- Nguyên lí thứ 2 đối với chu trình Carnot - Định lí Carnot. - Sự phụ thuộc của suất căng mặt ngoài vào nhiệt độ ...12. - Dựa vào nguyên lí I của Nhiệt động lực học nó xem xét đặc điểm của một số quá trình Nhiệt động lực học. - Nguyên lí I không xem xét vấn đề chiều diễn biến của quá trình. - Có nhiều quá trình có thể xảy ra theo một chiều và cả chiều ngược lại mà vẫn tuân theo nguyên lí I. - Như vậy nguyên lí thứ II Nhiệt động lực học là kết quả khái quát hóa các dữ kiện thực nghiệm, đó là định luật về chiều diễn biến của quá trình trong đó có sự trao đổi nhiệt và công.. - “Không thể thực hiện được quá trình truyền toàn bộ một nhiệt lượng dương từ vật lạnh hơn sang vật nóng hơn mà đồng thời không có biến đổi nào đó trong các vật ấy hoặc trong môi trường xung quanh”. - Lần lượt chứng minh hai ý trên ta có: Nếu (C) sai thì (T) có thể thực hiện được quá trình truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật lớn hơn mà không gây nên biến đổi nào đó trong các vật và môi trường xung quanh, ta gọi thiết bị để thực hiện quá trình đó là máy lạnh lí tưởng, kí hiệu là. - Hình 2 Xét hai nguồn nhiệt, có nhiệt độ lần. - Chu trình Carnot (Carno) là một chu trình gồm hai quá trình đẳng nhiệt xen kẽ nhau. - Chu trình là thuận nghịch và được biểu diễn trên giản đồ P. - Bây giờ ta đi tìm hiệu suất của chu trình Carnot thuận nghịch với tác nhân là khí lí tưởng.. - a) Hiệu suất của chu trình Carnot không phụ thuộc vào tác nhân.. - b) Hiệu suất của chu trình thuận nghịch sẽ lớn hơn hiệu suất chu trình không thuận nghịch hoạt động với cùng nguồn nóng và. - Xét động cơ nhiệt loại I hoạt động theo chu trình Carnot với tác nhân là khí lí tưởng có hiệu suất:. - Ghép hai động cơ. - Động cơ I thuận nghịch có hiệu suất:. - Động cơ II không thuận nghịch có hiệu suất:. - Nếu ta chọn động cơ I hoạt động theo chu trình Carnot thì theo (1) ta có:. - Công thức (8) chính là cách phát biểu định lượng nguyên lí thứ II đối với một chu trình bất kì hoạt động giữa hai nguồn nhiệt có nhiệt độ T 1 , và T 2. - Áp dụng (8) để xét hiện tượng truyền nhiệt từ vật có nhiệt độ T 1 sang vật có nhiệt độ T 2 . - Nếu chỉ đơn thuần có hiện tượng truyền nhiệt thì quá trình này là không thuận nghịch và Q 1 Q 2 . - tức là vật cho nhiệt có nhiệt độ lớn hơn vật nhận nhiệt.. - Và đối với quá trình thuận nghịch thì: 2 2. - Giả sử rằng ta thực hiện những chu trình Carnot với một tác nhân bất kì trong các khoảng nhiệt độ khác nhau giữa các nhiệt độ T , T , T. - Gọi nhiệt lượng. - mà tác nhân trao đổi với các nguồn ở các nhiệt độ T , T , T. - Áp dụng nguyên lí thứ hai cho từng chu trình. - Đối với chu trình thứ nhất, hoạt động giữa hai nguồn nhiệt T 1 và T 2 ta có:. - Cũng tương tự như vậy đối với chu trình tiếp theo ta có:. - trọng sau đây: nhiệt độ của các vật có thể đo được bằng các phương pháp nhiệt lượng tương ứng. - bởi vì nhiệt lượng không phụ thuộc rõ vào bản chất của tác nhân, cho nên những nhiệt độ đo được bằng cách này không phụ thuộc vào bản chất chất làm tác nhân. - Nhiệt độ T xác định được. - theo (12) gọi là nhiệt độ nhiệt động lực học. - Thực vậy khi chứng minh (9) ta đã dựa trên cơ sở tính công và nhiệt của khí lí tưởng thực hiện theo chu trình Carnot. - Các nhiệt độ T trong (9. - và do đó trong (12), thì cũng trùng với nhiệt độ T. - Vì vậy ta còn gọi nhiệt độ xác định bởi (12) là nhiệt độ nhiệt động lực học tuyệt đối.. - Nếu ta thực hiện chu trình Carnot thuận nghịch giữa hai nguồn nhiệt có nhiệt độ T 1 và T 2 thì theo nguyên lí thứ hai hiệu suất của chu trình có giá trị:. - Không có giá trị nào của nhiệt độ nhiệt động lực học là âm.. - Xét một chất, có khối lượng bằng đơn vị, ở nhiệt độ T. - Gọi p là áp suất hơi bão hòa của chất lỏng, áp suất này có giá trị phụ thuộc vào nhiệt độ p(V). - chất lỏng đúng bằng áp suất hơi bão hòa ở nhiệt độ T thì chất lỏng sôi: T là nhiệt độ chất lỏng dưới áp suất p.. - Bây giờ ta vẽ đường đẳng nhiệt đối với một đơn vị khối lượng chất đang xét, xem hình 5 ứng với nhiệt độ T. - Đoạn thẳng nằm ngang A A 1 2 là áp suất hơi bão hòa ứng với nhiệt độ T. - Hoành độ V 1 của A 1 là thể tích riêng của chất lỏng, còn hoành độ V h của A 2 là thể tích riêng của chất hơi dưới áp suất T và nhiệt độ p. - ở dưới đường LA A H 1 2 một chút: tung độ của A A 1 2 là p dp đó là áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ở nhiệt độ T dT. - Xét chu trình Carnot thuận nghịch gồm hai quá trình đẳng nhiệt A A 1 2 , A A 1 2 và hai quá trình đoạn nhiệt biểu diễn bởi hai đường đoạn nhiệt qua A 1 và A 2 , hai đường này cắt A A 1 2 và hai điểm A 1. - Chu trình Carnot dần tới chu trình A A A A khi dT 0. - Nhiệt lượng Q 1 nhận được của nguồn nóng ở nhiệt độ T, trên đường thẳng đoạn nhiệt A A 1 2 của chu trình thì bằng ẩn nhiệt hóa hơi của chất lỏng: Q 1. - Hiệu suất của chu trình theo định nghĩa:. - Từ công thức này có thể tính được biến thiên áp suất p của hơi bão hòa theo nhiệt độ T, tính được biến thiên nhiệt độ sôi T của chất lỏng theo áp suất p. - Dữ kiện cần biết là: nhiệt độ T, ẩn nhiệt hóa hơi. - Công thức Claypeyron – Clausius còn có thể áp dụng cho tất cả quá trình nóng chảy.. - Sự phụ thuộc của suất căng mặt ngoài vào nhiệt độ Ta lại xét một chu trình Carno mà tác. - Cho màng dãn đoạn nhiệt ở nhiệt độ T cho đến khi diện tích mặt ngoài là S 2 . - Vì quá trình dãn xảy ra ở. - nhiệt độ T không đổi nên suất căng mặt ngoài. - T cũng không đổi trong suốt quá trình dãn, đường đẳng nhiệt biểu diễn biểu diễn quá trình dãn là đoạn thẳng AB.. - Muốn giữ cho quá trình là đẳng nhiệt ta phải cấp thêm nhiệt lượng Q 1 cho màng chất lỏng (tác nhân). - Từ trạng thái biểu diễn bởi điểm B ta cho màng dẫn dãn đoạn nhiệt, nhiệt độ của màng giảm dT còn suất căng mặt ngoài tăng d. - Quá trình đoạn nhiệt biểu diễn đoạn đường BC rất ngắn.. - Sau đó cho màng giảm diện tích đẳng nhiệt, ở nhiệt độ T dT. - Cuối cùng ta khép kín chu trình Carnot của màng chất lỏng bằng quá trình đoạn nhiệt DA.. - Hiệu suất của chu trình:. - Ta có:. - Trên kia ta đã nói nhiệt độ giảm dT thì suất căng mặt ngoài tăng d. - khi tăng nhiệt độ thì suất. - a) Xét hai trạng thái A và B của một hệ nào đó và các quá trình chuyển hệ từ A tới B, trong đó có quá trình thuận nghịch và. - không thuận nghịch.. - Trước hết ta xét quá trình thuận nghịch. - Ta chứng minh rằng nhiệt lượng thu gọn mà hệ nhận được trong cả quá trình thuận nghịc chuyển hệ từ A tới B là như nhau, nói cách khác nhiệt lượng thu gọn mà hệ nhận được trong một quá trình. - thuận nghịch chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và cuối mà không phụ thuộc vào việc quá trình diễn biến như thế nào.. - Ta xét hai quá trình thuận nghịch A B 1 và A B 2 (xem hình 7). - Chú ý rằng, chu trình là thuận nghịch và nhiệt lượng thu gọn nhận được trong quá trình B2A bằng nhiệt lượng thu gọn nhận được trong quá trình A2B và khác dấu do đó:. - Đại lượng S mới được đưa vào gọi là etrôpi, đó là một hàm trạng thái của hệ, độ biến thiên của hàm đó bằng nhiệt lượng thu gọn mà hệ nhận được trong quá trình thuận nghịch. - Bây giờ ta xét cả quá trình không thuận nghịch đưa hệ từ A tới B, thí dụ A3B (xem hình 5). - Áp dụng công thức cho chu trình không thuận nghịch A3B2A, ta có:. - Nghĩa là nhiệt lượng thu gọn mà hệ nhận được trong quá trình không thuậ n nghịch từ A đến B thì nhỏ hơn nhiệt lượng thu gọn mà hệ nhận được trong quá trình thuận nghịch từ A đến B tức là nhỏ hơn độ biến thiên etrôpi của hệ.. - Dấu bằng ứng với quá trình thuận nghịch, dấu nhỏ hơn ứng với quá trình không thuận nghịch. - Nếu xét một quá trình AB vô cùng nhỏ thì (25) có dạng:. - (27) Dấu bằng ứng với quá trình thuận nghịch trong đó A i A T, a. - dấu lớn hơn ứng với quá trình không thuận nghịch.. - Nghĩa là các quá trình xảy ra trong hệ cô lập không thể làm giảm entrôpi của hệ. - Nếu quá trình là thuận nghịch (cân bằng) thì entrôpi không đổi, còn nếu quá trình là không thuận nghịch thì entrôpi tăng. - Nếu hệ đã ở trạng thái ứng với các giá trị cực đại của entrôpi thì entrôpi không tăng được nữa, nghĩa là trong hệ chỉ có thể xảy ra những quá trình thuận nghịch. - cho ta khả năng đặc trưng entrôpi như là thước đo tính bất thuận nghịch của các quá trình trong hệ cô lập, đó chính là ý nghĩa Vật lí của entrôpi.. - Bởi vì tất cả các quá trình tự nhiên, tự phát đều xảy ra với vận tốc giới nội, nghĩa là chúng không tĩnh, không thuận nghịch cho nên trong các quá trình đó entrôpi luôn tăng lên trong các hệ cô lập. - Như vậy, nguyên lí hai chỉ rõ phương hướng của các quá trình tự nhiên: quá trình tự nhiên trong các hệ cô lập (kín) xảy ra theo chiều tăng entrôpi.. - Câu 1: Một động cơ Carnot hoạt động theo chu trình trên hình 7. - ở đây T 1 4T o , và T 2 T o là nhiệt độ của các nguồn tương ứng. - Câu 2: Hiệu nhiệt độ giữa hai bề mặt và mặt đáy của nước ở một đập cao 100m có thể là 10 C . - Hiệu suất của một động cơ lí tưởng là: thấp. - Hình 9 Nếu T cao có thể lấy như nhiệt độ phòng thì khi đó:. - Câu 3: Khảo sát một động cơ hoạt động theo chu trình lí tưởng dùng chất khí lí tưởng có nhiệt dung c p không đổi làm tác nhân. - Chu trình gồ m hai quá trình đẳng áp nối với nhau bằng hai quá trình đẳng. - b) Đâu là nhiệt độ cao nhất, thấp nhất trong các nhiệt độ T , T , T , T ? a b c d. - a) Trong một chu trình, năng lượng mà tác nhân nhận từ nguồn nhiệt độ cao là:. - Năng lượng nhả cho nguồn có nhiệt độ thấp là:. - Hãy giải thích chi tiết tất cả những quá trình xảy ra trong một chu trình và vẽ đồ thị biểu diễn chu trình đó trong (a) hệ tọa độ áp suất – thể tích và (b) hệ tọa độ entanpi – entrôpi.