Chương 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ HAI

Chương 3: Định Luật Nhiệt Động Thứ Hai Trang Chương 3: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ HAI 3.1 KHÁI NIỆM Định luật nhiệt động thứ nhất đề cập đến vấn đề bảo toàn lượng khảo sát biến đổi lượng tổng chất môi giới trước sau trình, không đề cập đến hướng diễn biến trình điều kiện để trình xảy ra, chưa cho biết được mức độ giới hạn biến hóa lượng từ dạng sang dạng khác ngược lại Thực tế bất kì trình có chiều diễn biến tự nhiên nó, muốn trình diễn với chiều tự nhiên nhất định phải tiêu tốn lượng phải thõa mãn một số điều kiện cụ thể Định luật rõ trình diễn không diễn ra, điều kiện để một trình diễn với chiều tự nhiên mức giới hạn lượng dùng để đổi công động nhiệt Trong động nhiệt: Nhiệt lượng được truyền theo chiều thuận từ nơi có nhiệt độ cao đến nơi có nhiệt độ thấp chiều truyền nhiệt tự nhiên nên nhận được công có ích Trong bơm nhiệt máy làm lạnh: Nhiệt lượng được vận chuyển theo chiều ngược từ nơi có nhiệt độ thấp đến nơi có nhiệt độ cao hơn, chiều truyền nhiệt không nhiệt không tự nhiên nên phải tốn công 3.2 CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG Muốn biến nhiệt thành công máy nhiệt phải cho chất môi giới dãn nở Muốn nhận được một công liên tục phải cho chất môi giới dãn nở liên tục Nhưng chất môi giới dãn nở được, kích thước động có hạn Vì vậy muốn được công liên tục phải nén chất môi giới sau dãn nở để trở trạng thái ban đầu tiếp tục dãn nở sau nén tiếp để nhận được công liên tục Chất môi giới biến đổi từ một trạng thái ban đầu qua trạng thái trung gian quay trở trạng thái ban đầu ta nói chất môi giới thực hiện một chu trình Chu trình tập hợp một số trình có tính chất khép kín 3.2.1 Chu trình thuận chiều: Chất môi giới nhận nhiệt từ nguồn nóng, giãn nở sinh công nhả một phần nhiệt lượng lại cho nguồn lạnh, chu trình tiến hành theo chiều kim đồng hồ (hình p 3.1) Công chu trình sinh mang dấu dương (l0 > 0) đường cong dãn nở 234 nằm P đường cong nén 412 c Đây chu trình làm việc động nhiệt d Trường ĐHCN Tp.HCM a P1 Khoa bCN vNhiệt - Lạnh Hình 3.1: Chu trình thuận chiều Chương 3: Định Luật Nhiệt Động Thứ Hai Trang Công chu trình sinh viết bằng: v1 l = ∫ pdv (3.1) v2 đồ thị, là: l ο = l 234 _ (3.2) l 412 > Đó hiệu diện tích: dt (234ba 2) _ dt (4ba 214) = dt (1234) 3.2.2 Chu trình ngược chiều: Chất môi giới nhận công từ bên ngòai để vận chuyển nhiệt lượng từ nguồn lạnh đến nguồn nóng, chu trình tiến hành theo ngược chiều kim đồng hồ (hình 3.2) Chu trình tiêu hao công hay p gọi chu trình nhận công nên l < bởi đường cong nén 412 nằm đường cong dãn nở 234 P2 Đây chu trình làm việc máy lạnh c bơm nhiệt Công chu trình sinh viết d bằng: v1 l = ∫ pdv a v2 đồ thị, là: l0 = l234 − l 412 b Hình 3.2: Chu trình ngược chiều v T2 nghĩa vật thải nhiệt phải có nhiệt độ cao vật nhận nhiệt nói một cách khác tự phát truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật nóng q2 Biểu thức: _ q1 q1 ≥ T1 _ T2 T1 viết dạng 1− q2 T q q q q ≤1− hoaëc2 ≥ hoaëc1 − ≤ q1 T1 T2 T1 T1 T2 Trường ĐHCN Tp.HCM Khoa CN Nhiệt - Lạnh Chương 3: Định Luật Nhiệt Động Thứ Hai Trang Theo quy ước nhiệt lượng nhận vào dương nhiệt lượng thải âm biểu thức viết: q1 q2 + ≤0 T1 T2 Bây giờ ta xét trường hợp một chu trình bất kỳ, ta phân thành nhiều chu trình nhỏ mà chu trình nhỏ viết: q1 q + ≤0 T1 T2 Nếu tổng hợp tất biểu thức chu trình nhỏ biểu thức định luật chu trình bất kỳ có dạng: n dq ∑T ≤0 Tỷ số dq ∫T q ta gọi nhiệt rút gọn viết dạng tích phân sau: T ≤ gọi tích phân Claussius - Dấu “=” chu trình thuận nghịch bất kỳ - Dấu “