Nội dung

CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.1. Cơ sở lý thuyết và các bước khảo sát * Cơ sở lý thuyết để khảo sát các quá trình nhiệt động - Phương trình trạng thái của các chất khí: p.v = R.T - Phương trình định luật nhiệt động thứ nhất dq = du + p.dv = du + dl dq = di – v. dp = di + dlkt Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.1. Cơ sở lý thuyết và các bước khảo sát * Các bước khảo sát một quá trình nhiệt động - Nêu định nghĩa và ví dụ về quá trình - Viết phương trình của quá trình - Biểu thị quá trình trên đồ thị p – v và T-s - Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số ở trạng thái đầu và cuối của quá trình -Xác định độ biến thiên nội năng u, biến thiên entanpi i - Xác định công do môi chất thực hiện l, lck - Xác định biến thiên entropi s By - Xác định hệ số biến hoá năng lượng  = u/qPresented Kỹ thuật nhiệt Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.1. Quá trình đẳng tích * Định nghĩa: Quá trình đẳng tích là quá trình xảy ra trong điều kiện thể tích không đổi: v = const, dv = 0 * Phương trình của quá trình đẳng tích p const T * Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.1. Quá trình đẳng tích * Quan hệ giữa các thông số của trạng thái đầu và cuối quá trình p2 T2 v2 v1 ,  p1 T1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv. dT u Cv .(T2  T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp. dT i C p .(T2  T1 ) Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.1. Quá trình đẳng tích * Công thay đổi thể tích: Do thể tích không đổi nên công thay đổi thể v2 tích bằng 0 l  p.dv 0 v1 * Công kỹ thuật p2 p2 lkt   v.dp  v dp v( p1  p2 ) R (T1  T2 ) p1 p1 * Biến thiên entropi: 2 2 Cv .dT dq T2 P2 s   Cv . ln Cv . ln T 1 T T1 P1 nhiệt Kỹ thuật 1 Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.1. Quá trình đẳng tích * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q u  l12 u Cv .(T2  T1 ) * Tính hệ số biến đổi năng lượng  u 1 q Hệ số  = 1 điều đó chứng tỏ trong quá trình đẳng tích toàn bộ nhiệt năng cung cấp cho chất môi giới đều biến thành nội năng mà không hề sinh công Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.2. Quá trình đẳng áp * Định nghĩa: Quá trình đẳng áp là quá trình xảy ra trong điều kiện áp suất không đổi: p = const * Phương trình của quá trình đẳng áp v const T * Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.2. Quá trình đẳng áp * Quan hệ giữa các thông số của trạng thái đầu và cuối quá trình v2 T2 P2 P1 ,  v1 T1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv. dT u Cv .(T2  T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp. dT i C p .(T2  T1 ) Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.2. Quá trình đẳng áp * Công thay đổi thể tích: v2 l  p.dv  p(v2  v1 ) R (T2  T1 ) v1 * Công kỹ thuật p2 lkt   v.dp 0 p1 * Biến thiên entropi: 2 T2 C p .dT dq T2 v2 s    C p . ln C p . ln T T1 T T1 v 1 Kỹ thuật1nhiệt Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.2. Quá trình đẳng áp * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q i  lkt i C p .(T2  T1 ) * Tính hệ số biến đổi năng lượng u Cv 1    1 q Cp k Hệ số  < 1 điều đó chứng tỏ trong quá trình đẳng áp nhiệt lượng cung cấp cho chất môi giới một phần biến thành nội năng phần còn lại sinh công tác động lên môi trường Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.3. Quá trình đẳng nhiệt * Định nghĩa: Quá trình đẳng nhiệt là quá trình xảy ra trong điều kiện nhiệt độ không đổi: T = const * Phương trình của quá trình đẳng nhiệt pv const or A p v * Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.3. Quá trình đẳng nhiệt * Quan hệ giữa các thông số của trạng thái đầu và cuối quá trình p2 v1 T2 T1 ,  p1 v 2 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv. dT u Cv .(T2  T1 ) 0 * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp. dT i C p .(T2  T1 ) 0 Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.3. Quá trình đẳng nhiệt * Công thay đổi thể tích: V2 V2 dv v2 l  p.dv R.T  RT ln v v1 V1 V1 * Công kỹ thuật p2 p2 dp P1 lkt   v.dp  RT  RT ln l p P2 p1 p1 * Biến thiên entropi: 2 v2 dq dv v2 p1 s  R  R. ln R. ln T v v1 p2 nhiệt 1 v1 Kỹ thuật Presented By Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.3. Quá trình đẳng nhiệt * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q l lkt * Tính hệ số biến đổi năng lượng  u 0 q Hệ số  = 0 điều đó chứng tỏ trong quá trình đẳng nhiệt, nhiệt năng cung cấp cho chất môi giới biến đổi hoàn toàn thành công tác động lên môi trường Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.4. Quá trình đoạn nhiệt * Định nghĩa: Quá trình đoạn nhiệt là quá trình xảy ra trong điều kiện không có trao đổi nhiệt giữa môi chất và môi trường bên ngoài : dq=0 * Phương trình của quá trình đẳng tích Theo phương trình định luật thứ nhất: dq du  pdv dq di  vdp Phương trình đoạn p.v k const nhiệt p A / vk hay Cv .dT  pdv C p .dT vdp Cp v.dp  k Cv p.dv  dp dv k k 0 ln( p.v ) const p v Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.4. Quá trình đoạn nhiệt * Biểu diễn trên đồ thị p-v và T-s -Trên đồ thị p-v quá trình diễn ra theo dạng hàm mũ âm, tiệm cận hai trục toạ độ. - Trên đồ thị T-s có dạng đoạn thẳng đứng. - Quá trình đoạn nhiệt thực chất là quá trình đẳng entropi, s=const Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.4. Quá trình đoạn nhiệt * Quan hệ giữa các thông số của trạng thái đầu và cuối quá trình p2 v1 k  T2  ( )   p1 v2  T1  k k1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv. dT u Cv .(T2  T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp. dT i C p .(T2  T1 ) Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.4. Quá trình đoạn nhiệt * Công thay đổi thể tích: Do q=0 l  u Cv (T1  T2 ) * Công kỹ thuật: Do q=0 lkt  i C p (T1  T2 ) * Biến thiên entropi: s 0 Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.4. Quá trình đoạn nhiệt * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình q 0 * Tính hệ số biến đổi năng lượng  u  q Do q=0 nên l12 = -u từ đó suy ra, công trong quá trình đoạn nhiệt được sinh ra do biến đổi nội năng chất môi giới Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Định nghĩa: Quá trình đa biến là quá trình mà nhiệt dung riêng của môi chất trong quá trình đó không thay đổi: Cn = const * Phương trình của quá trình đa biến Gọi Cn là nhiệt dung riêng của môi chất trong quá trình đa biến dq Cv .dT  pdv Cn .dT (Cn  Cv ).dT  pdv dq C p .dT  vdp Cn .dT (Cn  C p ).dT  vdp dq dv  n. 0 p v  ln( p.v n ) const Cn  C p Cn  C p v.dp  C n  Cv p.dv C n  Cv Chỉ số đa biến của quá trình p.v n const Phương trình của quá trình đa biến n Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Quan hệ giữa các thông số của trạng thái đầu và cuối quá trình p2 v1 n  T2  ( )   p1 v2  T1  n n 1 * Biến thiên nội năng: Đối với khí lý tưởng: du = Cv. dT u Cv .(T2  T1 ) * Biến thiên entanpi: Đối với khí lý tưởng: di = Cp. dT i C p .(T2  T1 ) Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CHƯƠNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Công thay đổi thể tích: l q  u Cn (T2  T1 )  Cv (T2  T1 ) 1 k l Cv . .(T2  T1 ) n 1 * Công kỹ thuật: n(1  k ) lkt (Cn  C p ).(T1  T2 ) Cv . .(T2  T1 ) n 1 * Biến thiên entropi: 2 T2 dq Cn dT T2 n k T2 s   Cn . ln Cv . . ln By T T1 T T1 n  Presented 1 T1 1 ệt Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Nhiệt lượng chất môi giới nhận được trong quá trình n k q Cn .(T2  T1 ) Cv . .(T2  T1 ) n 1 * Tính hệ số biến đổi năng lượng u Cv (T2  T1 ) Cv n 1     q Cn (T2  T1 ) Cn n  k Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Xác định chỉ số n - Xác định chỉ số đa biến theo các thông số trạng thái. Từ phương trình quá trình đa biến p2 ln p1 n v1 ln v2 Tương tự có thể xác định n theo tỷ số giữa các nhiệt độ và tỷ số p2/ p1 hoặc v2/v1 Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Xác định chỉ số n - Xác định chỉ số đa biến theo q, l12 và k q n  (1  k )  k l * Tính tổng quát của quá trình đa biến. Từ phương trình p.vn = const - Khi n = +; ta có v = const  quá trình đẳng tích - Khi n=0; p = const  quá trình đẳng áp - Khi n = 1; pv = const (hay T= const)  quá trình đẳng nhiệt - Khi n = k; pvk = const  quá trình đoạn nhiệt Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Xác định chỉ số n - Xác định chỉ số đa biến theo q, l12 và k q n  (1  k )  k l * Tính tổng quát của quá trình đa biến. Từ phương trình p.vn = const - Khi n = +; ta có v = const  quá trình đẳng tích - Khi n=0; p = const  quá trình đẳng áp - Khi n = 1; pv = const (hay T= const)  quá trình đẳng nhiệt - Khi n = k; pvk = const  quá trình đoạn nhiệt Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Xác định chỉ số n - Xác định chỉ số đa biến theo q, l12 và k q n  (1  k )  k l * Tính tổng quát của quá trình đa biến. Từ phương trình p.vn = const - Khi n = +; ta có v = const  quá trình đẳng tích - Khi n=0; p = const  quá trình đẳng áp - Khi n = 1; pv = const (hay T= const)  quá trình đẳng nhiệt - Khi n = k; pvk = const  quá trình đoạn nhiệt Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt CHƯƠNG : CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 3.2. Các quá trình nhiệt động của khí lý tưởng 3.2.5. Quá trình đa biến * Đồ thị p-v, T-s Presented By Kỹ thuật nhi Harry Mills / PRESENTATIONPRO ệt