Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, học sinh chuyên môn hóa học - NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC.Trong nhiệt động lực học kĩ thuật, ta mặc định công nhận chất trong hệ hay thể tích điều khiển của chúng ta
Chương III Monday, September 21, 2009 ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ I & CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯƠÛNG Nhiệt động lực học được xây dựng trên nền tảng là 2 đònh luật: Đònh luật nhiệt động thứ nhất (thực chất là đònh luật bảo toàn năng lượng) và Đònh luật nhiệt động thứ hai (đưa ra các điều kiện và giới hạn trong các chu trình biến đổi năng lượng). § 3.1. Tәng Quan Phương trình 2-9 và 2-11 bước đầu đã thiết lập mối quan hệ giữa các thành phần trong biến đổi năng lượng của hệ thống ³ ZZ21zz122122dzRzzmgm21 (3-1) UEEEtđ''' ' (3-2) Trong đó 221đmE Z động năng của hêï thống, J zmgEt thế năng của hêï thống, J U nội năng của hệ thống, J Phương trình 3-2 thể hiện biến thiên năng lượng của hệ thống phụ thuộc vào trạng thái, phương trình 3-1 thể hiện biến thiên năng lượng của hệ thống do năng lượng trao đổi theo quá trình, ở đây là biểu thức vế phải là thể hiện công trao đổi. Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 1 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Trong trường hợp tổng quát, ngoài công trao đổi thì hệ thống còn trao đổi nhiệt lượng, phương trình thể hiện quan hệ giữa nhiệt lượng - công - năng lượng của hệ thống gọi là phương trình bảo toàn năng lượng, trong nhiệt động lực học gọi là phương trình đònh luật nhiệt động thứ nhất Như vậy đònh luật nhiệt động thứ nhất có thể phát biểu: biến thiên năng lượng của hệ thống bằng tổng năng lượng trao đổi với hệ thống (lưu ý về dấu) WQUEEEtđ ''' ' (3-3) Các lưu ý khi sử dụng phương trình 3-3 i. Biến thiên năng lượng của hệ thống 'E được xét trong hệ quy chiếu đứng yên ii.Nhiệt lượng Q trao đổi liên quan trực tiếp qua bề mặt ranh giới của hệ thống iii.Công W bao gồm hai thành phần: xCông WE tác động làm thay đổi động năng và thế năng của cả hệ xCông WU tác động trực tiếp lên bề mặt ranh giới nên được xét trong hệ quy chiếu gắn liền với hệ thống. Trong trường hợp này công chỉ làm thay đổi nội năng của hệ Phương trình 3-3 được viết cụ thể lại UEtđWWQUEEE ''' ' (3-4) UWQU ' (3-5) iv. Thông thường ta xét hệ thống đứng yên, và sử dụng phương trình 3-5, tuy nhiên công WU còn được xác đònh phụ thuộc vào loại hệ thống kín hay hở như đã lưu ý ở chương 2 Với lý do trên, đònh luật nhiệt động thứ nhất sẽ được xét cho từng hệ thống: hệ kín và hệ hở, và giả thiết xét cho hệ đứng yên Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 2 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB § 3.2. Đònh Luật Nhiệt Động Thứ Nhất Cho Hệ Kín 3.2.1 Công trong hệ thống kín Trong hệ thống kín, công trao đổi giữa hệ thống và môi trường là do sự dòch chuyển bề mặt ranh giới o làm thay đổi thể tích Trong hệ thống kín đứng yên, công trao đổi do áp suất làm thay đổi thể tích của hệ thống kgJ,GWwJ,WWttttttU (3-6) dVpdsApdsFWtt G, J (3-7) dvpGdVpGWwtttt w G, kgJ (3-8) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 3 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Với , công thay đổi thể tích là diện tích giới hạn bởi quá trình trên đồ thò p-V Vpp Như vậy, công ngoài phụ thuộc vào trạng thái bắt đầu và kết thúc quá trình thì còn phụ thuộc các trạng thái trung gian – quá trình, như ví dụ sau Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 4 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Và khi thực hiện một chu trình – là các quá trình khép kín Diện tích giới hạn bởi đường bao chu trình thể hiện công trao đổi của chu trình, chiều hướng năng lượng hoàn toàn phụ thuộc vào chiều hướng dòch chuyển của trạng thái chất môi giới trong chu trình, điều này sẽ được làm sáng tỏ trong phần đònh luật nhiệt động thứ hai khi khảo sát các quá trình cụ thể. 3.2.2 Đònh luật nhiệt động thứ I viết cho hệ kín Thực nghiệm đã chứng tỏ rằng: giữa 2 trạng thái cho trước đã xác đònh, khi thực hiện các quá trình khác nhau thì công và nhiệt lượng trao đổi cũng khác nhau (công và nhiệt lượng phụ thuộc vào quá trình) tuy nhiên hiệu số của chúng không hề thay đổi, đại lượng này đặc trưng cho năng lượng nội tại của hệ – gọi là nội năng – và là một thông số trạng thái. Biểu thức quan hệ giữa ba đại lượng: nhiệt lượng – công – nội năng được gọi là đònh luật nhiệt động thứ I: duconstwqtt GG Hay ttwduq G G, kgJ (3-9) Viết cho G kg chất môi giới: ttWdUQ G G, J [W] (3-10) Phát biểu đònh luật I: Nhiệt lượng hệ thống nhận được bằng Công sinh ra và năng lượng tích tụ lại trong hệ thống ở dạng Nội năng. Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 5 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB 3.2.3 Nội Năng Là thông số trạng thái, đặc trưng về mặt năng lượng của hệ thống (năng lượng nội tại của chất môi giới). Nội năng có thể bao gồm năng lượng của lớp vỏ nguyên tử, năng lượng của hạt nhân nguyên tử (liên quan đến phản ứng hạt nhân), động năng chuyển động hay lực tương tác của các nguyên tử, phân tử. Thông thường phân thành 4 nhóm: nhiệt hiện, nhiệt ẩn, năng lượng lớp vỏ nguyên tử và năng lượng hạt nhân xNăng lượng lớp vỏ nguyên tử: liên quan đến các phản ứng hóa học, ví dụ quá trình đốt cháy nhiên liệu xNăng lượng hạt nhân: phản ứng hạt nhân xNhiệt hiện: trong chất khí nhiệt độ thể hiện vận tốc chuyển động trung bình của các phân tử, tác động làm thay đổi chuyển động (tònh tiến, quay, spin, …) gọi là nhiệt hiện xNhiệt ẩn: liên quan đến sự chuyển pha, năng lượng làm thay đổi lực liên kết trong cấu trúc pha: rắn, lỏng, khí (hơi) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 6 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Các quá trình nhiệt động được khảo sát thông thường không liên quan đến phản ứng hạt nhân hay phản ứng hóa học, mà chỉ đơn thuần là sự trao đổi nhiệt lượng (truyền động năng) và công. Vì vậy nội năng đề cập ở đây thực chất là nội nhiệt năng, gồm hai thành phần: xĐộng năng chuyển động của các nguyên tử hay phân tử (tònh tiến, quay, dao động) – phụ thuộc nhiệt độ Tf xThế năng tương tác giữa các nguyên tử (phân tử) – phụ thuộc khoảng cách trung bình giữa các nguyên tử hay phân tử khí vfut Như vậy nội