Với AB và CD là hai quá trình đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ T1 và T2, biết khối lượng của 1 kmol khí đó làµ.. Cho khối lý tưởng thực hiện một chu trình gồm các quá trình: − Quá trình 12
Trang 1CHƯƠNG M T Ộ
NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC
2-1 Một chất khí lưởng nguyên tử có thể tích V1 = 0,5, áp suất
p1 = 0,5 at Nó bị nén đoạn nhiệt tới thể tích V2 và áp suất p2 Sau đó người ta giữ nguyên thể tích V2 và làm lạnh nó đến nhiệt độ ban đầu Khi đó áp suất của khí là po = 1 at
a Vẽ đồ thị của quá trình
b Tính V2 và p2
2-2 Một kmol khi thực hiện một chu trình như hình vẽ Với
AB và CD là hai quá trình đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ T1 và
T2, biết khối lượng của 1
kmol khí đó làµ
a Chứng minh rằng:
C
D B
A
P
P P
P
=
b Hãy tính tổng công
do khí sinh ra và
nhiệt lượng mà khí
thực sự nhận vào
trong cả chu trình
2-3 Khối khí CO2 được coi
là khí lý tưởng có khối
lượng
m = 11g, nhiệt độ khí ở
A
V
T2
V2
pA
pC
T1
V1
pD
pB p
O
C D
B
Trang 2giãn đẳng áp để thể tích tăng 1,5 lần, sau đó lại làm nguội đẳng tích để nhiệt độ giảm 2 lần Cho hằng số khí lý tưởng R = 8,31 J/mol.K
a Tính công và nhiệt mà hệ nhận vào sau hai quá trình trên
b Người ta tiếp tục nén đẳng nhiệt khối khí đến thể tích bằng thể tích khí lúc đầu Tính độ biến thiên nội năng của khí sau cả ba quá trình trên
c Áp suất khí ở trạng thái cuối tăng hay giảm bao nhiêu lần so với áp suất ở trạng thái đầu
d Hãy biểu diễn các quá trình này trên đồ thị VT
Trang 3CHƯƠNG HAI
NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC
3-1 Một máy nhiệt lý tưởng chạy theo chu trình Carnot, có
nguồn nóng ở nhiệt độ 117oC và nguồn lạnh ở 27oC Máy nhận của nguồn nóng 63.000cal/s Tính:
a Hiệu suất của máy
b Nhiệt lượng cho guồn lạnh trong 1s
c Công suất của máy
3-2 Một chu trình Carnot thực hiện giữa hai máy điều nhiệt có
nhiệt độ t1 = 400oC, t2 = 20oC Thời gian để thực hiện chu trình là
τ = 1s Tính công suất của động cơ làm việc theo chu trình ấy nếu biết tác nhân là 2kg không khí Áp suất ở cuối quá trình giản đoạn nhiệt bằng áp suất ở đầu quá trình nén đoạn nhiệt Cho µ của không khí là 29kg/Kmol
3-3 Cho khối lý tưởng thực hiện một chu trình gồm các quá
trình:
− Quá trình 12 là quá trình đẳng áp
− Quá trình 23 là quá trình
đẳng tích
− Quá trình 31 là quá trình nén
đoạn nhiệt
Tính hiệu suất của động cơ
nhiệt theo các nhiệt độ T1, T2, T3
và hệ số γ
p
3 2 1
Trang 4quá trình đẳng tích và hai quá trình đẳng áp Khi đó, thể tích của khí thay đổi từ V1 = 25m3 đến V2 = 50m3 và áp suất từ
p1 = 1at đến p2 = 2at Hỏi công thực hiện bởi quá trình này nhỏ hơn bao nhiêu lần công thực hiện bởi chu trình Carnot có các đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất của chu trình trên, nếu khí giãn đẳng nhiệt thể tích tăng lên hai lần
3-5 Một động cơ nhiệt có tác nhân là khí lý tưởng thực hiện
một chu trình gồm ba quá
trình:
− Quá trình 12 là quá
trình đẳng áp
− Quá trình 23 là quá
trình đoạn nhiệt
− Quá trình 31 là quá
trình nén đẳng nhiệt
Tính hiệu suất của
động cơ theo nhiệt độ cao
nhất và thấp nhất của chu
trình
3-6 Một máy hơi nước
thực hiện chu trình
V
p
O
3
2 1
V
T2
V2
T1
V1
O
3
4
2 1
p
Trang 5Stirling gồm hai quá trình đẳng nhiệt ở các nhiệt độ T1, T2 và hai quá trình đẳng tích ứng với hai thể tích V1 và V2 xen kẻ nhau như hình vẽ Cho biết a
V
V
1
2 = Hãy tính hiệu suất của
máy hơi nước theo a, T1, T2 và hệ số γ So sánh với hiệu suất của chu trình Carnot chạy có cùng nguồn nóng và nguồn lạnh đó
3-7 Một động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Otto thuận
nghịch gồm hai quá trình đoạn nhiệt 12 và 34, và hai quá trình đẳng tích 23 và 41, với tác nhân là khhối khí lý tưởng Hãy tính hiệu suất của chu trình theo nhiệt độ của T1 và T2 ứng với các trạng thái 1 và 2 Sau đó so sánh hiệu suất của động cơ nhiệt
này với động
cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot với nguồn nóng và nguồn lạnh có nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ cực đại và nhiệt độ cực tiểu trong chu trình Otto
V
p
O
3
4
2 1
Trang 63-8 Một máy hơi nước thực hiện chu trình gồm hai quá trình
đẳng nhiệt ở các
nhiệt độ T1, T2 và
hai quá trình đẳng
áp ứng với hai áp
suất p1 và p2 xen
kẻ nhau như hình
vẽ Cho biết
a
p
p
2
1 = Hãy tính
hiệu suất của máy
hơi nước theo a,
T1, T2 và hệ số γ,
so sánh với hiệu
suất của chu trình
Carnot chạy có
cùng nguồn nóng
và nguồn lạnh đó
3-9 Một chu trình được thực hiện bởi Z kmol khí lý tưởng gồm
hai quá trình đoạn nhiệt, một quá trình đẳng áp và một quá trình đẳng tích như hình vẽ, biết nhiệt độ tại trạng thái 1 là T1, hệ số nén đoạn nhiệt 1 → 2
là
2
1
V
V
a = , độ giãn đẳng áp 2
→ 3 là
2
3
V
V
b = và tỉ số
nhiệt dung phân tử γ
27
V
T2
p2
T1
p1 p
O
3
4
2 1
p
3
4 2
1
Trang 7Hãy tìm nhiệt lượng mà khối khí thực sự nhận được sau một chu trình và hiệu suất của chu trình theo các giá trị a, b, Z,
γ, T1