đáp án đề cương ôn tập Kĩ Thuật Nhiệt

Câu 1: Nội năng là gì, tính chất của nội năng?Nội dng và phương trình định luật nhiệt động thứnhất?. Câu 2:Entanpi là gì, tính chất của entanpi?Nội dung của phương trình định luật nhiệt

Câu 1: Nội năng là gì, tính chất của nội năng?Nội dng và phương trình định luật nhiệt động thứ

nhất ? ý nghĩa của định luật?

Câu 2:Entanpi là gì, tính chất của entanpi?Nội dung của phương trình định luật nhiệt động thứ

nhất? ý nghĩa của định luật?

Câu 3:Thế nào là nhiệt dung riêng?Phân loại nhiệt dung iêng?Tính chất và cách tính nhiệt teho

nhiệt dung riêng?

Câu 4:Khai niệm hỗn hợp khí lí tưởng (định nghĩa, tính chất,các thành phần hỗn hợp)? Phương

trình trạng thái viết cho hỗn hợp khí lí tưởng?

Câu 6:Khái niệm về chu trình nhiệt động (định nghĩa, phân loại, đánh giá chuyển hóa năng

lượng)?

Câu 7:Nội dung định luật nhiệt động thứ hai.Phương trình định luật cho các quá trình thuận

nghịch , không thuận nghịch? đồ thị nhiệt?

Câu 8:Chu trình cacnot thuận nghịch thuận chiều, ý nghĩa của chu trình cacnot?

Câu 9:Xây dựng biểu thức định luật nhiệt động thứ hai cho quá trình nhiệt động bất kì?

Câu 10:Thiết lập phương trình quá trình đa biến, nhiệt dung riêng của quá trình đa biến?

Câu 11:Khảo sát quá trình hơi đẳng ắp của nước.Phân LoẠI hơi nước và đại lượng đăc trưng

cho hơi nước?

Câu 12:Khái niệm về không khí ẩm(định nghĩa, phân loại) Các đại lượng đặc trưng cho không

khí ẩm?

Câu 13:Qúa trình lưu động những giả thiết nghiên cứu quá trình lưu động? khái niệm tốc độ

âm thanh và số Mach?

Câu 14: các phương trình cơ bản của dòng khí.Với quá trình lưu động đoạn nhiệt các phương

trình trên được viết như thế nào?

Câu 15 Cơ sở xác định hình dạng các loại ống tăng tốc, tăng áp dòng lưu động Vẽ hình minh

họa?

Câu16: Khái niệm và tính chất của nhiệt? Nêu các phương pháp tính nhiệt?

Câu17: Thế nào là môi chất Phân biệt sự khác nhau giữa khí lý tưởng và khí thực (định nghĩa,

phương trình trạng thái, độ nén, sự biến đổi pha) ý nghĩa của khí lý tưởng?Định nghĩa?

Câu18: Khái niệm trạng thái nhiệt động, trạng thái cân bằng và ý nghĩa của nó, thông số trạng

thái Hãy trình bày các thông số trạng thái cơ bản (định nghĩa, các đơn vị đo, phân loại)?

Câu 1: Nội năng là gì, tính chất của nội năng?Nội dng và phương trình định luật nhiệt động thứ nhất ? ý nghĩa của định luật?

-Nội năng là năng lượng bên trong hệ, kí hiệu là u (J/kg) Nội năng bao gồm nội động năng (uđ)

là năng lượng do chuyển động của các phân tử và nội thế năng (ut) là năng lượng do lực tương tác giữa các phân tử, u= uđ+ ut.

-Tính chất:

+) Nội năng là một hàm trạng thái, u=f(T,v).

+)Biến thiên nội năng trong quá trình nhiệt động chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối không phụ thuộc tính chất quá trình, ∆u=u2 – u1 ;∮du =0.

+)Nội năng là một thông số trạng thái mở rộng Nội năng của hệ chứa m kg là U (J), U= m.u

-Nội dung định luật:

Nhiệt có thể biến thành công và ngược lại công cũng có thể chuyển hóa thành nhiệt, năng lượng của hệ được bảo toàn Phương trình của quá trình dạng tổng quát: q =∆w + ln ;

trong đó:q là nhiệt năng cho 1 đơn vị môi chất;l là công của 1 đơn vị môi chất; ∆w năng lượng cho 1 đơn vị môi chất.

