Chuong 3 nguyen ly thu hai nhiet dong luc hoc

QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH 2.2.ăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU NăNGH CHă  Quá trình không thu n ngh ch là quá trình khi ti n hành theo chi ungh ch, h không qua đ y đ c

Ch ng 3 NGUYểNăLụăTH ăHAIă

HĨăN Iă 2016

1 Nguy n Xuân Th u -BMVL

CH NGă3.ăNGUYểNăLụăTH ăHAIăNHI Tă NGăL CăH C

N IăDUNGăCHệNH

 Nh ng h n ch c a nguyên lý th Nh t nhi t đ ng l c h c

 Quá trình thu n ngh ch và quá trình không thu n ngh ch

 Nguyên lý th Hai c a nhi t đ ng l c h c

 Chu trình Carnot và đ nh lý Carnot

 Bi u th c đ nh l ng c a nguyên lý Hai

ó là: Nhi t ch truy n t v t nóng sang v t l nh

• Nguyên lý th nh t không đ c p đ n s khác nhau trong quá trình

chuy n hóa công và nhi t

ó là: Công có th bi n hoàn toàn thành nhi t nh ng ng c l i nhi t ch

có th bi n m t ph n mà không th bi n hoàn toàn thành công đ c

• Nguyên lý th nh t không đ c p t i v n đ ch t l ng c a nhi t

ó là: Nhi t l ng l y môi tr ng có nhi t đ cao có ch t l ng cao

h n nhi t l ng đó l y môi tr ng có nhi t đ th p h n

2 QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH

2.1.ăQUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHă

 Quá trình thu n ngh ch là quá trình bi n đ i c a h t tr ng thái A sang

tr ng thái B và ng c l i t tr ng thái B sang tr ng thái A qua t t c các

tr ng thái trung gian mà quá trình thu n đã đi qua

2 QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH

2.1.ăQUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHă

 i v i quá trình thu n ngh ch, sau khi ti n hành quá trình thu n và

quá trình ngh ch đ đ a h tr v tr ng thái ban đ u thì môi tr ng

xung quanh không x y ra m t bi n đ i nào

 Quá trình thu n ngh ch là quá trình cân b ng

 Trên gi n đ tr ng thái, đ th c a quá trình thu n và đ th c a quá

trình ngh ch s trùng nhau

 Công và nhi t h nh n đ c trong quá trình ngh ch b ng công và nhi t

h c p cho bên ngoài trong quá trình thu n

2 QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH

2.2.ăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU NăNGH CHă

 Quá trình không thu n ngh ch là quá trình khi ti n hành theo chi ungh ch, h không qua đ y đ các tr ng thái trung gian nh trong quá

trình thu n

không b ng công và nhi t h c p cho bên ngoài trong quá trình thu n

2 QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH

2.2.ăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU NăNGH CHă

 i v i quá trình không thu n ngh ch, sau khi h th c hi n quá trìnhthu n và ngh ch đ a h tr v tr ng thái ban đ u thì môi tr ng xung

quanh b bi n đ i

2 QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH

2.3.ăVệăD ăQUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CH

nhi t đ b ng nhi t đ môi tr ng

Quá trình nén và giãn khí đo n nhi t

vô cùng ch m

2 QUÁăTRỊNHăTHU NăNGH CHăVĨăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU Nă NGH CH

2.3.ăVệăD ăQUÁăTRỊNHăKHỌNGăTHU NăNGH CH

- Các quá trình x y ra có ma sát đ u là quá trình không thu n ngh ch

- Quá trình truy n nhi t t v t nóng sang v t l nh c ng là m t quá trình

không thu n ngh ch

- Quá trình giãn khí trong chân không

Chi u bi n đ i c a các quá trình t nhiên là ti n t i tr ng thái cân

b ng Khi h đã tr ng thái cân b ng thì không th t phát x y ra

quá trình đ a h t i tr ng thái không cân b ng.

