Bài giảng vật lý đại cương phần 1 nhiệt học

Phần II Nhiệt học • Chương Khí lí tưởng • Chương Khí thực • Chương 10 Nguyên lý thứ nhiệt động học • Chương 11 Nguyên lý thứ hai nhiệt động học Chương Khí lý tưởng I II III IV V VI Những khái niệm mở đầu Các định luật thực nghiệm chất khí Khí lý tưởng & phương trình trạng thái Thuyết động học phân tử chất khí Phương trình thuyết động học phân tử Nội khí lý tưởng I Những khái niệm mở đầu • Hệ nhiệt động • Môi trường • Áp suất P= F ; 1at = 736mmHg = 9,81.10 N / m S • Nhiệt độ T = B.Wd ; T ( K ) = T ( C ) + 273 3 3 • Thể tích V ; 1m = 10 l = 10 ml ; 1l = 1dm ; 1ml = 1cm = 1cc • Điều kiện tiêu chuẩn T = K ; P = 1at : 1mol ~ 22,4l • Thông số trạng thái • Phương trình trạng thái P, V , T f ( P, V , T ) = II Các định luật thực nghiệm chất khí P Định luật Bôilơ – Mariốt T = const → P.V = const T2 > T1 Định luật Gay – Luýtxắc P V = const → = const T V P = const → = const T P P P2 P2 = P1 P1 O V1 = V2 V O T1 O V1 V2 V V III Khí lý tưởng & phương trình trạng thái Khí lý tưởng Định nghĩa:… P không cao, T không thấp, khí đếu KLT Phương trình trạng thái – kmol KLT: P.V0 = R.T V0 R = 8,31.103 J / kmol.K – m kg KLT: V = m µ P.V = V0 m µ R.T IV Thuyết động học phân tử chất khí Cơ sở thực nghiệm – Cấu tạo chất – Chuyển động phân tử Nội dung thuyết – Các chất có cấu tạo gián đoạn, gồm nhiều phân tử – Các phân tử chuyển động hỗn loạn, va chạm với & thành bình – T = B.WđTB – Kích thước phân tử [...]... T2 − T1 ) = 8, 31. 103 ( 333 − 323) = 10 39 J µ2 32 2 mi ∆U = R.( T2 − T1 ) = Q = 10 39 J µ2 2/ Đẳng áp m i+2 16 0 .10 −3 7 Q= R.( T2 − T1 ) = 8, 31. 103 ( 333 − 323) = 14 54 J µ 2 32 2 ∆U = mi R.( T2 − T1 ) = 10 39 J µ2 27 Chương 11 Nguyên lý II nhiệt động học I II III IV V Quá trình thuận nghịch & bất thuận nghịch Máy nhiệt Hạn chế của nguyên lý I Phát biểu nguyên lý 2 Chu trình Cácnô & định lý Cácnô 28 I Quá... tiếp theo O 3 32 V IV Chu trình Cácnô & định lý Cácnô 2 Hiệu suất của chu trình Các nô có tác nhân là KLT Q2 ' η = 1 Q1 Q1 = m µ RT1 ln Q2 ' = −Q2 = − V2 V1 m µ RT2 ln V4 m V = RT2 ln 3 V3 µ V4 2 → 3 : T1.V2γ 1 = T2 V3γ 1 4 → 1 : T1.V1γ 1 = T2 V4γ 1 V3 V2 → = V1 V4 T2 →η = 1 T1 33 IV Chu trình Cácnô & định lý Cácnô 3 • Định lý Các nô Định lý: Với cùng T1, T2, hiệu suất mọi động cơ làm việc theo... suất cho Q 11 = Q10, rồi dùng A1’ cấp cho O hoạt động Kết quả dôi ra ∆A = A1’-A0’ > 0 Tức là có động cơ chỉ làm việc với một nguồn nhiệt, biến hoàn toàn nhiệt thành công hay động cơ vĩnh cử loại 1 Nếu 1 < η0 lập luận tương tự cũng dẫn đến vô lý – Chu trình không thuận nghịch Do ma sát Athực < A’ (do nhiệt chuyển thành) T1 Q 11 Q10’ 1 A1 ’ Q 21 ∆A A0 O Q20 T2 Do tỏa nhiệt Q1 (hệ nhận thực) < Q1’ (do nguồn... Đẳng nhiệt 1 2 P2 O Đoạn nhiệt V1 V2 i i dT dV i  → + = 0 → d  ln T + ln V  = 0 → T 2 V = const 2 T V 2  1 → T (γ 1) V = const → T V γ 1 = const → T P – – – Đồ thị Công (nhận) ( 1 γ ) γ = const → P.V γ = const 2 P2V2 − P1V1 A = − ∫ P.dV → A = γ 1 1 mi ∆U = R∆T = A Biến thiên nội năng µ2 25 V Quá trình Politropic • SGK 26 Ví dụ Bài 3 trang 13 4 1/ Đẳng tích mi 16 0 .10 −3 5 Q= R.