nhiệt năng là một hàm của nhiệt độ và thể tích: v,Tfuuutđ (3-11) Trong trường hợp không có biến đổi pha, lượng biến đổi nội năng của chất khí xác đònh như sau: dvvudTTuduTv¸¹·¨©§ww¸¹·¨©§ww (3-12) Và nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích được xác đònh: v,T'fTucvv ¸¹·¨©§ww (3-13) Biểu thức trên được viết lại: dvvudTcduTv¸¹·¨©§ww (3-14) Trong trường hợp khí lý tưởng, do bỏ qua lực tương tác giữa các nguyên phân tử nên nội năng là hàm của nhiệt độ – nội năng của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ Tfu Lượng biến đổi nội năng khi nhiệt độ thay đổi, đối với khí lý tưởng được tính theo biểu thức sau: dTcduv kgkJ (3-15) dTcGduGdUv , kJ (3-16) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 7 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB § 3.3. Đònh luật nhiệt động thứ I viết cho hệ hở Trong trường hợp là hệ hở, thì công trao đổi giữa hệ thống và môi trường có liên quan đến dòng lưu chất lưu chuyển qua hệ thống. 3.3.1 Lưu lượng khối lượng và lưu lượng thể tích Khối lượng lưu chất chuyển động ngang qua một tiết diện trong một đơn vò thời gian gọi là lưu lượng khối lượng G [skg] cndAdV Z , sm3 (3-17) cndAdG ZU , skg (3-18) Trong đó dAc tiết diện khảo sát dòng lưu chất đi qua, m2 dG khối lượng chuyển ngang qua tiết diện dAc trong một đơn vò thời gian, skg dV thể tích chuyển qua tiết diện dAc trong một đơn vò thời gian, phụ thuộc vào trạng thái (U,3mkg) U khối lượng riêng, 3mkg Zn vận tốc theo phương pháp tuyến tiết diện dAc, sm Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 8 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Lưu lượng chuyển ngang qua toàn bộ tiết diện Ac là ³³Z ccAcnAdAdVV, s3m (3-19) ³³ZU ccAcnAdAdGG, skg (3-20) Lưu lượng dòng lưu chất chuyển động trong ống Khi chuyển động trong ống, do ma sát giữa các lớp chất lỏng nên vận tốc phân bố trên tiết diện ngang không giống nhau, bằng không ở vò trí vách (bám sát vách) và lớn nhất ở vò trí tâm ống Trong thực tế tính toán thì chuyển sang sử dụng vận tốc trung bình theo biểu thức sau ³Z ZcAcnctbdAA1, sm (3-21) Phương trình xác đònh lưu lượng khối lượng 3-20 có dạng ctbAcnAAdAdGGccZU ZU ³³, skg (3-22) Lưu lượng thể tích ctbAcnAAdAdVVccZ Z ³³, s3m (3-23) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 9 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Trong các bài toán, khi vận tốc được nhắc đến thì đó là vận tốc trung bình Mối quan hệ giữa lưu lượng khối lượng và lưu lượng thể tích ]kgm[v]sm[V]sm[V]mkg[]skg[G3333 uU (3-24) 3.3.2 Đònh luật bảo toàn khối lượng biến thiên trong không gian khảo sát Giữa năng lượng và khối lượng có thể chuyển đổi qua lại theo biểu thức nổi tiếng của Albert Einstein 2cmE (3-25) Phương trình trên giải thích sự giảm khối trong phản ứng hạt nhân, trong nội dung môn học này không khảo sát phản ứng hạt nhân nên khối lượng được được xem là bảo toàn Khảo sát một không gian hở với 1 ngõ vào và 1 ngõ ra như minh họa, trong khoảng thời gian từ W đến W'W biến thiên khối lượng được khảo sát Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 10 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB ecvicvmmmm W'W W (3-26a) hay W'W' W'WW'Weicvcvmmmm (3-26b) Phương trình 3-26b lấy giới hạn 0oW', sẽ xác đònh được sự biến thiên khối lượng của hệ thống do dòng lưu động vào và ra khỏi không gian khảo sát trong một đơn vò gian eicvmmddm W (3-26c) Trong đó Wddmcv biến thiên khối lượng trong không gian khảo sát theo thời gian, skg im lưu lương khối lượng đi vào không gian khảo sát, skg em lưu lương khối lượng ra khỏi không gian khảo sát, skg Phương trình 3-26c có sự thay đổi ký hiệu như sau eiGGddG W, skg (3-26d) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 11 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Trường hợp tổng quát ¦ Wn1iiGddG, skg (3-27) Quy ước về dấu 0Gi! khi lưu chất đi vào không gian khảo sát 0Gi khi lưu chất ra khỏi không gian khảo sát Trường hợp hệ thống ổn đònh: 0ddG W,tổng lưu lượng dòng vào bằng tổng lưu lượng dòng ra ¦¦ ravàoGG, skg (3-28) 3.3.3 Công của dòng lưu động Năng lượng của dòng lưu động Công của dòng lưu động Không giống như hệ thống kín, đối với hệ thống hở thì lưu chất có sự chuyển dời vào và ra khỏi hệ thống o cần có lực tác động đẩy lưu chất Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 12 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Lực tác động lên lưu chất ApF , N (3-29) Và công tác động lên lưu chất (gọi là công lưu động) , J (3-30) ]m[VpLApLFW3lđ Khi xét trong một đơn vò thời gian, đoạn đường lưu chất dòch chuyển chính là vận tốc (lấy theo giá trò trung bình) Z{L ]sm[VpApFW3lđ Z Z , W (3-31) Biểu thức 3-31 có thể được biến đổi vp]skg[G]sm[VpW3lđu , W Hay công lưu động viết cho lưu lượng 1 kg/s: ]kgm[v]Pa[pw3lđu , kgJ (3-32) >@ >@vps/kgGws/kgGWlđlđ , W (3-33) Lưu ý: Theo quy ước về công, công đưa vào hệ thống mang dấu “-” Tuy nhiên, công lưu động không giống các loại công khác đã được đề cập, nó gắn liền với lưu lượng dòng lưu chất. Và thật sự nên “nhìn” công lưu động ở góc độ là năng lượng thuộc dòng lưu động Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 13 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Năng Lượng Của Dòng Lưu Động Dòng lưu chất lưu động bao gồm những thành phần năng lượng sau: xNội năng bản thân: u xKhả năng sinh công do áp suất: v.p xĐộng năng của dòng khi lưu động với vận tốc Z: 221Z xThế năng của dòng lưu động, tại vò trí khảo sát so với một mặt chuẩn chọn trước: g.z Như vậy dòng lưu động mang năng lượng elđ là: z.g21v.pue2lđZ , kgJ (3-34) Lưu ý: động năng và thế năng được xét trong hệ quy chiếu gắn liền với hệ thống 3.3.4 Enthalpy – Năng lượng nội tại của dòng lưu động Khối lưu chất ở một trạng thái nào đó khi chuyển động sẽ mang năng lượng trao đổi vpu , hai thành phần còn lại (động năng và thế năng của dòng) đôi khi bò bỏ qua Tổng số hai thành phần năng lượng trao đổi trên gọi là enthalpy. Enthalpy là thông số trạng thái. vpui , kgJ (3-35) vpuGiGI , J (3-36) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 14 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Trong trường hợp không có biến đổi pha, enthalpy là hàm của nhiệt độ và áp suất p,Tf, và lượng biến đổi xác đònh như sau dppidTTidiTp¸¹·¨©§ww¸¹·¨©§ww (3-37) Và nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp xác đònh như sau: p,T'fTicpp ¸¹·¨©§ww (3-38) Biểu thức trên được viết lại: dppidTcdiTp¸¹·¨©§ww (3-39) Trong trường hợp khí lý tưởng – như nội năng – enthalpy cũng là hàm của nhiệt độ và lượng biến thiên được tính theo biểu thức: dTcdip kgJ (3-40) Quan hệ giữa độ biến thiên enthalpy và nội năng (KLT) dukdTckdTcdivp (3-41) dTRudiTRupvui' (3-42) Và biểu thức năng lượng dòng lưu động 3-34 được viết lại: zg21ie2lđZ kgJ (3-43) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 15 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB 3.3.5 Đònh luật nhiệt động thứ I viết cho hệ hở Công trong hệ thống hở Trong trường hợp hệ thống hở, công được phân làm hai phần: x Công lưu động có liên quan đến dòng lưu chất lưu chuyển qua hệ thống. xThành phần còn lại gọi là công kỹ thuật: công có liên quan đến trục quay, sự dòch chuyển của bề mặt ranh giới, … Mối tương quan giữa công trong hệ hở và hệ kín dpvdvpdidudvpduwduqtt G G dpvdiq G kt'wdiq G G (3-44) Lưu ý: Biểu thức trên vẫn là đònh luật nhiệt động thứ nhất trong hệ kín, tuy nhiên nó nói lên rằng khi chuyển sang hệ hở thì biến đổi năng lượng liên quan đến enthalpy và công được xác đònh lại có liên quan đến tích số dpv Đònh luật nhiệt động thứ I viết cho hệ hở Như trên đã phân tích: công trong hệ thống hở là công kỹ thuật và giả sử hệ thống có tổng n ngõ cho lưu chất lưu động qua. Đònh luật bảo toàn năng lượng trong trường hợp này là: ktn1iilđiWdUe.GQ G G¦ W (3-45) Đònh luật bảo toàn khối lượng trong hệ thống hở có dạng: ¦ n1iiGdG skg (3-46) Lưu ý: Gi lấy dấu dương “+” nếu dòng đi vào hệ thống. Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 16 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB 3.3.6 Dạng tổng quát của đònh luật nhiệt động thứ nhất Trong các trường hợp trên, ta thiết lập phương trình cho hệ thống tónh nên biến đổi năng lượng của hệ thống chỉ là nội năng. Trường hợp tổng quát, ngoài biến thiên về nội năng , hệ thống còn biến thiên về động năng và thế năng (tính cho khối lượng cả hệ). Trong 3-10 và 3-45 ta thay dU bằng biểu thức sau: tđdEdEdUdE (3-47) Với hgMEM21Et2htđ Z ttWdEQ G G (3-48) ktn1iilđiWdEeGQ G G¦ (3-49) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 17 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB 3.3.7 Công kỹ thuật trong hệ thống hở Hệ thống nhiệt động được khảo sát thông thường là hệ thống tónh, và hoạt động ở chế độ ổn đònh. Giả sử ta xét hệ chỉ có một ngõ vào và một ngõ ra: xHệ tónh 0dhgMdE0dM21dEt2htđ Z xHệ ổn đònh eiGG0dU Phương trình 3-45 khi xét cho lượng chất 1 kg: kte2eei2iiw0zg21izg21iq G ¸¹·¨©§Z¸¹·¨©§ZG Hay ee2e2iiektzzg21iiqw ZZG G (3-50) Biểu thức 3-44 cho ta: kt'wdiq G G (3-51) Phương trình 3-50 và 3-51: dpv'wzzg21'wwktee2e2iktkt GZZG G (3-52) Trong trường hợp bỏ qua ảnh hưởng động năng và thế năng của dòng lưu động, 3-52 cho ta: dpv'wwktkt G|G (3-53) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 18 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB § 3.4. Các Quá Trình Nhiệt Động Cơ Bản Của Khí Lý Tưởng Các quá trình nhiệt động có đôi khi diễn ra với một