Chương 3: Định luật nhiệt động thứ hai ppsx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3 Đ ỊN H L UẬ T N HI Ệ T Đ ỘNG TH Ứ HAI ỊNUẬ N Ệ ỘNG Ứ 1. Các chu trình nhiệt động 2. Chu trình carnot 3. Định luật nhiệt động thứ hai 4. Các hệ quả của định luật nhiệt động thứ hai 5 Et đồ thị T 1 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân 5 . E n t ropy – đồ thị T -s TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1 Các chu trình nhiệt động: 1 . Các chu trình nhiệt động: Trong các quá trình nhiệt động, muốn chuyển hóa liên Trong các quá trình nhiệt động, muốn chuyển hóa liên tụcgiữanhiệtnăng vớicácdạng năng lượng khác, ngườita p hảith ự chi ệ nnhữn g chu trình. p ự ệ g Môi chất sẽ thay đổi một cách liên tục từ trạng thái Môi chất sẽ thay đổi một cách liên tục từ trạng thái đầu qua nhiềutrạng thái trung gian rồitrở về trạng thái ban đầu . đầu . 2 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví dụ: Trong các máy nhiệt, Để biến nhiệt thành công, phảitiếnhànhchomôichấtgiãnnở. Muốnnhận được công liên tục, môi chấtphảigiãnnở liên tục,  không thể thựchiệnvìkíchthước máy có hạn. Qá tìh khé kí h h tìh Q u á t r ì n h khé p kí n h ay c h u t r ì n h . 3 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình thuận nghịch Chu trình chỉ tiến hành qua các trạng thái cân bằng Tiếnhànhngượctrở lạiquatấtcả các trạng thái đã ấ điquamàmôich ấ tvàmôitrường không có gì thay đổi. 4 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình thuậnchiều động cơ nhiệt Chu trình thuận chiều _ động cơ nhiệt Q H W Q L 5 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Q H W LH QQW   Hiệ ấ hiệ ủ hìh Q L Hiệ u su ấ t n hiệ t c ủ a c h u tr ì n h Q Q W L Q H LH H t Q Q Q Q W   H L t Q Q 1   Nhậnxét: Hiệusuất  t của chu trình thuận chiều(động cơ nhiệt) luôn luôn nhỏ hơn1,  t chỉ bằng 1 khi không có nhiệtlượng thải cho nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp. Chu trình nào có hiệusuất nhiệtlớnhơn thì hoàn thiệnhơn. V D : Đ ộ n g cơ p h ả nl ực có hi ệu suất nhi ệt t h uộc l oạ i t h ấp nh ất  4 % , động cơ hơi nước  6 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân V : ộ g cơ p ả ực có ệu suất ệt tuộc oạ t ấp ất 4 % , động cơ hơi nước 10%, turbin khí và động cơđốt trong  50%. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình ngượcchiều máy lạnh Chu trình ngược chiều _ máy lạnh Q H W Q L 7 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM LH QWQ  Q H Q L W Hệ số làm lạnh (máy lạnh) LL QQ   LH QQW  Hệ số làm nóng (bơm nhiệt) Hệ số làm nóng (bơm nhiệt) LH HH QQ Q W Q   8 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2. Đ ị nh lu ậ t nhi ệ t đ ộ n g thứ hai ị ậ ệ ộ g Phát biểucủa Clausius Phát biểu của Clausius Không thể có bấtkỳ một máy lạnh hay bơm nhiệt nào có thể vận chuyển nhiệtlượng từ mộtnơicó nhiệt độ nhỏ hơn đếnnơi có nhiệt độ cao hơn mà không tốngìhết 9 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phát biểu của kelvin Planck Không có bất kỳ một động cơ Không có bất kỳ một động cơ nào có thể biến toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành ra lượng nhận được thành ra công 10 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân [...]