Tóm tắt bài giảng phần Nhiệt (Tiếp) - Nguyễn Minh Châu

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

1. Tóm tắt bài giảng phần Nhiệt của GVC :Nguyễn – Minh - Châu CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC • Thiếu sót của Nguyên lý I: Trong NLI không cho ta biết chiều diễn biến thực tế của quá trình, chất lượng nhiệt và công trong quá trình chuyển hóa: Công có thể hoàn toàn biến thành nhiệt, còn nhiệt không thể nào hoàn toàn biến thành công. III.1. Quá trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch 1. Quá trình thuận nghịch: Là quá trình khi tiến hành theo chiều ngược lại thì nó đi qua tất cả các trạng thái trung gian như chiều thuận. Đó là quá trình lý tưởng, không có ma sát và môi trường xung quanh không bị 1 sự biến đổi nào cả. Đường biểu diễn là đường liên tục: 2 .Quá trình không thuận nghịch: Là quá trình khi tiến hành theo chiều ngược lại, nó không đi qua tất cả các trạng thái trung gian như chiều thuận. Đó là quá trình thực tế, có ma sát và môi trường xung quanh bị sự biến đổi. Đường biểu diễn là đường đứt quãng: - - - - - - - - - - III.2. Máy nhiệt 1. Định nghĩa: Máy nhiệt là 1 hệ làm việc tuần hoàn (theo 1 chu trình) biến đổi nhiệt thành công hoặc biến đổi công thành nhiệt, làm việc ở 2 nguồn: T1 nóng, T2 lạnh. Máy nhiệt được chia làm 2 loại: động cơ nhiệt và máy làm lạnh. T1 Q A MN Q A T2 2. Động cơ nhiệt: a/ Định nghĩa: là máy nhiệt biến nhiệt thành công, bằng cách: “Nhận nhiệt từ nguồn nóng Q1, nhả nhiệt ra nguồn lạnh Q’2 để cung cấp ra ngoài 1 công A’”. A' b/ Hiệu suất động cơ nhiệt: η = Q 1 T1 Chu trình kín: ΔUAQQ = 0 = +1 + 2 Q1 = −AQQ''+1 − 2 A’ ⇒AQQ'' =1 − 2 ĐCN A''QQ− Q' ⇒η = = 1 2 =1 −2 <1 Q’2 Q1 Q1 Q1 T2 3. Máy lạnh: a/ Định nghĩa: là máy nhiệt biến công thành nhiệt, bằng cách: “Nhận 1 công A để lấy nhiệt từ nguồn lạnh Q2 , nhả nhiệt ra nguồn nóng Q’1”. Q b/ Hệ số làm lạnh: ε = 2 A 1
2. Tóm tắt bài giảng phần Nhiệt của GVC :Nguyễn – Minh - Châu • Xét máy lạnh: (chiều mũi tên ngược chiều kim đồng hồ) ⎧Q14 = 0 ⎪ V ⎪ m 3 Q43 = RT2 .ln> 0 = Q2 ⎪ μ V4 ⎨ Q = 0 ⎪ 32 ⎪ m V1 m V2 ⎪Q21 = RT1.ln< 0 =QQQ '1 ⇒ 1 = −'1 = RT1 .ln ⎩ μ V2 μ V1 Q T ⇒ε = 2 = 2 QQ'1− 2 TT1− 2 2. Định lý Carnot: - Hiệu suất của tất cả các động cơ thuận nghịch chạy theo chu trình Carnot có cùng nguồn nóng và nguồn lạnh đều bằng nhau, không phụ thuộc vào tác nhân cũng như cách chế tạo máy. - Hiệu suất động cơ thuận nghịch nhỏ hơn hay bằng hiệu suất Carnot thuận nghịch ηtn ≤ ηtnC - Hiệu suất động cơ không thuận nghịch nhỏ hơn động cơ thuận nghịch ηotn ≤ ηtn Từ định lý Carnot ta rút ra những kết luận quan trọng sau: • Nhiệt không thể hoàn toàn biến thành công (vì hiệu suất < 1) • Hiệu suất động cơ nhiệt càng lớn khi nhiệt độ của nguồn nóng càng tăng và nhiệt độ của nguồn lạnh càng giảm. ™ Tóm tắt: A' Q'2 T2 •ηC = =1 − =1 − Q1 Q1 T1 Q2 Q2 T2 •ε C = = = A QQ'1− 2 TT1− 2 •ηtnC f ηtn f ηotn III.5 Biểu thức định lượng NL II NĐH: η0tnp η tn ≤ ηCtn • Đối với nhiệt gồm 2 nguồn nhiệt: T Q' T Q' Q Q 1−2 ≥ 1 −2 ⇒2 ≤2 ⇒1 +2 ≤ 0 T1 Q1 T1 Q1 T1 T2 • Đối với nguồn nhiệt rời rạc: ⎛ Q ⎞ ⎧ = : chu trình thuận nghịch ⎜ i ⎟ ≤ 0 ∑⎜ ⎟ ⎨ < : chu trình không thuận nghịch ⎝ Ti ⎠ ⎩ • Đối với nguồn nhiệt liên tục: δQ ∫ ≤ 0 T 1 ¾ Xét 1 chu trình thuận nghịch: gồm 2 quá trình thuận nghịch: δQ δQ δQ a ∫= ∫ + ∫ = 0 T 1a 2 T 2b 1 T δQ δQ δQ ⇔ = − = b ∫T ∫T ∫ T 1a 2 2b 1 1b 2 2 3
3. Tóm tắt bài giảng phần Nhiệt của GVC :Nguyễn – Minh - Châu ™ Tóm tắt: Q •i ≤ 0 ⎧ : quá trình không thuận nghịch • Đối với hệ không cô lập: chu trình thuận nghịch δQ ⎧ ΔS > 0 : nhận nhiệt ΔS = ⎪ T ⎨ ΔS : quá trình không thuận nghịch • Nếu ΔS > 0 : nguyên lý tăng entropy 2.7 Tính độ biến thiên entropy 2.7.1 Đối với khí lý tưởng: δQ a/ Quá trình đoạn nhiệt: δQS=0 ⇒ Δ = = 0 T b/ Quá trình bất kỳ: m T2 m V2 SSS2− 1 = Δ = CV ln + R ln μ T1 μ V1 m P2 m V2 ΔS = CV ln + CP ln μ P1 μ V1 2.7.2 Đối với 1 chất bất kỳ (khí, hơi, lỏng, rắn) a/ Chất nhận hay nhả nhiệt (chất thay đổi nhiệt độ) ∂Q = mc.dT m: khối lượng chất (kg) δQ dT ⇒ ΔS = = mc c: nhiệt dung riêng chất ∫T ∫ T T ΔS = mc.ln 2 T1 b/ Đối với 1 chất bất kỳ chuyển pha: T = hs δQ Q ⎧Q= mL ΔS =∫ = ⎨ T T ⎩Q= mλ T: nhiệt độ chuyển pha λ: Nhiệt nĩng chảy L: Nhiệt hĩa hơi 5