Công CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Một số khái niệm Thiết bị ngƣng tụ Hệ thống nhiệt động kín Van tiết lƣu Máy nén Thiết bị bay Hệ thống nhiệt động hở CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Một số khái niệm Hệ thống nhiệt động đoạn nhiệt Là hệ thống nhiệt động không trao đổi nhiệt lƣợng với môi trƣờng xung quanh Q=0 Hệ thống nhiệt động cô lập Q=0 W=0 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Một số khái niệm TRẠNG THÁI Cân Khơng cân Q TRÌNH -Tập hợp số trạng thái làm việc theo nguyên tắc Thuận nghịch - Trạng thái đầu cuối cân Không thuận nghịch CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái  Các đại lƣợng đặc trƣng cho trạng thái chất môi giới đƣợc gọi thông số trạng thái  Các thông số trạng thái thƣờng dùng là:  Nhiệt độ: T  Áp suất: p Thơng số trạng thái  Thể tích riêng: v  Nội năng: u  Entanpy: i  Entropy: s CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái NHIỆT ĐỘ  Là thơng số biểu thị mức độ nóng lạnh vật  Dụng cụ đo: nhiệt kế  Nhiệt kế thủy ngân: Dựa giãn nở chất lỏng  Nhiệt kế điện trở: Dựa thay đổi điện trở  Thermocouple: Dựa thay đổi dòng điện  Nhiệt kế hồng ngoại: Dựa hiệu ứng xạ nhiệt dƣới dạng hồng ngoại vật nóng CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái  Trong kỹ thuật thƣờng dùng thang nhiệt độ sau: Thang nhiệt độ Celcius: Thang nhiệt độ Fahrenheit:  Ký hiệu: t  Ký hiệu: t  Đơn vị:  Đơn vị: 0C Thang nhiệt độ Kelvin: (Nhiệt độ tuyệt đối) 0F Thang nhiệt độ Rankine: (Nhiệt độ tuyệt đối)  Ký hiệu: T  Ký hiệu: T  Đơn vị:  Đơn vị: K CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 0R https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng K 0 373 100 671 212 - 273 F 32 Fahrenheit 491 Rankine Kelvin R 273 Điểm đóng băng nước Mức không thang nhiệt độ tuyệt đối C Celcius Điểm sôi nước Thơng số trạng thái - 459 Chú ý Mối quan hệ thang nhiệt độ: K = 0C + 273 0R = 1,8 K 0F = 1,8 0C + 32 Chỉ có nhiệt độ tuyệt đối thơng số trạng thái CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 10 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái NỘI NĂNG  Tổng độ biến thiên lƣợng hệ thống: E  E đ  E t  U  Trong phạm vi nhiệt động lực học, hệ thống hầu nhƣ khơng có thay đổi vị trí  E = U  Trong phạm vi vi mô hệ thống: U  Uđ  U t  Nếu G = kg: u  uđ  ut CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 19 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái  Trong tốn nhiệt động với chất mơi giới khí lý tƣởng, độ biến thiên nội hệ thống đƣợc xác định nhƣ sau: - Khi G = kg: u  c v T2  T1  , kJ/kg - Khi G ≠ kg: U  G.u  Gc v T2  T1  , kJ Trong đó: cv – Nhiệt dung riêng khối lƣợng đẳng tích, kJ/kgK T1,T2 – Nhiệt độ đầu cuối trình khảo sát, K CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 20 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái ENTANPY  Entanpy đƣợc định nghĩa biểu thức: i = u + pv  Trong tốn nhiệt động với chất mơi giới khí lý tƣởng, độ biến thiên entanpy hệ thống đƣợc xác định nhƣ sau: i  c p T2  T1  , kJ/kg - Khi G ≠ kg: I  G.i  Gc p T2  T1  , kJ - Khi G = kg: Trong đó: cp – Nhiệt dung riêng khối lƣợng đẳng áp, kJ/kgK T1,T2 – Nhiệt độ đầu cuối trình khảo sát, K CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 21 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Thông số trạng thái ENTROPY  Entropy đƣợc định nghĩa biểu thức:  Khi G ≠ kg: q ds  T , kJ/kgK Q dS  T , kJ/K dS  G.ds , kJ/K CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 22 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng KHÍ LÝ TƢỞNG  Một chất khí đƣợc xem khí lý tƣởng thỏa điều kiện sau:  Thể tích thân phân tử không  Lực tƣơng tác phân tử khơng  Những chất khí khơng phải khí lý tƣởng đƣợc gọi khí thực CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 23 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI - Khi G = kg: pv  RT - Khi G ≠ kg: pV  GRT Trong đó: p – áp suất tuyệt đối khối khí, N/m2 v – thể tích riêng khối khí, m3/kg V – thể tích khối khí, m3 G – Khối lƣợng khối khí, kg T – Nhiệt độ tuyệt đối khối khí, K CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 24 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng PHƢƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI (tt) Và R – số chất khí , J/kgK R 8314 R    Rμ – số phổ biến chất khí , J/kmolK μ – phân tử lƣợng chất khí, kg/kmol Định luật Avogadro: Ở điều kiện áp suất nhiệt độ tiêu chuẩn (p = 101,325kPa T = 273,15K) thể tích kmol tất khí lý tƣởng 22,4 m3 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 25 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng Hỗn hợp khí lý tƣởng:  Các khí lý tƣởng đƣợc trộn lẫn theo kiểu học, khơng xảy phản ứng hóa học với  Hỗn hợp khí lý tƣởng đƣợc xem khí lý tƣởng tƣơng đƣơng  Có thể sử dụng phƣơng trình trạng thái khí lý tƣởng cho hỗn hợp khí lý tƣởng  Mỗi thành phần khí lý tƣởng hỗn hợp có nhiệt độ hỗn hợp chiếm toàn thể tích hỗn hợp CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 26 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng PHÂN ÁP SUẤT (Áp suất riêng phần)  Khi thành phần hỗn hợp chốn tồn thể tích hỗn hợp nhiệt độ hỗn hợp áp suất tƣơng ứng thành phần hỗn hợp đƣợc gọi phân áp suất p  pa  pb p, V, T a b a pab pa a a a a a a a b a b a b a V, T a b a b a b a b Định luật Dalton: b b b b b n b pb p   pi i 1 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 27 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng PHÂN THỂ TÍCH (Thể tích riêng phần)  Phân thể tích thể tích chốn chỗ thành phần khí lý tƣởng thành phần áp suất nhiệt độ hỗn hợp p, V, T Vab Va a a a a b a b a b a a a a a a b a b a b p, T V  Va  Vb a b a b b b b b b b Định luật Amagat: n Vb V   Vi i 1 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 28 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng THÀNH PHẦN KHỐI LƢỢNG - gi Gi gi  G n G  G1  G   G n   G i i 1 n g1  g   g n   g i  i 1 Trong đó: G – Khối lƣợng hỗn hợp khí Gi – Khối lƣợng chất khí thứ i hỗn hợp CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 29 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng THÀNH PHẦN THỂ TÍCH - ri Vi ri  V n V  V1  V2   Vn   Vi i 1 n r1  r2   rn   ri  i 1 Trong đó: V – Thể tích hỗn hợp khí Vi – Phân thể tích chất khí thứ i hỗn hợp CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 30 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng Tính số chất khí hỗn hợp khí lý tƣởng n R i 1  hh R hh   g i R i   hh 8314  , J/kgK  hh  g1 g g gn     1   n , kg/kmol  hh  r11  r2  r33   rn  n , kg/kmol CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 31 https://fb.com/tailieudientucntt Chƣơng Hỗn hợp khí lý tƣởng Mối quan hệ thành phần khối lƣợng thành phần thể tích  i ri gi   hh Xác định giá trị phân áp suất khí hỗn hợp p i  p.ri Trong đó: p – Áp suất hỗn hợp CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 32 https://fb.com/tailieudientucntt ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Hết chƣơng CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM CuuDuongThanCong.com 33 https://fb.com/tailieudientucntt