 Các quá trình thu n ngh ch r t quan tr ng trong k thu t ch t o máy

đ nó ho t đ ng theo các quá trình càng g n v i quá trình thu nngh ch s có hi u su t càng cao

Ngu n nhi t: Vi c trao đ i nhi t x y ra v i các v t có nhi t đ khác

nhau g i là các ngu n nhi t (ngu n nóng TH và ngu n l nh TL)

 Có hai lo i máy nhi t là đ ng c nhi t và máy l nh

ng c nhi t Máyl nh

3.ăNGUYểNăLụă2ăC AăNHI Tă NGăL CăH C

3.1.ăMÁYăNHI T

a)ă ngăc ănhi tăvƠăcáchăphátăbi uănguyênălỦăIIăc aăThomson

3.ăNGUYểNăLụă2ăC AăNHI Tă NGăL CăH C

3.1.ăMÁYăNHI T

ng c nhi t

bi n nhi t thành công nh máy h i

a)ă ngăc ănhi tăvƠăcáchăphátăbi uănguyênălỦăIIăc aăThomson

3.ăNGUYểNăLụă2ăC AăNHI Tă NGăL CăH C

3.ăNGUYểNăLụă2ăC AăNHI Tă NGăL CăH C

3.1.ăMÁYăNHI T

a)ăMáyăl nhăvƠăcáchăphátăbi uănguyênălỦăIIăc aăClausius

công đ rút nhi t bên trong nó nh m đ t

4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT

Nh năxét:

 Hi u su t c a đ ng c nhi t luôn luôn nh h n 1

 Ma sát và hi u ng truy n nhi t do chênh l ch nhi t đ làm gi m hi u

su t

 Máy nhi t ho t đ ng theo các quá trình thu n ngh ch s có hi u qu

nh t do không gây bi n đ i môi tr ng xung quanh

Q   A  RT ln V

L H

Q 1

Hi u su t c a đ ng c theo chu trình thu n:

M t khác trong 2 quá trình đo n nhi t ta có:

L H

T 1 T

  

 Hi u su t c a

chu trình Carnot

ch ph thu c vào nhi t đ ngu n nhi t.

3 L

4

2 H

1

V nRT ln

V 1

V nRT ln

4

2 H

1

V

T ln

V 1

4.3.ă nhălỦăCarnot 4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT

Hi u su t c a t t c các đ ng c thu n ngh ch ch y theo chu trình

Carnot v i cùng ngu n nóng và ngu n l nh đ u b ng nhau và không

ph thu c vào tác nhân c ng nh cách ch t o máy

II L Q - Là nhi t mà đ ng c 2 t a ra ngu n l nh

I L H

Q 1

ng c ghỨp

I II

 

II L H

Q 1

4.3.ă nhălỦăCarnot

4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT 4.3.ă nhălỦăCarnot

4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT

CH NG MINH

L Q IIQL  I  II

ng c ghép: bao g m đ ng c I ch y theo

chu trình thu n ghép v i đ ng c II ch y theo

chu trình ng c  ng c ghép sinh công sau

i u này vi ph m nguyên lý 2 vì nó không trao đ i nhi t

v i ngu n nóng mà v n sinh công 

I II

 

4.3.ă nhălỦăCarnot

4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT 4.3.ă nhălỦăCarnot

T 1 T

  

L H

T 1 T ktn

  

L H

T 1 T

  

4.3.ă nhălỦăCarnot

4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT 4.3.ă nhălỦăCarnot

4.3.ă nhălỦăCarnot

4.ăCHUăTRỊNHăCARNOTăVĨă NHăLụăCARNOT

Nh năxét:

Nhi t không th bi n đ i hoàn toàn thành công (công mà h sinh ra

Nhi t l ng l y t v t có nhi t đ cao có “ch t l ng” cao h n nhi t

0 T

5.ăBI UăTH Că NHăL NGăC AăNGUYểNăLụă2

Q

0 T

N u chu trình là không thu n ngh ch thì

s có nh ng chu trình Carnot nh là chu

trình không thu n ngh ch và t ng h p s

là:

Tích phân Clausius không ph thu c vào quá trình mà ch ph thu c vào

tr ng thái đ u và tr ng thái cu i c a quá trình đó i u đó cho phép ta đ nhngh a m t hàm tr ng thái m i – hàm entropy

Q T









6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY

6.1 Hàm Entropy

Xét 1 chu trình không thu n ngh ch, trong đó:

- Quá trình 1a2 không thu n ngh ch



Q S

T



Q S

Tích phân Clausius theo 1 quá trình không thu n ngh ch t tr ng thái 1 đ n

tr ng thái 2 nh h n đ bi n thiên entropy c a h trong quá trình đó.

