Nhiệt động học chương 3

CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.1 Cơ sở lý thuyết bước khảo sát * Cơ sở lý thuyết để khảo sát trình nhiệt động - Phương trình trạng thái chất khí: p.v = R.T - Phương trình định luật nhiệt động thứ dq = du + p.dv = du + dl dq = di – v dp = di + dlkt Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.1 Cơ sở lý thuyết bước khảo sát * Các bước khảo sát trình nhiệt động - Nêu định nghĩa ví dụ trình - Viết phương trình trình - Biểu thị trình đồ thị p – v T-s - Thiết lập mối quan hệ thông số trạng thái đầu cuối trình -Xác định độ biến thiên nội ∆u, biến thiên entanpi ∆i - Xác định công môi chất thực l, lck - Xác định biến thiên entropi ∆s By - Xác định hệ số biến hoá lượng α = ∆u/qPresented Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhiệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.1 Quá trình đẳng tích * Định nghĩa: Quá trình đẳng tích trình xảy điều kiện thể tích không đổi: v = const, dv = * Phương trình trình đẳng tích p = const T * Biểu diễn đồ thị p-v T-s Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.1 Quá trình đẳng tích * Quan hệ thông số trạng thái đầu cuối trình p2 T2 v2 = v1 , = p1 T1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv dT ∆u = Cv (T2 − T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp dT ∆i = C p (T2 − T1 ) Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.1 Quá trình đẳng tích * Công thay đổi thể tích: Do thể tích không đổi nên công thay đổi thể v2 tích l= ∫ p.dv = v1 * Công kỹ thuật p2 lkt = p2 ∫ − v.dp = −v ∫ dp = v( p p1 − p2 ) = R (T1 − T2 ) p1 * Biến thiên entropi: 2 Cv dT dq T2 P2 ∆s = ∫ =∫ = Cv ln = Cv ln T T T1 Pậ1t nhiệt Kỹ thu Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.1 Quá trình đẳng tích * Nhiệt lượng chất môi giới nhận trình q = ∆u + l12 = ∆u = Cv (T2 − T1 ) * Tính hệ số biến đổi lượng α= ∆u =1 q Hệ số α = điều chứng tỏ trình đẳng tích toàn nhiệt cung cấp cho chất môi giới biến thành nội mà không sinh công Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.2 Quá trình đẳng áp * Định nghĩa: Quá trình đẳng áp trình xảy điều kiện áp suất không đổi: p = const * Phương trình trình đẳng áp v = const T * Biểu diễn đồ thị p-v T-s Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.2 Quá trình đẳng áp * Quan hệ thông số trạng thái đầu cuối trình v2 T2 P2 = P1 , = v1 T1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv dT ∆u = Cv (T2 − T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp dT ∆i = C p (T2 − T1 ) Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.2 Quá trình đẳng áp * Công thay đổi thể tích: v2 l= ∫ p.dv = p(v − v1 ) = R (T2 − T1 ) v1 * Công kỹ thuật p2 lkt = ∫ − v.dp = p1 * Biến thiên entropi: T2 C p dT dq T2 v2 ∆s = ∫ =∫ = C p ln = C p ln T T1 T T1 v Kỹ thuậ1t nhiệt Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.3 Quá trình đẳng nhiệt * Nhiệt lượng chất môi giới nhận trình q = l = lkt * Tính hệ số biến đổi lượng α= ∆u =0 q Hệ số α = điều chứng tỏ trình đẳng nhiệt, nhiệt cung cấp cho chất môi giới biến đổi hoàn toàn thành công tác động lên môi trường Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Định nghĩa: Quá trình đoạn nhiệt trình xảy điều kiện trao đổi nhiệt môi chất môi trường bên : dq=0 * Phương trình trình đẳng tích Theo phương trình định luật thứ nhất: dq = du + pdv dq = di − vdp Phương trình đoạn nhiệt p.v = const k p = A / vk hay Cv dT = − pdv C p dT = vdp Cp v.dp =− =k Cv p.dv ∫ dp dv k +k =0 ln( p.v ) = const p v Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Biểu diễn đồ thị p-v T-s -Trên đồ thị p-v trình diễn theo dạng hàm mũ âm, tiệm cận hai trục