-Ý nghĩa của định luật:

- Định luật xác lập cân bằng cân bằng cho các thành năng lượng cho mọi quá trình nhiệt động.

- Định luật là cơ sở đề phân tích, tính toán về lượng các thành phần năng lượng khi hệ thực hiện quá trình nhiệt động xác định.

- Khẳng định không thể có loại động cơ không cấp nhiệt mà vẫn sinh công được (động cơ vĩnh cửu loại 1).∮dq = ∮dl

Câu 2:Entanpi là gì, tính chất của entanpi?Nội dung của phương trình định luật nhiệt động thứ nhất? ý nghĩa của định luật?

-Entalpy là tổng nội năng và thế năng áp suất của hệ, kí hiệu là i (J/kg); I =u +p.v.

-Tính chất chảu entanpy:

+) Entalpy là một hàm trạng thái, I = f (T,p,v).

+)Biến thiên entalpy trong quá trình nhiệt động chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối

không phụ thuộc tính chất quá trình, ∆i = i2 – i1 ; ∮di =0

+)Entalpy là một thông số trạng thái mở rộng Entalpy của hệ chứa m kg là I (J), I=m.i.

-Nội dung định luật:

Nhiệt có thể biến thành công và ngược lại công cũng có thể chuyển hóa thành nhiệt, năng lượng của hệ được bảo toàn Phương trình của quá trình dạng tổng quát: q =∆w + ln ;

trong đó:q là nhiệt năng cho 1 đơn vị môi chất;l là công của 1 đơn vị môi chất; ∆w năng lượng cho 1 đơn vị môi chất.

-Ý nghĩa của định luật:

- Định luật xác lập cân bằng cân bằng cho các thành năng lượng cho mọi quá trình nhiệt động.

- Định luật là cơ sở đề phân tích, tính toán về lượng các thành phần năng lượng khi hệ thực hiện quá trình nhiệt động xác định.

- Khẳng định không thể có loại động cơ không cấp nhiệt mà vẫn sinh công được (động cơ vĩnh cửu loại 1).∮dq = ∮dl

Câu 3:Thế nào là nhiệt dung riêng?Phân loại nhiệt dung iêng?Tính chất và cách tính nhiệt teho nhiệt dung riêng?

-Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt trao đổi của một đơn vị vật chất để nó thay đổi một độ.

-Phân loại:

+)Theo nhiệt độ: NDR thực: C= dq/dt; NDR trung bình:C= q/(t2 – t1).

+)Theo đơn vị đo vật chất: NDR khối lượng: Kí hiệu là C, đơn vị đo là J/(kg.K); NDR thể tích:Kí hiệu là C¢, đơn vị đo là J/(m 3 K); NDR kilomol: Kí hiệu là Cm , đơn vị đo là J/(kmol.K).

+)Theo đặc tính của quá trình: NDR đẳng tích: Cv ; C v ’ ; C mv NDR đẳng áp: Cp ; C mp ; Cm‘

-Tính chất và cách tính nhiệt theo nhiệt dung riêng(cách tính nhiệt xem trong bảng):

+) NDR của KLT không phụ thuộc vào nhiệt độ mà chỉ phụ thuộc vào bản chất của môi chất +) NDR của khí thực phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ, ít phụ thuộc áp suất

+) NDR phụ thuộc tính chất vật chất (k, R) và đặc tính của quá trình nhiệt động (Cv, Cp)

Câu 4:Khai niệm hỗn hợp khí lí tưởng (định nghĩa, tính chất,các thành phần hỗn hợp)? Phương trình trạng thái viết cho hỗn hợp khí lí tưởng?

-Hỗn hợp khí lí tưởng là hỗn hợp đồng nhất các khí lý tưởng thành phần.

-Tính chất:

+)Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của mỗi chất khí thành phần (phân áp suất).

+) Áp suất của hỗn hợp khí bằng tổng áp suất riêng phần của mỗi chất khí thành phần (phân áp suất)

+)Nhiệt độ của hỗn hợp khí bằng nhiệt độ của các khí thành phần

+)Khối lượng hỗn hợp khí bằng tổng khối lượng của các chất khí thành phần

-Các thành phần của hỗn hợp khí:

+)Thành phần khối lượng: gi = mi/m.

