Nhiệt động lực học - Chương 6

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 VI

Là chất có thành phần hóa học đồng nhất và ổn định trong suốt quá trình khảo sát

Hỗn hợp đồng nhất của nhiều chất với điều kiện là thành phần hóa học của nó không bị biến đổi

Nhưng không khí trong quá trình hóa lỏng thì không (bởi vì các thành phần của không khí ngưng tụ ở nhiệt độ khác nhau ứng với áp suất đã cho

được tách ra khỏi pha khác bằng bề phân pha Chất thuần khiết tồn tại ở các pha khác nhau phụ thuộc vào mức năng lượng

áp suất hằng số khi được cung cấp thêm năng lượng bằng nhiệt lượng – ví d đ

Trạng thái hơi chiếm năng lượng nhiều nhất Quá trình biến đổi pha thì nhiệt độ không thay đổi

Các phân tử được giữ cố định trong một mạng cấu trúc tinh thể, lực hấp dẫn giữa các phân tử ra

vượt quá mức, và nhóm phân tử bắt đầu bị phá vỡ Đây là sự bắt đầu của quá trình nóng chảy

Các phân tử chuyển động tự do xung quanh các phân tử khác, nhưng

Khoảng cách giữa các phân tử thông thường tăng rất ít khi biến đổi từ rắn sang lỏng (nhưng nước là một ngoại lệ)

§ 6.3.

Quá Trình Biến Đổi Pha Của Chất Thuần Khiết

o C và áp

tăng lên, chất lỏng giãn nở nhẹ và như vậy thể tích riêng tăng lên cũng rất nhẹ

lượng thêm vào này được sử dụng thực hiện sự chuyển pha – trên bề mặt một số phân tử nước tách khỏi lực liên kết của các phân tử khác để chuyển sang trạng thái hơi – pha hơi

o C khi diễn ra sự chuyển pha,

o C nên nhiệt

tồn tại trong hệ thống – trạng thái 3 – được gọi là

lệch về khối lượng riêng nên pha lỏng luôn nằm ở phía trên, bề mặt phân pha là mặt phẳng nằm ngang

Nhiệt lượng được cung cấp tiếp tục Quá trình chuyển pha kết thúc khi lượng lỏng

trạng thái khí – biến đổi trạng thái khi được cung cấp thêm nhiệt lượng là tăng nhiệt độ

o C –

Lưu y

o C gọi là nhiệt độ chuyển pha hay

Trạng thái hơi bão hòa ẩm 3 là sự hòa trộn của hai trạng thái – lỏng ở nhiệt độ bão hòa 2 và hơi ở nhiệt độ bão hòa 4

Lỏng ở nhiệt độ sôi gọi là lỏng sôi

vì nó bắt đầu biến thành lỏng nếu lấy nhiệt lượng ra khỏi hệ thống hay làm lạnh, thường gọi

thể của hỗn hợp lỏng – hơi bão hòa được xác định theo tỷ lệ khối lượng hơi trong hỗn hợp

Nhiệt độ bão hòa và áp suất bão hòa Nhiệt độ sôi của nước (chất thuần khiết nói chung) phụ thuộc vào áp

T bh

P bh

Đồ Thị Trạng Thái Của Quá Trình Biến Đổi Pha

tích riêng của lỏng bão hòa cũng lớn hơn, và thể tích riêng của hơi bão hòa thì nhỏ hơn Do đó đường nằm ngang nối các trạng thái lỏng bão hòa và hơi bão hòa cũng nhỏ hơn, và cuối cùng nó trở thành 1 điểm Điểm này được gọi là

Điểm tới hạn

hòa không thể phân biệt được Nhiệt độ, áp suất và thể tích riêng ở điểm này được gọi tương ứng là nhiệt độ tới hạn

T cr

P cr

v cr

Tc

Pc

¸ ¹

¨ ©

H2

N2

O2

H2

dưới cái vòm (nối bởi đường lỏng sôi và đường hơi bão hòa khô) được gọi là

o C Nước ở trạng thái này tồn

cung cấp thêm nhiệt lượng ta duy trì nhiệt độ không đổi Khi đạt đến áp suất bão hòa (0,4762 MPa) thì nước bắt đầu sôi Trong quá trình sôi áp suất và nhiệt độ giữ không đổi, thể tích tăng nhanh Khi lượng lỏng hóa hơi hoàn toàn thì tiếp tục giảm áp suất và duy trì nhiệt độ, thể tích tăng

6.4.3

thuần khiết đều tồn tại đồng thời, trạng thái này trên đồ thị gọi là trạng thái ba thể Trên đồ thị khối p-v-T thì trạng thái ba thể có cùng nhiệt độ và áp suất, thể tích khác nhau gọi là

6.4.4

Dưới đây là thông số điểm

phức tạp để có thể biểu diễn bằng những phương trình Do đó, các thông số nhiệt động thường được trình bày ở dạng bảng

hạn chế ở những bảng này): các bảng hơi nước, các bảng không khí, bảng các loại môi chất dùng trong chu trình lạnh (R-12 , R-22 , R-134a, )

kê nhiều hơn một bảng Thực sự, các bảng trình bày cho vùng hơi quá nhiệt, vùng lỏng chịu nén và vùng hỗn hợp lỏng-hơi bão hòa

Lưu ý Để xác định trạng thái của chất thuần khiết thì cần phải biết 2 thông

Tf

Tg

hòa khô Do áp suất và nhiệt độ phụ thuộc nhau trên đường bão hòa nên bảng bão hòa được tra theo nhiệt độ hoặc áp suất

(vg

ù dụng thực tế thường không giống với số liệu sẵn có trong bảng, do đó cần phải biết cách nội suy các số liệu từ bảng Đôi khi trong bảng không cho giá trị nội năng, lưu ý biểu thức

thì đoạn nằm ngang giảm, điều này thể hiện ẩn nhiệt hóa hơi giảm khi áp suất tăng

Điểm quan trọng! Trong các hỗn hợp bão hòa,

ù đồng nhất, và có khái niệm khối lượng riêng hay thể tích riêng

vx

vx

-Tx

Ta có:

hòa, các giá trị tính toán phải nằm giữa các trạng thái lỏng sôi và hơi bão hòa Nếu không, kiểm tra lại kết quả tính toán!

động ở vùng chất lỏng chịu nén, lý do là các tính chất nhiệt động của chất lỏng chịu nén gần như độc lập với áp suất (

cp

chịu nén bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhiều hơn ảnh hưởng bởi áp suất Tổng quát, chất lỏng chịu nén được mô tả bởi:

§ 6.6.

6.6.3

§ 6.7.

wkt

1

1