... AB : nhận nhiệt lượng q1 (ở nhiệt độ không đổi T1)  dãn nở đẳng nhiệt  BC : cô lập và dãn nở, sinh công, nhiệt độ hạ từ T1  T2  dãn nở đoạn nhiệt  CD : thải nhiệt lượng q2 cho nguồn lạnh (ở nhiệt độ T2)  nén đẳng nhiệt  DA : cô lập và chịu nén, nhận công để trở về trạng thái ban đầu  nén đoạn nhiệt 11 Cán bộ giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hiệu suất nhiệt của... HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot thuận chiều: T2 t  1 T1 Hệ số làm lạnh của chu trình Carnot ngược chiều: T2  T1  T2 Hiệu suất của chu trình Carnot chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của 2 nguồn nhiệt 14 Cán bộ giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 4 Các hệ quả của định luật nhiệt động thứ hai ệq ị ậ ệ ộ g 1 Giữa 2 nguồn nhiệt  C là lớn nhất 2 Giữa Ta,... của các chu trình Carnot bằng nhau 3 ĐLNĐ 2 là cơ sở để xây dựng thang nhiệt độ động học ể Q 0 4  T 5 : chu trình thuận nghịch  bẳng thức logic g g g Q  T  0 : chu trình không thuận nghịch  BĐT logic (pt logic thứ 2) 15 Cán bộ giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 5 Entropy – đồ thị T-s py ị Từ đẳng thức chu trình Carnot: q1 q2   q1 T1 T2 T1 q1 q 2  0 T1 T2 q  T... trình AB và CD Quá trình đẳng nhiệt AB q1  RT1 l ln vB vA Quá trình đẳng nhiệt CD q 2  RT2 ln vD vC Đồ thị p-v Lấy tỷ số q1/q2:  v  T1  ln B   v  q1 A    q2  v  T2  ln C   v  D   Cán bộ giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân 12 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Xét 2 quá trình BC và DA : Quá trình đoạn nhiệt BC T2  v B    T1  v C    k 1 Quá trình đoạn nhiệt DA T2  v A    T1 ... Trục hoành biểu diễn entropy s, Trục tung biểu diễn nhiệt độ tuyệt đối K Nhận xét: Mỗi điểm trên đồ thị T-s biểu diễn một trạng thái cân bằng, một đường cong thể hiện một quá trình Nếu đường cong này kín, ta có một chu trình Có thể viết : Đồ thị trạng thái T-s q dq = Tds 2  q   Tds = dt (122’1’) 1 diện tích nằm dưới đường cong sẽ thể hiện lượng nhiệt trao đổi trong một quá trình 17 Cán bộ giảng dạy:... q dq = Tds 2  q   Tds = dt (122’1’) 1 diện tích nằm dưới đường cong sẽ thể hiện lượng nhiệt trao đổi trong một quá trình 17 Cán bộ giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hết chương 3 18 Cán bộ giảng dạy: Ths Phan Thành Nhân . Tp.HCM CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3 Đ ỊN H L UẬ T N HI Ệ T Đ ỘNG TH Ứ HAI ỊNUẬ N Ệ ỘNG Ứ 1. Các chu trình nhiệt động 2. Chu trình carnot 3. Định luật nhiệt động thứ hai 4. Các hệ quả của định luật nhiệt động. nhận nhiệtlượng q 1 (ở nhiệt độ không đổiT 1 )  dãn nởđẳng nhiệt  BC : cô lậpvàdãnnở, sinh công, nhiệt độ hạ từ T 1  T 2  dãn nởđoạn nhiệt.  CD : thải nhiệt lượng q 2 cho nguồn lạnh (ở nhiệt độ T 2 )  nén đẳng nhiệt . 11 Cán. của chu trình thuận chiều (động cơ nhiệt) luôn luôn nhỏ hơn1,  t chỉ bằng 1 khi không có nhiệtlượng thải cho nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp. Chu trình nào có hiệusuất nhiệtlớnhơn thì hoàn thiệnhơn. V D : Đ ộ n g cơ p h ả nl ực có hi ệu suất nhi ệt t h uộc l oạ i t h ấp nh ất  4 % , động cơ hơi nước  6 Cán