+)Thành phần thể tích: ri =Vi /r

+) Thành phần kmol bằng thành phần thể tích và bằng: ri= M i/M =Vi/V

-Phương trình trạng thái cuả hỗn hợp khí lý tưởng giống như phương trình trạng thái của khí lý

tưởng đơn chất với các đại lượng tương đương xem trong bảng.

Câu 5:Khái niệm về công, công trong hệ kín, công trong hệ hở, đồ thị công?

-Công là dạng năng lượng hệ trao đổi khi thực hiện một quá trình nhiệt động nhờ sự tác động

có trật tự của các phần tử vĩ mô

- Đồ thị công:

Câu 6:Khái niệm về chu trình nhiệt động (định nghĩa, phân loại, đánh giá chuyển hóa năng lượng)?

- Là tập hợp các quá trình nhiệt động xảy ra liên tiếp theo một chu trình kín.

-Phân loại:

+)Theo tính thuận nghịch của các quá trình:

Chu trình thuận nghịch.

Quá trình không thuận nghịch.

+) Theo chiều thực hiện chu trình:

++)Chu trình thuận chiều:Là chu trình biến đổi nhiệt thành công; hay chu trình nguyên lý của

động cơ nhiệt

++)Chu trình ngược chiều:Là chu trình tiêu hao công để truyền tải nhiệt hay Chu trình nguyên

lý của bơm nhiệt hoặc máy lạnh

-Các hệ số đánh giá chuyển hóa năng lượng:

Câu 7:Nội dung định luật nhiệt động thứ hai.Phương trình định luật cho các quá trình thuận nghịch , không thuận nghịch? đồ thị nhiệt?

-Định luật nhiệt động thứ hai xác định điều kiện, mức độ và chiều hướng thực hiện quá trình nhiệt động.

-Cách phát biểu:

+)Carnot - Clausius (1850): Nhiệt tự nó chỉ có thể truyền từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp Muốn truyền ngược lại phải tiêu tốn năng lượng lấy từ môi trường.

+)Cách phát biểu của Thomson - Planck (1851): Không thể có máy nhiệt chạy tuần hoàn có khả năng biến đổi toàn bộ nhiệt cấp cho máy thành công mà không mất một phần nhiệt truyền cho các vật khác

+)Cách phát biểu ngày nay: Mọi quá trình thực bất kỳ tự xảy ra đều là quá trình không thuận nghịch

Câu 8:Chu trình cacnot thuận nghịch thuận chiều, ý nghĩa của chu trình cacnot?

12 - quá trình dãn đẳng nhiệt ; môi chất nhận nhiệt q1 = T1s21 từ nguồn nóng T1 /23 - quá trình

dãn nở đoạn nhiệt ; môi chất không trao đổi nhiệt, nhiệt độ giảm từ T1 đến nhiệt độ T2./34 - quá

trình nén đẳng nhiệt ; môi chất thải nhiệt q2 = T2s43 cho nguồn lạnh T2 /41 - quá trình nén đoạn nhiệt ; môi chất trở về trạng thái ban đầu, môi chất không trao đổi nhiệt, nhiệt độ tăng từ

T2 đến nhiệt độ T1

Hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot thuận nghịch:

2 43 2

1 1 21

1 1

tCN

q

     



Do s43 s21 vì 34 và 12 là những quá trình đẳng nhiệt thuận nghịch, ta nhận được:

2 1

1

tCN

T T

  

Ý nghĩa:chu trình cacno chỉ ra cho ta thấy trong tất cả các chu trình tiến hành ở cùng điều kiện

nhiệt độ cực đại Tmax và cùng nhiệt độ cực tiểu Tmin , Chu trình cacno luôn có hiệu suất cao nhất, không thể biến đổi hoàn toàn nhiệt thành công, và không có động cơ nào chỉ làm việc bằng 1 nguồn nhiệt

Câu 9:Xây dựng biểu thức định luật nhiệt động thứ hai cho quá trình nhiệt động bất kì?

Từ chu trình cacno thuận nghịch ta nhân được:

ᶯtCN =1 – q2 /q1 = 1 – T2/T1 => (q1/T1) – (q2/T2)=0

Dấu ( - ) biểu thị nhiệt thải ra, nhiệt cung cấp cho chu trình là q2 sẽ có:

(q1/T1) + (q2/T2)=0

Chu trình cacno không thuận nghịch: (q2/T2) < 1 – ( T2/T1 ) => (q1/T1) + (q2/T2) < 0

=>Chu trình Carnot bất kỳ : (q1/T1) + (q2/T2) ≤ 0 hay ∑

1

2

qi

Ti ≤ 0. * Xét các chu trình cacno nhỏ mỗi chu trình có nguồn nhiệt Ti và nhận nhiệt dqi thỏa mãn điều kiện (*) : ∑

1

2

dqi Ti

Khi số chu trình cac nô nhỏ n => ∞, tổng các chu trình cacno nhỏ là chu trình khảo sát, chu trình được khảo sát thoat mãn điều kiện:

∮dq T ≤ 0 Bất đảng thức là tích phân của clausius biểu thị tính chất chung của các quá trình nhiệt động Với chu trình thuận nghịch:

∮dq T =0

Với chu trình không thuận nghịch:

∮dq T =0 Vậy các chu trình nhiệt động bất kì theo tổng tất cả nhiệt suy diễn dq T trong chutrình không dương có :

∮dq T ≤ 0

Câu 10:Thiết lập phương trình quá trình đa biến, nhiệt dung riêng của quá trình đa biến?

Xác lập phương trình đa biến từ pt định luật nhiệt động thứ 1 cho khối khí lý tưởng

dq = CpdT - vdp = Cn dT,

dq = CvdT + pdv = Cn dT

Từ đó suy ra :(Cn- Cp)dT = -vdp (c) (Cn- Cv)dT = pdv (d)

Chia vế với vế theo c và d ta có

Cn−Cp

Cn−Cv=−pdv vdp ký hiệu n=Cn−Cp Cn−Cv

dp

Nhiệt dung riêng của quá trình đa biến:dq = CndT hoặc q = Cn(T2- T1)

Từ n=Cn−Cp Cn−Cv ta có (Cn- Cp) = n(Cn- Cv).từ đó suy ra nhiệt dung riêng của quá

Câu 11:Khảo sát quá trình hơi đẳng ắp của nước.Phân LoẠI hơi nước và đại lượng đăc trưng cho hơi nước?

Quá trình hóa hơi đẳng áp của nước : hóa hơi là quá trình môi chất chuyển từ thể lỏng sang thẻ khí

Khả sát quá trình hóa hơi đẳng áp của nước :

Phân Loại hơi nước và đại lượng đăc trưng cho hơi nước :

-phân loại hơi nước :-Đại lượng đặc trưng cho hơi nước là: độ ẩm tuyệ đối của không khí đại diện cho mật độ của hơi nước trong không khí(g/m3) Áp suất riêng của hơi nước là lượng hơi nước trong không khí(mmHG).

Câu 12:Khái niệm về không khí ẩm(định nghĩa, phân loại) Các đại lượng đặc trưng cho không khí ẩm?

đường nước sôi ( x = 0 )

-Là hỗn hợp của không khí khô và hơi nước

-phân loại:

+)Không khí ẩm chưa bão hòa: Không khí ẩm chứa hơi nước ở trạng thái quá nhiệt.

+)Không khí ẩm bão hòa: Không khí ẩm chứa hơi nước ở trạng thái bão hòa khô.

+)Không khí ẩm quá bão hòa: Không khí ẩm chứa hơi nước ở trạng thái bão hòa ẩm.

-Những đại lượng đặc trưng cho không khí ẩm:

+) Đ ẩm tuy t đối ộ ẩm tuyệt đối ệt đối : Là tỉ số giữa lượng hơi nước trong KKÂ và thể tích KKÂ chứa lượng hơi

nước đó

+)Đ ẩm tương đối: ộ ẩm tuyệt đối Biểu thị số lượng ;tính chất của hơi nước trong không khí ẩm

+)Độ ẩm chứa hơi:Là lượng hơi ứng ới 1 kg không khí khô

+)Entalpy của không khí ẩm: Là tổng entalpy của KKK và của hơi nước chứa trong đó.

Câu 13:Qúa trình lưu động những giả thiết nghiên cứu quá trình lưu động? khái niệm tốc

độ âm thanh và số Mach?

Quá trình lưu động- Quá trình biến đổi các thông số trạng thái của dòng chảy được gọi là quá

trình lưu động

Những giả thiết khi nghiên cứu dòng lưu động

- Dòng chảy ổn định: Thông số trạng thái của môi chất ở mọi điểm trong dòng không thay đổi theo thời gian Giá trị các thông số trạng thái trên mọi điểm của cùng một tiết diện vuông góc với dòng là như nhau.- Dòng chảy liên tục: Lưu lượng khối lượng của dòng qua các tiết diện vuông góc với dòng chảy là như nhau Quá trình lưu động là quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch, nghĩa là trong quá trình lưu động không có hiện tượng ma sát, hiện tượng xoáy v.v và không trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh

Khái niệm tốc độ âm thanh và số Mach:

 Tốc độ âm thanh: Tốc độ âm thanh là tốc độ lan truyền nhiễu nhỏ trong môi trường -Số Mach: Số Mach là tỉ số giữa tốc độ dòng với tốc độ âm thanh

M

a





Câu 14 các phương trình cơ bản của dòng khí.Với quá trình lưu động đoạn nhiệt các phương trình trên được viết như thế nào

Các phương trình cơ bản của dòng khí:

Phương trình liên tục ; kg/s

F : diện tích tiết diện dòng;r : khối lượng riêng (mật độ dòng);  : tốc độ dòng.

Ở dạng vi phân

a Phương trình cân bằng năng lượng

kt

dq di dl 

và = > hay dlkt    d

Với quá trình xác định

Công kĩ thuật làm thay đổi động năng của dòng

b Phương trình động lượng

 dpr d

Phương trình xung lực

-Fdp=Fpωdωdωdω

Đây là phương trình động lượng của dòng chảy

a Phương trình năng lượng của dòng khí đoạn nhiệt thuận nghịch

Phương trình năng lượng ở dạng vi phân của quá trình đoạn nhiệt có dạng di    d  0hay

di    d

Tích phân hai vế, ta có:di  d 

2 2

i  C



2 2

i const

Đây là phương trình năng lượng của dòng khí đoạn nhiệt

 Phương trình Becnuli: Áp dụng phương trình định luật nhiệt động I cho dòng khí đoạn nhiệt ta có di vdp 

Như vậy

2

k

pv const k



2

k p

const k





Đây chính là phương trình Becnuli, một trường hợp đặc biệt của phương trình cân bằng năng lượng đối với dòng khí đoạn nhiệt

Câu 15 Cơ sở xác định hình dạng các loại ống tăng tốc, tăng áp dòng lưu động Vẽ hình minh họa?

G  F r

2 2

dq di d 

 

kt

dl d 2

2



kt

2







dl vdp

r

kt

Quan hệ giữa các thông số trong dòng đoạn nhiệt   d  vdp tốc độ và áp suất của

dòng biến đổ ngược chiều nhau

Trường hợp dòng không bị nén (r const), khi đó dr 0, ta có:

F



Tốc độ và tiết diện của dòng biến đổi ngược chiều nhau

Trường hợp dòng có tính nén: r ¹ const: 2

1 1

F M



  

Khi M < 1: Tốc độ và tiết diện của dòng biến đổi ngược chiều nhau (giống như trường hợp dòng không có tính nén)

Khi M > 1: Tốc độ và tiết diện của dòng biến đổi cùng chiều nhau

Khi M = 1: Dòng ở trạng thái tới hạn tốc đ dòng bằng tốc đ âm thanhộ dòng bằng tốc độ âm thanh ộ dòng bằng tốc độ âm thanh

Tăng tốc từ dưới âm lên trên

âm:

p

1 < a1 2 > 1

2  a2

p

1 < a1 2 < 1

1  a1 2 < 1

2  a2

p

1 > a1 2 > 1



p

1 < a1

th =

ath

2 > a2

M < 1: M > 1:

M = 1: