« Home « Kết quả tìm kiếm

Chuyên đề nhiệt động lực học


Tóm tắt Xem thử

- Với những quá trình phức tạp, chu trình , đoạn nhiệt thì khó có thể giải được.
- Nhiệt động lực học nghiên cứu các quá trình diễn biến trong tự nhiên theo quan điểm biến đổi năng lượng.
- Nguyên lí thứ hai: xác định chiều diễn biến của các quá trình nhiệt động lực học.
- a.Các thông số xác định trạng thái và một số khái niệm cơ bản của nhiệt học phân tử.
- Trạng thái của một hệ vĩ mô được đặc trưng bởi một số đại lượng vật lí gọi là thông số xác định trạng thái( V, P , T.
- Nhiệt động lực học thừa nhận rằng ở một hệ cô lập( không trao đổi năng lượng và vật chất với bên ngoài) tồn tại trạng thái cân bằng nhiệt động, hệ chuyển tới trạng thái này theo thời gian và hệ không thể tự nó chuyển ra khỏi trạng thái này.
- Quá trình cân bằng: -Quá trình gọi là cân bằng hay chuẩn tĩnh nếu tất cả các thông số của hệ biến đổi vô cùng châm, khiến cho hệ luôn ở các trạng thái cân bằng nối tiếp nhau.
- Quá trình thuận nghịch.
- Là quá trình có thể xảy ra cả theo chiều thuận , lẫn chiều nghịch.
- khi quá trình xảy ra theo chiều nghịch thì hệ trải qua các trạng thái trung gian đúng y như đã xảu ra theo chiều thuận( nhưng với thứ tự ngược lại.
- Ngoài ra, sau khi quá trình diễn biến theo chiều nghịch đã được đổi gì trong môi trường xung quanh hệ.
- Nội năng: A.
- Trong nhiệt động lực học, nội năng là một hàm trạng thái của hệ thống nhiệt.
- B.Nội năng phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích : U=f( T;V).
- Nội năng trong các quá trình.
- Quá trình đẳng nhiệt:.
- Trong hệ tọa độ P-V, quá trình đẳng nhiệt được biểu diễn bằng một cung đường cong hypebol.
- Quá tình đẳng tích: Trong hệ trục P-V, quá trình này được biểu diễn bằng một đoạn thẳng song song với trục.
- Trong quá trình đẳng tích, nhiệt lượng mà khí nhận được chỉ làm tăng nội năng của khí..
- Quá trình đẳng áp:.
- Trong hệ trục P-V, quá trình này được biểu diễn bằng một đường thẳng song song với trục OV.
-  thay đổi theo nhiệt độ.
- Áp suất ngoài là:.
- Nghĩa là cùng trạng thái đầu, trạng thái cuối như nhau, nếu hệ giãn nở thuận nghịch thì công tạo có trị số âm hơn so với công giãn nở bất thuận nghịch.
- Xem một hệ biến đổi từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) theo nhiều đường biến đổi khác nhau.
- Nguyên lý thứ nhất nhiệt động học được phát biểu như sau: Nếu qi và Wi là nhiệt và công trao đổi giữa hệ với môi trường ngoài theo đường biến đổi i thì qi và Wi riêng rẽ thay đổi theo đường biến đổi nhưng tổng số qi+Wi luôn luôn là một hằng số không tùy thuộc đường biến đổi mà chỉ tùy thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ mà thôi.
- U2 và U1 lần lượt là trị số của U ở trạng thái cuối và trạng thái đầu của hệ.
- q và W là nhiệt và công trao đổi giữa hệ với môi trường ngoài theo bất cứ đường biến đổi nào để hệ đi từ trạng thái đầu đến trạng thái cuối.
- [Nội năng của hệ do.