trong những thông số trạng thái không thay đổi: xconst o quá trình đẳng tích v xconst o quá trình đẳng áp p xconst o quá trình đẳng nhiệt T xconst o quá trình đoạn nhiệt s Thật ra đây là trường hợp riêng của một quá trình tổng quát hơn, mà trong đó tất cả các thông số trạng thái (p, v, T, s) đều thay đổi – nhưng có quy luật – gọi là quá trình đa biến 3.4.1 Quá Trình Đa Biến Các nội dung cần thực hiện: a. Tìm phương trình đặc trưng của quá trình: vfp b.Tìm quan hệ p, v, T trong quá trình c.Xác đònh độ biến thiên nội năng, entanpi, entropi và năng lượng trao đổi d.Biểu diễn quá trình trên đồ thò: p-v và T-s 1. Đặc điểm của quá trình Hệ số biến đổi năng lượng là hằng số trong quá trình: constqdu G D (3-54) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 19 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB 2. Phương trình đặc trưng của quá trình Từ phương trình 3-9 và 3-44: ¯®G GG Gkttt'wdiqwduq (3-55) Với ¯® G Gdpv'wdvpwkttt (3-56) Nhiệt lượng trong trường hợp này được tính theo nhiệt dung riêng đa biến cn [)K.kg(kJ] – sẽ là hằng số trong trường hợp đa biến cụ thể: dTcqn G (3- 57) Trong trường hợp KLT: ¯® dTcdidTcdupv (3- 58) Thế 3-56, 3-57, 3-58 vào 3-55 ¯® dvpdTccdpvdTccvnpndvpdpvccccvnpn Đặt vnpnccccn (3-59) n số mũ đa biến, là thông số đặc trưng cho quá trình. Với 2 trạng thái bắt đầu và kết thúc quá trình đã cho, nhiệt lượng và công sẽ phụ thuộc vào giá trò n. 0pdpvdvndvpdpvn Lấy tích phân phương trình trên: 'const)vln(n)pln( Hay constvpn (3-60) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 20 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB [...]... sau: Năng Lượng Của Dòng Lưu Động § wi · ¨ ¸ © wT ¹ p § wi · cp dT ¨ ¸ dp © wp ¹T f ' T, p ( 3- 3 9) ( 3- 3 8) ( 3- 3 7) c p dT J kg i k c v dT k du u pv u R T di 'u R dT c p dT Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com elđ 15 of 32 ( 3- 4 3) ( 3- 4 2) ( 3- 4 1) ( 3- 4 0) Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB 1 i Z2 g z J kg 2 Và biểu thức năng lượng dòng lưu động 3- 3 4 được viết lại: di Quan hệ... quát pA, N FL pAL p V[m 3 ] , J ( 3- 3 0) ( 3- 2 9) F Z p A Z p V[m 3 s] , W p V[m 3 s] G[kg s] u p v , W G>kg / s@ w lđ G>kg / s@ p v , W p[Pa] u v[m 3 kg] , J kg ( 3- 3 3) ( 3- 3 2) ( 3- 3 1) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com 13 of 32 Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Lưu ý: Theo quy ước về công, công đưa vào hệ thống mang dấu - Tuy nhiên, công lưu động không giống các loại công... 32 Gw kt | Gw'kt ( 3- 5 3) ( 3- 5 2) ( 3- 5 1) ( 3- 5 0) Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Trong trường hợp bỏ qua ảnh hưởng động năng và thế năng của dòng lưu động, 3- 5 2 cho ta: Gw'kt Gw kt Phương trình 3- 5 0 và 3- 5 1: 1 2 2 Zi Ze g ze z e 2 Gq di Gw'kt Gq ie i i Biểu thức 3- 4 4 cho ta: Hay 1 2 1 2 § · § · Gq ¨ i i Zi g z i ¸ ¨ ie Ze g z e ¸ 0 Gw kt 2 2 © ¹ © ¹ Phương trình 3- 4 5... ( 3- 1 1) § wu · ¨ ¸ © wT ¹v f ' T, v ( 3- 1 4) ( 3- 1 3) ( 3- 1 2) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com dU 7 of 32 ( 3- 1 6) ( 3- 1 5) Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB G c v dT , kJ c v dT kJ kg G du du Lượng biến đổi nội năng khi nhiệt độ thay đổi, đối với khí lý tưởng được tính theo biểu thức sau: Trong trường hợp khí lý tưởng, do bỏ qua lực tương tác giữa các nguyên phân tử nên nội năng là hàm của nhiệt. .. 