toạ độ - Trên đồ thị T-s có dạng đoạn thẳng đứng - Quá trình đoạn nhiệt thực chất trình đẳng entropi, s=const Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Quan hệ thông số trạng thái đầu cuối trình p2 v1 k  T2  = ( ) =   p1 v2  T1  k k −1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv dT ∆u = Cv (T2 − T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp dT ∆i = C p (T2 − T1 ) Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Công thay đổi thể tích: Do q=0 l = − ∆u = Cv (T1 − T2 ) * Công kỹ thuật: Do q=0 lkt = − ∆i = C p (T1 − T2 ) * Biến thiên entropi: ∆s = Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Nhiệt lượng chất môi giới nhận trình q=0 * Tính hệ số biến đổi lượng α= ∆u =∞ q Do q=0 nên l12 = -∆u từ suy ra, công trình đoạn nhiệt sinh biến đổi nội chất môi giới Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Định nghĩa: Quá trình đa biến trình mà nhiệt dung riêng môi chất trình không thay đổi: Cn = const * Phương trình trình đa biến Gọi Cn nhiệt dung riêng môi chất trình đa biến dq = Cv dT + pdv = Cn dT (Cn − Cv ).dT = pdv dq = C p dT − vdp = Cn dT (Cn − C p ).dT = −vdp dq dv + n = p v ∫ ln( p.v n ) = const Cn − C p Cn − C p v.dp =− C n − Cv p.dv C n − Cv Chỉ số đa biến trình p.v n = const Phương trình trình đa biến =n Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Quan hệ thông số trạng thái đầu cuối trình p2 v1 n  T2  = ( ) =   p1 v2  T1  n n −1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv dT ∆u = Cv (T2 − T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp dT ∆i = C p (T2 − T1 ) Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Công thay đổi thể tích: l = q − ∆u = Cn (T2 − T1 ) − Cv (T2 − T1 ) 1− k l = Cv (T2 − T1 ) n −1 * Công kỹ thuật: n(1 − k ) lkt = (Cn − C p ).(T1 − T2 ) = Cv (T2 − T1 ) n −1 * Biến thiên entropi: T2 dq Cn dT T2 n−k T2 ∆s = ∫ =∫ = Cn ln = Cv ln By T T1 T T1 n −Presented T1 Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Nhiệt lượng chất môi giới nhận trình n−k q = Cn (T2 − T1 ) = Cv (T2 − T1 ) n −1 * Tính hệ số biến đổi lượng ∆u Cv (T2 − T1 ) Cv n −1 α= = = = q Cn (T2 − T1 ) Cn n − k Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Xác định số n - Xác định số đa biến theo thông số trạng thái Từ phương trình trình đa biến p2 ln p1 n= v1 ln v2 Tương tự xác định n theo tỷ số nhiệt độ tỷ số p2/p1 v2/v1 Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Xác định số n - Xác định số đa biến theo q, l12 k q n = (1 − k ) + k l * Tính tổng quát trình đa biến Từ phương trình p.vn = const - Khi n = + ∞; ta có v = const  trình đẳng tích - Khi n=0; p = const  trình đẳng áp - Khi n = 1; pv = const (hay T= const)  trình đẳng nhiệt - Khi n = k; pvk = const  trình đoạn nhiệt Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Xác định số n - Xác định số đa biến theo q, l12 k q n = (1 − k ) + k l * Tính tổng quát trình đa biến Từ phương trình p.vn = const - Khi n = + ∞; ta có v = const  trình đẳng tích - Khi n=0; p = const  trình đẳng áp - Khi n = 1; pv = const (hay T= const)  trình đẳng nhiệt - Khi n = k; pvk = const  trình đoạn nhiệt Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Xác định số n - Xác định số đa biến theo q, l12 k q n = (1 − k ) + k l * Tính tổng quát trình đa biến Từ phương trình p.vn = const - Khi n = + ∞; ta có v = const  trình đẳng tích - Khi n=0; p = const  trình đẳng áp - Khi n = 1; pv = const (hay T= const)  trình đẳng nhiệt - Khi n = k; pvk = const  trình đoạn nhiệt Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3.2.5 Quá trình đa biến * Đồ thị p-v, T-s Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt [...]... TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Công thay đổi thể tích: Do q=0 l = − ∆u = Cv (T1 − T2 ) * Công kỹ thuật: Do q=0 lkt = − ∆i = C p (T1 − T2 ) * Biến thiên entropi: ∆s = 0 Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động. .. PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2 .3 Quá trình đẳng nhiệt * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q = l = lkt * Tính hệ số biến đổi năng lượng α= ∆u =0 q Hệ số α = 0 điều đó chứng tỏ trong quá trình đẳng nhiệt, nhiệt năng cung cấp cho chất môi giới biến đổi hoàn toàn thành công tác động lên môi trường... năng phần còn lại sinh công tác động lên môi trường Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2 .3 Quá trình đẳng nhiệt * Định nghĩa: Quá trình đẳng nhiệt là quá trình xảy ra trong điều kiện nhiệt độ không đổi: T = const * Phương trình của quá trình đẳng nhiệt pv = const or A p= v *... ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Định nghĩa: Quá trình đoạn nhiệt là quá trình xảy ra trong điều kiện không có trao đổi nhiệt giữa môi chất và môi trường bên ngoài : dq=0 * Phương trình của quá trình đẳng tích Theo phương trình định luật thứ nhất: dq = du + pdv dq = di − vdp Phương trình đoạn nhiệt. .. TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s -Trên đồ thị p-v quá trình diễn ra theo dạng hàm mũ âm, tiệm cận hai trục toạ độ - Trên đồ thị T-s có dạng đoạn thẳng đứng - Quá trình đoạn nhiệt thực chất là quá trình đẳng entropi, s=const Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG... Kỹ thu nhi ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2 .3 Quá trình đẳng nhiệt * Công thay đổi thể tích: V2 V2 dv v2 l = ∫ p.dv = R.T ∫ = RT ln v v1 V1 V1 * Công kỹ thuật p2 p2 dp P1 lkt = ∫ − v.dp = − RT ∫ = RT ln =l p P2 p1 p1 * Biến thiên entropi: 2 v2 dq dv v2 p1 ∆s = ∫ = R∫ = R ln = R ln T v v1 p2 ật nhiệt 1 v1 Kỹ thu Presented By... lý tưởng 3. 2.4 Quá trình đoạn nhiệt * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q=0 * Tính hệ số biến đổi năng lượng α= ∆u =∞ q Do q=0 nên l12 = -∆u từ đó suy ra, công trong quá trình đoạn nhiệt được sinh ra do biến đổi nội năng chất môi giới Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của... ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2.5 Quá trình đa biến * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình n−k q = Cn (T2 − T1 ) = Cv (T2 − T1 ) n −1 * Tính hệ số biến đổi năng lượng ∆u Cv (T2 − T1 ) Cv n −1 α= = = = q Cn (T2 − T1 ) Cn n − k Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT... của quá trình đẳng nhiệt pv = const or A p= v * Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s Presented By Harry Millsậ/ tPRESENTATIONPRO Kỹ thu nhi ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2 .3 Quá trình đẳng nhiệt * Quan hệ giữa các thông số của trạng thái đầu và cuối quá trình p2 v1 T2 = T1 , = p1 v 2 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng:...CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3. 2.2 Quá trình đẳng áp * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q = ∆i + lkt = ∆i = C p (T2 − T1 ) * Tính hệ số biến đổi năng lượng ∆u Cv 1 α= = = ... ật nhiệt v1 Kỹ thu Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3. 2 .3 Quá trình đẳng nhiệt * Nhiệt. .. Kỹ thuậ1t nhiệt Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3. 2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3. 2.2 Quá trình đẳng áp * Nhiệt lượng... LÝ TƯỞNG 3. 2 Các trình nhiệt động khí lý tưởng 3. 2 .3 Quá trình đẳng nhiệt * Định nghĩa: Quá trình đẳng nhiệt trình xảy điều kiện nhiệt độ không đổi: T = const * Phương trình trình đẳng nhiệt pv