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY

6.2.ăNguyênălỦăt ngăEntropyă(nguyênălỦăti năhóa)

i v i h cô l p (không có trao đ i nhi t):

 D u “>” ng v i quá trình không thu n ngh ch

Trong 1 h cô l p, n u quá trình di n bi n là thu n ngh ch thì Entropy c a

h không đ i và n u quá trình di n bi n là không thu n ngh ch thì

Entropy luôn t ng.

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY 6.2.ăNguyênălỦăt ngăEntropyă(nguyênălỦăti năhóa)

Nguyên lý t ng entropy: “V i quá trình nhi t đ ng th c t x y ra trong m t

h cô l p, entropy c a h luôn luôn t ng"

 M t h cô l p không th hai l n đi qua cùng 1 tr ng thái (vì giá tr c a S

không tr l i giá tr ban đ u  g i là “nguyên lý ti n hóa”)

 H tr ng thái cân b ng lúc entropy c a nó c c đ i

Theo nguyên lý t ng entropy dS>0 T1>T2, v y: v t nh n nhi t (2) ph i

có nhi t đ th p h n v t t a nhi t (1) Nói cách khác, nguyên lý t ng

entropy ch ra chi u di n bi n c a quá trình, đó là nhi t ch truy n t v t

nóng sang v t l nh.

Khi entropy c c đ i thì dS=0  T1=T2, v y: quá trình trao đ i nhi t k t

thúc khi nhi t đ hai v t b ng nhau (tr ng thái cân b ng nhi t)

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY

6.2.ăNguyênălỦăt ngăEntropyă(nguyênălỦăti năhóa)

Ví d 2: Xét 1 chu trình, tác nhân tr l i tr ng thái ban đ u nên entropy

không đ i, t c là t ng đ bi n thiên entropy S2 c a ngu n l nh và S1 c angu n nóng không đ i

2 1

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY 6.3.ăEntropyăc aăkhíălỦăt ng

a) Quá trình đo n nhi t thu n ngh ch

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY 6.3.ăEntropyăc aăkhíălỦăt ng

V



V

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY 6.4.ă ăth ăentropy

Q     Q  TdS

B tăk

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY

6.5.ăụăngh aăth ngăkêăc aăEntropy

Entropy là th c đo m c đ h n lo n c a các phân t trong h

Khái ni m Xác su t nhi t đ ng

- Tr ng thái c a m t h nhi t đ ng c ng có th đ c xác đ nh thông qua

các thông s tr ng thái v mô nh p, T, V…

M t tr ng thái đ c xác đ nh nh th g i là v thái (macrostate).

đ i Tuy nhiên, các phân t t o nên h luôn chuy n đ ng, thay đ i đ ng

b i các cách khác nhau, m i cách này t ng ng v i m t tr ng thái vi mô

hay còn g i là vi thái (microstate).

S vi thái khác nhau cùng t ng ng v i m t v thái đ c g i là xác

su t nhi t đ ng W c a v thái đó

6.ăHĨMăENTROPYăVĨăNGUYểNăLụăT NGăENTROPY

6.6.ă nhălỦăNernstă(nguyênălỦă3ăc aănhi tăđ ngăh c)

Khi nhi t đ tuy t đ i ti n t i 0, entropy c a b t c v t nào c ng ti n t i 0

T



 

Ch ng 3 NGUYểNăLụăTH ăHAIăNHI Tă NGăL CăH C

Các bài t p c n làm: (Sách BT L ng Duyên Bình):

H T