14 of 32 I G i G u p v , J i ( 3- 3 6) ( 3- 3 5) Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Tổng số hai thành phần năng lượng trao đổi trên gọi là enthalpy Enthalpy là thông số trạng thái Khối lưu chất ở một trạng thái nào đó khi chuyển động sẽ mang năng lượng trao đổi u p v , hai thành phần còn lại (động năng và thế năng của dòng) đôi khi bò bỏ qua 3. 3.4 Enthalpy – Năng lượng nội tại của dòng lưu động. .. – toanphong@gmail.com V Ac n ³ dG ³ U Z Lưu lượng thể tích G 9 of 32 dA c dA c ( 3- 2 3) ( 3- 2 2) ( 3- 2 1) Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB Ztb A c , m s 3 U Ztb A c , kg s Phương trình xác đònh lưu lượng khối lượng 3- 2 0 có dạng Ztb Trong thực tế tính toán thì chuyển sang sử dụng vận tốc trung bình theo biểu thức sau Khi chuyển động trong ống, do ma sát giữa các lớp chất lỏng nên vận tốc phân bố... liên quan đến trục quay, sự dòch chuyển của bề mặt ranh giới, … x Công lưu động có liên quan đến dòng lưu chất lưu chuyển qua hệ thống Trong trường hợp hệ thống hở, công được phân làm hai phần: Công trong hệ thống hở 3. 3.5 Đònh luật nhiệt động thứ I viết cho hệ hở n 1 M Z2 ht 2 Mgh i 1 17 of 32 ( 3- 4 9) ( 3- 4 8) ( 3- 4 7) Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB dE GWkt GQ dE GWtt Et dU dE đ dE t... lưu động ở góc độ là năng lượng thuộc dòng lưu động Wlđ wlđ Hay công lưu động viết cho lưu lượng 1 kg/s: Wlđ Biểu thức 3- 3 1 có thể được biến đổi Wlđ Khi xét trong một đơn vò thời gian, đoạn đường lưu chất dòch chuyển chính là vận tốc (lấy theo giá trò trung bình) L { Z Wlđ Và công tác động lên lưu chất (gọi là công lưu động) F Lực tác động lên lưu chất 1 2 Z 2 1 u p.v Z2 g.z , J kg 2 ( 3- 3 4) u... hay phân tử khí x Động năng chuyển động của các nguyên tử hay phân tử (tònh tiến, quay, dao động) – phụ thuộc nhiệt độ Các quá trình nhiệt động được khảo sát thông thường không liên quan đến phản ứng hạt nhân hay phản ứng hóa học, mà chỉ đơn thuần là sự trao đổi nhiệt lượng (truyền động năng) và công Vì vậy nội năng đề cập ở đây thực chất là nội nhiệt năng, gồm hai thành phần: ( 3- 1 8) dG U Zn dA... và lưu lượng thể tích Trong các bài toán, khi vận tốc được nhắc đến thì đó là vận tốc trung bình ( 3- 2 6b) ( 3- 2 6a) ( 3- 2 6c) Nguyễn toàn phong – toanphong@gmail.com dG dW 11 of 32 G i G e , kg s Chương III _ ĐL NĐ I & QT NĐ CB ( 3- 2 6d) lưu lương khối lượng ra khỏi không gian khảo sát, kg s me Phương trình 3- 2 6c có sự thay đổi ký hiệu như sau lưu lương khối lượng đi vào không gian khảo sát, kg s gian, kg . trường hợp đa biến cụ thể: dTcqn G ( 3- 57) Trong trường hợp KLT: ¯® dTcdidTcdupv ( 3- 58) Thế 3- 5 6, 3- 5 7, 3- 5 8 vào 3- 5 5 ¯® dvpdTccdpvdTccvnpndvpdpvccccvnpn. ( 3- 6 8) 12121212T/Tlogp/plogT/Tlnp/pln1nn ( 3- 6 9) Cũng có thể kết hợp 3- 6 7 với 3- 6 2: Từ 3- 6 2 122121211212ppTTvvvvTTpp Thế vào 3- 6 7 1212122112T/Tlogp/plogp/plogv/vlnp/plnn