( T2 − T1 ) = 8, 31. 103... 31 IV Chu trình Cácnô & định lý Cácnô 1 Định nghĩa – Gồm 2 quá trình đẳng nhiệt và 2 quá trình đoạn nhiệt xen kẽ nhau – Đưa xy lanh vào nguồn nóng T1, giãn nở đẳng nhiệt tới V2, P2 Khối khí nhận Q1, sinh công A1’ – Giãn đoạn nhiệt tới T2, P3, V3 – Đưa vào nguồn lạnh T2, nén đẳng nhiệt tới V4, P4 Khối khí nhận công A2, tỏa nhiệt Q2’ – P 1 T1 2 Nén đoạn nhiệt đến T1, V1, P1 4 T2 Lặp lại các bước trên... đẳng nhiệt – Định nghĩa: T = const – Ví dụ – Phương trình PV = const ; – P P1V1 = P2V2 Đồ thị P1 1 2 P2 O V1 V2 2 – V m V2 m P1 Công (nhận)A = − ∫ P.dV =→ A = − RT1 ln = − RT1 ln µ V1 µ P2 1 – Biến thiên nội năng mi ∆U = R∆T = 0 µ2 – Nhiệt (nhận) Q = ∆U − A = − A 24 IV Các quá trình cân bằng của KLT 4 Quá trình đoạn nhiệt – Định nghĩa: Q = 0 – Ví dụ – Phương trình Q = 0 → dU = δA → dU = δA → P P1 mi... Q = ∫ δQ = CV ∆T µ 1 P P2 2 P1 1 O V1 = V2 V mi R∆T Biến thiên nội năng ∆U = µ2 i mi ∆U = A + Q → Q = ∆U → CV = R → Q = R∆T 2 µ2 22 IV Các quá trình cân bằng của KLT 2 Quá trình đẳng áp – Định nghĩa: P = const V V V – Ví dụ = const ; 1 = 2 T T1 T2 – Phương trình – Đồ thị – 1 2 V1 V2 2 V m Công (nhận) A = − ∫ P.dV = − P ∫ dV → A = − p.∆V = − R∆T µ 1 1 2 Nhiệt (nhận) Q = ∫ δQ = 1 – P1 = P2 O 2 – P Biến... Hiệu ứng: Nhiệt độ thay đổi khi giãn nở cô lập – Giải thích: ∆U = 0 → i i R∆T + ∆Wt = 0 → R∆T = −∆Wt 2 2 ∆V ≠ 0 → ∆Wt ≠ 0 → ∆T ≠ 0 – Ứng dụng: hóa lỏng khí 15 Chương 10 Nguyên lý I nhiệt động học I II III IV Nội năng - Công & Nhiệt Nguyên lý I Trạng thái cân bằng & Quá trình cân bằng Các quá trình cân bằng của khí lý tưởng 16 I Nội năng, Công & nhiệt 1 Nội năng – Hệ bất kì – Wh = Wđ + Wt + U Hệ nhiệt (KLT)... và là cực đại không phụ thuộc vào tác nhân cũng như cách chế tạo máy η max = 1 − • T2 T1 Chứng minh: – Chu trình thuận nghịch với tác nhân bất kì: Cùng T1 và T2, giả sử chế tạo được động cơ tác nhân bất kì có hiệu suất 1 > η0 của động cơ có tác nhân là KLT A0 ' A1 ' 1 = > η0 = Q 11 Q10 34 IV Chu trình Cácnô & định lý Cácnô Cho động cơ O chạy ngược (máy lạnh), lấy nhiệt do O tỏa ra cấp cho 1 Chỉnh công... Định nghĩa: là một hệ vĩ mô làm nhiệm vụ chuyển nhiệt năng thành cơ năng T1 – Nguyên tắc hoạt động: A' – Hiệu suất η = Q 1 Q2 ' A' = Q1 − Q2 ' → η = 1 − A' Q1 P= – Công suất t Q1 Tác nhân Q2 ’ T2 A’ 30 III Hạn chế của nguyên lý I & Phát biểu nguyên lý II 1 Hạn chế của nguyên lý I – Không cho biết chiều diễn biến của quá trình thực – Theo nguyên lý I, nhiệt có thể biến đổi hoàn toàn thành công và ngược ... R.( T2 − T1 ) = Q = 10 39 J µ2 2/ Đẳng áp m i+2 16 0 .10 −3 Q= R.( T2 − T1 ) = 8, 31. 103 ( 333 − 323) = 14 54 J µ 32 ∆U = mi R.( T2 − T1 ) = 10 39 J µ2 27 Chương 11 Nguyên lý II nhiệt động học I II... nhân KLT Q2 ' η = 1 Q1 Q1 = m µ RT1 ln Q2 ' = −Q2 = − V2 V1 m µ RT2 ln V4 m V = RT2 ln V3 µ V4 → : T1.V2γ 1 = T2 V3γ 1 → : T1.V1γ 1 = T2 V4γ 1 V3 V2 → = V1 V4 T2 →η = 1 T1 33 IV Chu trình... số Q/T : nhiệt thu gọn trình đẳng nhiệt T – Bất đẳng thức: Tổng đại số nhiệt thu gọn chu trình Các nô nhỏ A' Q' T Q' T Q Q' η= = 1 ≤ 1 → ≥ → − ≤ Q1 Q1 T1 Q1 T1 T1 T2 Q Q → + ≤0 P T1 T2 – Chu