- Nhờ vậy mà ta đi sâu vào bản chất hiện tượng, hiểu tường tận những quá trình phân tử sâu thẳm bên trong vật chất. - Tuy cùng chung đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu là tính chất của vật chất gây ra bởi chuyển động phân tử tuy nhưng khác với phương pháp động học phân tử, nhiệt động lực học không khảo sát chi tiết các quá trình phân tử mà chỉ khảo sát các hiện tượng xảy ra cùng với sự biến đổi năng lượng đi kèm với quá trình ấy, nghĩa là lượng năng lượng bị thay đổi trong mỗi quá trình từ đó nêu lên bản chất của quá trình, dự đoán được diễn biến quá trình và áp dụng chúng vào thực tiễn đời sống. - Thế nhưng, nhược điểm của phương pháp nhiệt động lực học chính là: không nói rõ được những gì đang diễn biến bên trong các chất tác nhân (điều mà phương pháp động học phân tử rất thành công), không nêu lên được tốc độ diễn biến của quá trình mà chỉ dự đoán trước được hướng diễn biến của quá trình.[7]. - Để tìm hiểu bằng phương pháp Nhiệt động lực học, đối với các sinh viên ngoài việc nghiên cứu lý thuyết về các định luật cũng như nguyên lý của các quá trình trao đổi năng lượng qua sách vở hay được giảng dạy tại trường học thì việc tiến hành làm các bài tập cũng là một thao tác rèn luyện hết sức cần thiết. - cùng với việc những bài tập của chương nhiệt động lực học đòi hỏi kỹ năng phân tích đề và hiểu biết tính chất diễn biến của quá trình cách chính xác từ đó áp dụng công thức phù hợp để giải đã khiến cho nhiều sinh viên gặp phải khó khăn trong việc nhận diện và giải các bài tập của chương. - Trước tình hình ấy, chúng tôi quyết định tiến hành đề tài này với mục đích chính là để hệ thống, phân loại và đề xuất cách giải khái quát cho các bài tập của chương nhiệt động lực học từ đó giải quyết những khó khăn của sinh viên trong việc giải bài tập của chương, góp phần hoàn thiện kiến thức về nhiệt động lực học đồng thời giúp các bạn tiết kiệm được thời gian, công sức, tiền bạc trong quá trình học và lĩnh hội tri thức của mình không chỉ trên giảng đường đại học mà còn trên con đường sự nghiệp giáo viên sau này.. - Nhiệt dung riêng phân tử với mỗi quá trình biến đổi:. - c) Công và nhiệt lượng trong các quá trình biến đổi trạng thái:. - V dV nếu biết được phương trình của quá trình đó trong đồ thị (p,V). - Độ lớn A bằng diện tích của đường dưới của quá trình trong đồ thị (p,V) và dấu của A lấy sao cho nếu thể tích tăng (V 2 >. - Cách tính công và nhiệt lƣợng trong các quá trình biến đổi trạng thái khí lý tƣởng:. - Cách tính nhiệt lượng trao đổi trong quá trình chuyển trạng thái. - d) Công và nhiệt lượng trong một chu trình:. - Quá trình mà sau một loạt các biến đổi hệ trở lại trạng thái ban đầu gọi là một chu trình, được biểu thị bằng đường cong kín trên giản đồ trạng thái. - Cách 1: Công hệ thực hiện trong một chu trình bằng tổng hệ thực hiện trong từng quá trình của chu trình đó. - Phát biểu Nguyên lý I của nhiệt động lực học: Độ biến thiên nội năng của hệ bằng tổng công và nhiệt lượng mà hệ nhận được trong một quá trình biến đổi.. - Độ biến thiên Entropi giữa hai trạng thái 1 và 2 theo một quá trình thuận nghịch bất kì:. - c) Dạng 3: Tính A, ΔU, Q của các quá trình biến đổi của khối khí lý tƣởng:. - Xác định loại khí lý tưởng các giá trị nhiệt dung riêng phân tử cho các quá trình và chỉ số tương ứng: C v , C p , C, n. - Do quá trình đẳng tích nên A=0. - Dựa vào quá trình đoạn nhiệt tìm γ. - Dựa vào các phương trình của quá trình đa biến tìm n. - Dựa vào công của quá trình đa biến tìm n Tìm i là bước tiên quyết Dựa vào nhiệt lượng quá trình đẳng áp tìm Cp. - Dựa vào phương trình, định luật của khí lý tưởng để tìm Q của quá trình đa biến Ví dụ 1: Một khối khí dãn nở đoạn nhiệt, thể tích của nó tăng 2 lần, nhiệt độ giảm 1.32 lần.. - Sau quá trình đoạn nhiệt, thì khí có áp suất là 1at, thể tích là 2,3 lít. - Người ta tiếp tục thực hiện quá trình đa biến và cuối quá trình này thì áp suất của khí là 0,5at và thể tích là 4,11 lít. - Tìm chỉ số đa biến của quá trình này.. - P 2 =1at=9,81.104 N/m 2 Quá trình p N/m 2. - Quá trình đoạn nhiệt ta có: T 1 V 1 γ-1 =T 2 V 2 γ-1. - Quá trình đa biến : P 2 V 2 n =P 3 V 3 n. - Ví dụ 2: Hai kmol khí CO2 thực hiện quá trình dãn nở theo phương trình p 0,5 V=const. - g) Dạng 7: Tìm biến thiên entropi của khí lý tƣởng qua các quá trình:. - Loại 1: Quá trình bất kì:. - Khối lượng của khí đang tham gia quá trình biến đổi. - Đề sẽ không cho biết khí biến đổi theo quá trình cụ thể nào mà chỉ cho biết hai trên ba thông số của trạng thái đầu và trạng thái cuối.. - Ở tích phân thứ hai, vấn đề đã nảy sinh, ở đây áp suất của chất khí biến đổi trong quá trình này không phải một hằng số mà sẽ biến đổi theo T và V. - Ở đây trong biểu thức của nhiệt độ T suy ra từ phương trình trạng thái khí lý tưởng, cả p và V đều thay đổi trong quá trình biến đổi của khí, T bây giờ xem như hàm phụ thuộc hai biến p và V, lấy vi phân của T. - Bước 2: Số mol khí H 2 tham gia quá trình là. - Bước 3: Độ biến thiên entropy của quá trình là. - Loại 2: Quá trình không thuận nghịch và các đẳng quá trình:. - Với các quá trình không thuận nghịch thì việc tính độ biến thiên entropy sẽ trở nên đơn giản hơn do hoặc là không trao đổi nhiệt lượng dẫn đến không có biến thiên entropy (đẳng entropy) hoặc là đã có một vài đại lượng là hằng số không đổi (các đẳng quá trình).. - Thông số trạng thái đầu và cuối quá trình. - Khối lượng và công thức hóa học, hoặc số mol khí, loại phân tử khí Kết luận: tính độ biến thiên entropy của quá trình biến đổi. - Bƣớc 3: xác định quá trình biến đổi của khí mà chọn công thức tính toán phù hợp. - Đẳng áp: trong quá trình đẳng áp ta đã có công thức tính nhiệt dung riêng đẳng áp của khí lý tưởng nên ta áp dụng luôn phương trình tính nhiệt lượng trong quá trình đẳng áp: thế vào tích phân của S ta có:. - Đa biến: cũng áp dụng phương trình tính nhiệt lượng trong quá trình đa biến:. - thế vào công thức tích phân của ta có độ biến thiên entropy của một vật trong quá trình truyền nhiệt là:. - Chuyển pha: khác với các quá trình khác, quá trình chuyển pha diễn ra tại 1 nhiệt độ xác định của từng chất nên trong biểu thức tích phân, T là hằng số được đem ra khỏi dấu tích phân. - Còn lại là tích phân từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 của chính là tổng lượng nhiệt Q mà vật thu vào hay tỏa ra để chuyển pha nên độ biến thiên entropy trong quá trình chuyển pha là:. - Bước 3: đây là quá trình đẳng áp. - Bước 3: đây là quá trình chuyển trạng thái của nước từ rắn >. - Như vậy nước trải qua ba quá trình biến đổi. - Với mỗi qúa trình sẽ có một độ biến thiên entropy khác nhau độ biến thiên entropy của cả quá trình là tổng đại số của các độ biến thiên thành phần:. - do là quá trình chuyển pha tại nhiệt độ T 1. - do là quá trình thu nhiệt lượng quả môi trường để thay đổi nhiệt độ, quá trình truyền nhiệt.. - do là quá trình chuyển pha tại nhiệt độ T 2. - Tình độ biến thiên entropy nếu quá trình hơ nóng là: a) Đẳng tích b)Đẳng áp. - Quá trình hơ nóng đó là đẳng áp hay đẳng tích?. - Bài toán quá trình:. - Bước 1 : Xác định tính chất của quá trình biến đổi theo đồ thị đã cho. - Cho thông số ở một vài trạng thái quá trình. - Nếu là quá trình đoạn nhiệt thì đề sẽ nói rõ là đoạn nhiệt. - Nếu có điểm uốn là gốc tọa độ thì b = c = 0 suy ra đó là quá trình đa biến, tìm được chỉ số đa biến n. - Bước 2 : dựa vào những dữ kiện đề cho và tính chất quá trình biến đổi tìm được ở bước 1 ta xác định công thức ứng với yêu cầu đề và tiến hành thực hiện phép tính. - Ví dụ : khí đơn nguyên tử biến đổi theo quá trình (1) đến (2) là một nhánh parabol qua gốc tọa độ O trong hệ tọa độ T-p như hình vẽ. - Xác định hiệu suất quá trình và phần trăm năng lượng để biến thiên nội năng của khí. - Suy ra T.p -2 = a vậy đây là quá trình đa biến với chỉ số đa biến là. - Công trong quá trình đa biến là. - Nếu qua gốc tọa độ thì b=0 suy ra quá trình đa biến, tìm được chỉ số đa biến n. - Độ biến thiên nội năng trong quá trình đa biến:. - khí đơn nguyên tử i=3 nên − Nhiệt lượng thu vào trong quá trình − Hiệu suất quá trình. - Nếu chu trình gồm các quá trình đặc biệt mà ta chưa nhận biết ngay thì làm bước 1 của phần quá trình để xác định tính chất chu trình, từ đó việc tính công, nhiệt lượng mới chính xác. - Tìm công A của từng quá trình theo các cách ở dạng 3 rồi cộng đại số với nhau ta được Act. - Nhiệt lượng của toàn bộ chu trình bằng công A, là tổng đại số các quá trình nhận và tỏa nhiệt.. - Nếu bài toán yêu cầu tìm nhiệt lượng của các quá trình nhận (hay quá trình tỏa) thì ta phải xét từng quá trình của chu trình đề xác định các quá trình nào khí nhận (hay tỏa) rồi cộng chúng lại với nhau. - Để tìm nội năng của từng quá trình ta thực hiện trình bày ở dạng 3. - Độ biến thiên entropy qua chu trình biến đổi. - Tổng đại số độ biến thiên entropy của các quá trình biến đổi trong chu trình bằng độ biến thiên entropy của cả chu trình = 0. - Trong đó, 1-2 và 3-4 là hai quá trình đẳng nhiệt với nhiệt độ tương ứng là T 1 , T 2 . - 2-3 và 4-1 là hai quá trình đoạn nhiệt. - Công do khí thực hiện trong cả chu trình và trong từng quá trình c. - Nhiệt mà khối khí nhận hay tỏa ra trong từng quá trình đẳng nhiệt.. - A quá trình và A cả chu trình c. - Q trong các quá trình đẳng nhiệt d. - H% của chu trình. - Trong quá trình 1-2 đẳng nhiệt : p 1 V 1 =p 2 V 2 → 2 1 1. - Trong quá trình 2-3 đoạn nhiệt:. - Trong quá trình 2-3 đoạn nhiệt: T 2 V 2 γ-1 =T 3 V 3 γ-1. - Trong quá trình 4-1 đoạn nhiệt. - Trong quá trình 3-4 đẳng nhiệt : p 3 V 3 =p 4 V 4 → 4 3 3. - A quá trình và A cả chu trình:. - Trong quá trình 1-2 đẳng nhiệt . - Trong quá trình 2-3 đoạn nhiệt. - p V p V J - Trong quá trình 3-4 đẳng nhiệt . - Trong quá trình 4-1 đoạn nhiệt:. - Q trong các quá trình đẳng nhiệt:. - Trong quá trình 1-2 đẳng nhiệt : Q 12 =A 12 =1300J >0 → quá trình khí nhận nhiệt. - Trong quá trình 3-4 đẳng nhiệt : Q 34 =A J <0 → quá trình khí tỏa nhiệt.. - Hiệu suất chu trình:. - Độ biến thiên entropy: