Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 8: Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học - Đỗ Ngọc Uấn

Nội dung text: Bài giảng Vật lý đại cương - Chương 8: Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học - Đỗ Ngọc Uấn

1. Ch−ơng 8 Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học Bμi giảng Vật lý đại c−ơng Tác giả: PGS. TS Đỗ Ngọc Uấn Viện Vật lý kỹ thuật Tr−ờng ĐH Bách khoa Hμ nội
2. 2. Công vμ nhiệt: Khối khí đẩy pít tông -> sinh công -> nội năng giảm -> trao đổi năng l−ợng; Nén: nhận công. •Nung nóng khối khí, giữ V=const ->Chuyển động hỗn loạn tăng ->T tăng ->trao đổi năng l−ợng: nhận nhiệt. •Sự t−ơng đ−ơng giữa công vμ nhiệt: 4,18j 1calo Công vμ nhiệt lμ những đại l−ợng đo mức độ trao đổi năng l−ợng. Chúng không phải lμ năng l−ợng. Chúng không phải lμ hμm trạng thái mμ lμ hμm của quá trình.
3. A, Q -Công vμ nhiệt hệ nhận đ−ợc. => A’=-A, Q’=-Q Công vμ nhiệt hệ sinh & toả ra. • Hệ đứng yên thì W=U (nội năng) • => Trong quá trình biến đổi, độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công vμ nhiệt hệ nhận đ−ợc trong quá trình đó: ΔU = U2-U1= A+Q Đối với quá trình biến đổi vô cùng nhỏ: dU = δA + δQ
4. 3. Hệ quả của nguyên lý thứ nhất nhiệt Động Lực học: ‚ Không tồn tại động cơ vĩnh cửu loại I: Giả sử hệ thực hiện một chu trình kín vμ trở lại trạng thái ban đầu; Tức U2=U1-> ΔU = 0 => A=-Q hay -A = Q; Nh− vậy hệ nhận công thì toả nhiệt, sinh công thì phải nhận nhiệt. ƒ Trong một hệ cô lập gồm 2 vật trao đổi nhiệt, nhiệt l−ợng do vật nμy toả ra bằng nhiệt l−ợng do vật kia thu vμo: ΔU = 0 => Q1 =-Q2.
5. b. Công mμ hệ nhận đ−ợc trong quá trình CB áp suất tác dụng lên pít tông F p = F/S dl δA = -pdV Công hệ nhận đ−ợc trong quá trình V1=> V2 2 V2 p p A=∫∫ dA =pdV − 2 A>0 1 A<0 1 V1 2 A bằng diện tích d−ới 1 V2 V1V V1 V2V đ−ờng cong. Nén Giãn Trong chu trình A bằng tổng đại số Agiãn+Anén
6. 2. Quá trình đẳng tích • V= const p •P/T = const (ĐL Gay-Lussac) 2 p p1 p2 1 = = •Công A= p(V -V )=0 T T1 T2 1 2 3 • =>ΔU = Q m iR V • iếnB thiên nội năng:ΔU = ΔT μ 2 m Q = CTΔ •Nhiệt nhận đ−ợc: μ v iR TTTΔ =2− 1 C = v 2
7. 4. quá trình đẳng nhiệt p V =p V =pV • T=const =>T =T =T 1 1 2 2 1 2 p 3 • pV=const (ĐL Boyle-Mariotte) p1 1 •ΔU=0 => A=-Q hay Q=-A p2 2 • Công nhận đ−ợc: v1 v2 v v2 v2 dV p=p V /V A= −pdV =p − V 1 1 ∫ ∫ 1 1 V v1 v1 V2 m V2 m V1 A= p −1 V 1 ln= −RT ln = RT ln V1 μ V1 μ V2 m V QA= − =RT ln2 μ V1
8. δQ=0->pVγ =const T=const->pV=const p Đoạn nhiệt dốc hơn Trong QT đẳng nhiệt: p↓ doV↑ • Về mặt toán học: hay p↑do V↓ PVγ = const & γ>1 v •Về ph−ơng diện vật lý: Trong QT đoạn nhiệt p↓ do V↑ & T↓ còn khi p ↑ do V ↓ & T ↑ • Độ biến thiên nội năng m iR ΔU = ΔT trong QT đoạn nhiệt: μ 2 Công mμ hệ nhận đ−ợc trong QT đoạn nhiệt: