Tóm tắt bài giảng phần Nhiệt - Nguyễn Minh Châu

Nội dung text: Tóm tắt bài giảng phần Nhiệt - Nguyễn Minh Châu

1. Toùm taét baøi giaûng phaàn Nhieät cuûa GVC :Nguyeãn – Minh - Chaâu Để nghiên cứu chuyển động nhiệt người ta dùng 2 phương pháp: - Phương pháp thống kê: Ứng dụng trong vật lý phân tử:dựa trên cấu tạo phân tử các chất dùng ff thống kê phân tích các quá trình xảy ra trong nó để tìm quy luật chung cùa cả tập hợp phân tử và giải thích các tính chất cùa vật,hiểu sâu sắc bản chất hiện tượng.(phức tạp) - Phương pháp nhiệt động: Ứng dụng trong nhiệt động học nghiên cứu điều kiện chuyển hóa năng lượng về mặt định lượng.(đơn giản) Chương I: Động học phân tử khí. I.1.Khái niệm cơ bản: 1.Thông số trạng thái:1 số đại lượng vật lý đặc trưng của trạng thái. Thông số trạng thái khí lý tưởng là p,V,T F 2 2. Áp suất: p = (N/mP ):LP ực nén vuông góc lên 1 đơn vị diện tích thành bình. ΔS 2 1 Pa = 1 N/mP .P 4 2 1 at = 736 mmHg = 9,81.10P P N/mP .P 4 2 1 atm = 760 mmHg = 10,13.10P P N/mP .P 3. Nhiệt độ: đặc trưng cho mưc độ chuyển động hổn loạn các phân tử của các vật. 0 0 0 t P CP , t P FP , T P KP 0 0 T P KP = t P CP + 273 . m 4. Phương trình trạng thái khí lý tưởng: pV = RT . μ 2 3 0 3 0 p (N/mP ),P V (mP )P , m (Kg) , μ (Kg):khối lượng 1 Kmol , m/μ: số Kmol , T (P K)P , R = 8,31.10P P (J/Kmol.P K)P 3 0 3 0 p (at), V (mP )P , m (Kg) , μ (Kg):khối lượng 1 Kmol , m/μ: số Kmol , T (P K)P , R = 0,0848 (mP .at/Kmol.P P K)P I.2. Động học phân tử khí và phRương RtRrình Rcơ bản của động học phân tử (P252, P130) 1. Thuyết động học phân tử khí lý tưởng: Dựa vào các điều kiện thực nghiệm, người ta đã xây dựng thuyết động học phân tử gồm các giả thuyết sau: a/ Các chất khí có cấu tạo gián đoạn, gồm rất nhiều phân tử khí. b/ Các phân tử chất khí chuyển động hỗn loạn không ngừng. Khi chuyển động chúng va chạm vào nhau và va chạm vào thành bình. c/ Cường độ chuyển động phân tử biểu hiện ở nhiệt độ. Khi nhiệt độ càng cao thì chuyển động của phân tử càng mạnh. Nhiệt độ tuyệt đối tỷ lệ với động năng trung bình của phân tử khí. d/ Kích thước của các phân tử coi như rất nhỏ so với khoảng cách của chúng nên một số trường hợp ta bỏ qua kích thước của phân tử, coi như là 1 chất điểm. e/ Các phân tử không tương tác với nhau, trừ lúc va chạm. Sự va chạm giữa các phân tử và phân tử với thành bình tuân theo qui luật va chạm hoàn toàn đàn hồi (động lượng và động năng được bảo toàn) 2. Phương trình cơ bản của động học phân tử khí lý tưởng (P164-166, P131-133) Xét phân tử khí đơn nguyên tử va chạm vào thành bình: r r mϑ = mϑ' r r Δpr = mϑ'−mϑ ⇒ Chiếu lên phương x: − mϑ − mϑ = −2mϑ = F.Δt ⇒ 2 Áp suất trên thành bình: P = n W 3 0 đ n N 0 noB B : mật độ phân tử khí: n = = (số phân tử khí có trong 1 đơn vị thể tích) 0 v V 1 2 W đ = mϑ : động năng tịnh tiến trung bình 2 3. Hệ quả: a/ Động năng tịnh tiến trung bình: 1 2 3 −23 0 26 W đ = mϑ = K .T KB B : hằng số Boltzman=1,38.10P P J/P KP , N0B =6,023.10B P P pt khí(Kmol) 2 2 B 1
2. Toùm taét baøi giaûng phaàn Nhieät cuûa GVC :Nguyeãn – Minh - Chaâu ΔU = A + Q = 0 Nếu hệ cô lập chỉ có 2 vật A và B trao đổi nhiệt với nhau: Q = QAB B + QBB = 0 => QB B = − QBA B Nhiệt lượng vật này tỏa ra thì bằng nhiệt lượng vật kia thu vào. b/ Hệ là 1 máy làm việc tuần hoàn theo chu trình (quá trình kín) ΔU = 0 = A + Q => A = − Q Kết luận: Hệ nhận công thì tỏa nhiệt bằng với công đã nhận và ngược lại. II.3. Ứng dụng nguyên lý I để khảo sát các quá trình đặc biệt. 1. Trạng thái cân bằng và quá trình cân bằng: a/ Trạng thái cân bằng của hệ là tạng thái không biến đổi theo thời gian và tính bất biến đó không phụ thuộc vào quá trình của ngoại vật. b/ Quá trình cân bằng là 1 chuỗi các trạng thái cân bằng liên tiếp nhau. p 2. Quá trình đẳng tích: V = hs ⇒ = hs (tỷ lệ thuận) (phương trình của quá trình): p tỉ lệ thuận với T T P P V 2 2 1 2 1 1 V T T 2 2 A = ∂A = − p.dV = 0 12 ∫∫ 1 1 2 m 2 m Q = ∂Q = C dT = C (T − T ) 12 ∫∫V V 2 1 1 μ 1 μ U 2 m i 2 m i ΔU = dU = R dT = R.(T − T ) ∫∫ 2 1 U1 μ 2 1 μ 2 i ΔU = A + Q = Q ⇒ C = R 12 12 12 V 2 Kết luận: nhận nhiệt và nội năng tăng => đây là quá trình hơ nóng đẳng tích. - Nếu chiều mũi tên ngược lại: tỏa nhiệt, nội năng giảm => quá trình làm lạnh đẳng tích. V 3. Quá trình đẳng áp: p = hs ⇒ = hs : ( V,T tỉ lệ thuận) T V P P 2 1 2 1 2 1 2 V 2 V m T T A = ∂A = − p .dV = p(V −V ) = R(T − T ) 12 ∫∫ 1 2 2 1 1 V1 μ 2 m 2 m Q = ∂Q = C dT = C (T − T ) 12 ∫∫p p 2 1 1 μ 1 μ U 2 m i 2 m i ΔU = dU = R dT = R.(T − T ) ∫∫ 2 1 U1 μ 2 1 μ 2 3
3. Toùm taét baøi giaûng phaàn Nhieät cuûa GVC :Nguyeãn – Minh - Chaâu Đẳng tích p A12B B = 0 m m i i = hs Q = C (T − T ) ΔU = R(T − T ) C = R V = hs T 12 μ V 2 1 μ 2 2 1 V 2 Đẳng áp V A = p(V −V ) m m i i + 2 = hs 12 1 2 Q = C (T − T ) ΔU = R(T − T ) C = R p = hs T m 12 μ p 2 1 μ 2 2 1 P 2 A12 = R(T2 − T1 ) μ Đẳng pV = hs m V Q = −A ΔU = 0 Q = −A A = RT.ln 1 12 12 12 12 nhiệt 12 μ V T = hs 2 Đoạn pV γ = hs nhiệt γ −1 P V − P V Q12B B = 0 m i i + 2 TV = hs 2 2 1 1 ΔU = R(T − T ) γ = Q = 0 A12 = 2 1 1−γ γ −1 μ 2 i Tp γ = hs 5