- Nội năng và phát biêu nguyên lí I nhiệt động lực học: Để thuận lợi trong việc vận dụng nguyên lí I ta sử dụng hàm trạng thái nội năng U như sau: Đại lượng Q+A chính là năng lượng mà hệ nhận được( dưới cả hai dạng nhiệt lượng Q và công A) khi chuyển từ trạng thái I đến trạng thái F( kí hiệu hiệu là.
- chỉ phụ thuộc vào trạng thai I và F nên có thể coi là độ biến thiên của một hàm U của trạng thái khi chuyển từ I sang F:.
- là năng lượng nên hàm U cũng là năng lượng, năng lượng ấy tích lũy trong hệ nên gọi là nội năng của hệ: U(F) là nội năng của hệ ở trạng thái F, U(I) là nội năng của hệ ở trạng thái I.
- hệ ở trạng thái I nhận được năng lượng.
- (=Q+A) và chuyển sang trạng thái F với nội năng tăng lên.
- Theo như trên nguyên lí I nhiệt độnh lực học được phát biểu: Tổng nhiệt lượng và công Q+A mà hệ nhận được trong một quá trình bằng độ tăng nội năng.
- của hệ, độ tăng này chỉ phụ thuộc trạng thái ban đầu và trạng thái cuối của quá trình.
- Khi xét một quá trình vô cùng nhỏ thì ta có.
- Quá trình đẳng tích: Công A mà vật nhận được bằng không( A=0) vì thể tích không đổi.
- quá trình đẳng nhiệt: Công trong quá trình này không thay đổi:.
- quá trình Đẳng áp ta có.
- quá trình đoạn nhiệt cân bằng của khí lí tưởng:.
- Quá trình đoạn nhiệt là quá trình biến đổi, trong đó hệ không nhận nhiệt và cũng không nhả nhiệt cho các vật xung quanh..
- Xét 1 lượng khí lí tưởng thực hiện quá trình đoạn nhiệt cân bằng( thuận nghịch) chuyển hệ từ trạng thái 1 có các thông số.
- sang trạng thái 2 có các thông số trạng thái.
- Áp dụng công thức của nguyên lí I cho 1 quá trình yếu tố, trong đó.
- vì quá trình là đoạn nhiệt.
- vì quá trình là cân bằng .
- Đây là phương trình cho mối liên hệ giữa 2 thông số T , V trong quá trình đoạn nhiệt cân bằng.
- Tính công khí sinh ra trong quá trình đoạn nhiệt: Ta tính công A' mà khí sinh ra trong quá trình đoạn nhiệt chuyển hệ từ trạng thái 1 sang trạng thái 2.
- 6 có thể dùng trong quá trình đoạn nhiệt bất kì, có thể không cân bằng.
- nếu quá trình đoạn nhiệt và cân bằng thì có thể dựa vào.
- Chu trình: Do tác nhân trở về trạng thái ban đầu của khí nên không có sự thay đổi nội năng.
- Để tính hiệu suất ta phải xác định được trong chu trình , quá trình nào nhận.
- quá trình nào tỏa Áp dụng nguyên lí I cho từng quá trình:.
- Dựa vào tính chất của quá trình để xét dấu Q: nếu Q>0 quá trình nhận nhiệt, nếu Q<0 quá trình tỏa nhiệt.
- Ở trạng thái ban đầu vách ngăn chia phần trong xilanh thành 2 ngăn.
- hai khí ở trạng thái cân bằng và có nhiệt độ.
- Tính nhiệt độ T của khí.
- Áp dụng nguyên lí I cho quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch của hệ, ta có: (1).
- Độ tăng nội năng.
- (2);(3) ta có: Phương trình trạng thái của khí trong ngăn phải là:.
- thì nhiệt độ sẽ biến đổi đến giá trị.
- Trong quá trình biến đổi áp suất khí trong 2 ngăn có cùng 1 giá trị là P, còn nhiệt độ T' và thể tích V' của ngăn trái thì nói chung khác nhiệt độ T và thể tích V của ngăn phải( trừ ở trạng thái ban đầu).
- và nhiệt độ.
- khí trong phần bên trái ở nhiệt độ.
- thì nhiệt độ khí là.
- nhiệt độ.
- Và Trạng thái cuối cùng của một mol khí.
- Trạng thái đầu của 1mol khí:.
- Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử thực hiện quá trình từ trạng thái (1) đến trạng thái (2) mô tả như hình vẽ.
- nhiệt lượng cung cấp cho khí và nhiệt do khí tỏa ra ở quá trình trên..
- Theo nguyên lí nhiệt động lực học: Xét 1 trạng thái bất kì (P;T;V).
- Từ trạng thái 1 đến trạng thái này thì : a).
- Mặt khác: nhiệt trao đổi giữa khí và môi trường trong cả quá trình : với.
- 1mol chất khí lí tưởng thực hiện chu trình biến đổi sau đây: từ trạng thái 1 với áp suất.
- dãn nở đẳng nhiệt đến trạng thái 2 có.
- rồi bị nén đẳng áp đến trạng thái 3 có.
- rồi bị nén đẳng nhiệt đếm trạng thái 4 và trở lại trạng thái 1 bằng quá trình đẳng tích.
- và áp suất.
- b) Chất khí nhận hay sinh bao nhiêu công, nhận hay tỏa bao nhiêu nhiệt lượng trong mỗi quá trình và trong cả chu trình? Cho biết: R=8,31J/molK , nhiệt dung mol đẳng tích.
- công 1 mol khí sinh ra trong quá trình dãn nở đẳng nhiệt từ thể tích.
- GIẢI: A) Áp dụng phương trình trạng thái tìm được:.
- Quá trình 1-2 : T=const.
- Vậy trong cả quá trình thì : Khí nhận nhiệt: Khí sinh công.
- Tính áp suất P1 VÀ nhiệt độ T1 ở buông B khi đã có trạng thái dừng trong buồng ấy..
- nên Mặt khác, trạng thái dừng cũng có nghĩa là động năng các hạt của B không đôi .
- Ở trạng thái ban đầu, phần bên trái của xilanh chiều dài L=11,2(dm) có chứa.
- biến đổi trạng thái theo chu trình 1-2-3-1, trong đó quá trình 2-3 là đẳng nhiệt ( hình vẽ.
- GIẢI: Từ đồ thị ta thấy nhiệt độ của khí tăng trong quá trình 1-2 và một phần quá trình 3-1..
- là nhiệt lượng hệ nhận được trong quá trình đẳng áp 1-2 chuyển từ nhiệt độ.
- Xét quá trình 3-1 , phương trình đường thẳng của đường thẳng P1 trong đồ thị P-V qua 2 điểm 3 và 1 là.
- Muốn biết trong quá trình 3-1 nhiệt độ T biến đổi thế nào thì ta thay P trong phương trình (2) bằng biểu thức rút ra từ phương trình trạng thái : Ta được : Khảo sat sự biến đổi của T khi V giảm từ.
- Gọi Q34 là nhiejt lượng mà khí nhận được trong quá trình 3-4.
- Giá trị Q34 âm chứng tổ rằng khí nhả nhiệt trong quá trình 3-4 , mặc dù nhiệt độ của khí tăng trong quá trình này.
- Như vậy trong cả quá trình khí chỉ thực sự nhận nhiệt lượng trong quá trình 1-2.
- công mà khí thực hiện trong cả quá trình là : A= diện tích tam giác 123= Hiệu suất chu trình là : BÀI 11:.
- EMBED Equation.3 là độ biến dạng của lò xo ứng với trạng thái khí có áp suất.
- nhiệt độ khí là.
- (1) Áp dụng phương trình trạng thái cho 1 mol khí : PV=RT.
- (2) Từ (1) và (2) b) Vì áp suất là áp suất chuẩn nên nếu trong bình ở điều kiện chuẩn thì lò xo không bị biến dạng: Áp dụng phương trình trạng thái cho V= const thì: