Mở'đầu'
! Đối&tượng&nghiên&cứu:&Chuyển&động&nhiệt& 1. “Chuyển&động&nhiệt”:&chuyển&động&hỗn&loạn&của&các& phân&tử/nguyên&tử&(không&có&phương&ưu&tiên)&
Chương'7' Nhiệt'động'lực'học'
!
7/11/15'
7/11/15'
! Phương&pháp&nghiên&cứu& 2. Phương&pháp&thống&kê:&Dựa&vào&các&quy&luật&thống& kê&để&tìm&ra&quy&luật&chung&cho&cả&hệ&và&giải&thích& các&tính&chất&của&hệ.& Phương&pháp&nhiệt&động&lực:&Nghiên&cứu&quá&trình& trao&đổi&và&chuyển&hóa&năng&lượng&dựa&vào&kết&quả& thực&nghiệm&từ&sự&quan&sát&các&quá&trình&tự&nhiên&từ& đó&tổng&quát&hóa&thành&các&nguyên&lý&nhiệt&động&lực& học.&
Mở'đầu'
Khái'niệm'cơ'bản'
1.
! 3. Nội&dung&chính& ! Thuyết&động&học&phân&tử& ! Các&quy&luật&phân&bố&phân&tử& Các&nguyên&lý&của&nhiệt&động&lực&học&và&ứng&dụng&
Hệ&nhiệt&động:&Tập&hợp&của&các&phân&tử/&nguyên& tử&chuyển&động&trong&một&không&gian&nhất&định& =>&môi&trường&xung&quanh&là&phần&còn&lại&của&vũ& ! trụ& VD:&tập&hợp&các&phân&tử&khí&trong&bình&bín,&tập&hợp& ! các&phân&tử&nước&trong&phích,…& (cid:1) Phân&loại:& (cid:1)
(cid:1)
7/11/15'
7/11/15'
Hệ&cô&lập:&hệ&nhiệt&động&không&trao&đổi&cả&chất&và&năng& lượng&với&môi&trường&xung&quanh& Hệ&kín:&hệ&nhiệt&động&không&trao&đổi&chất&mà&chỉ&trao&đổi& năng&lượng&với&môi&trường&xung&quanh& Hệ&mở:&hệ&nhiệt&động&trao&đổi&cả&chất&và&năng&lượng&
Khái'niệm'cơ'bản'
Khái'niệm'cơ'bản'
5.
6.
!
! 2. Hệ&khí&lý&tưởng& Kích&thước&(đường&kính)&của&các&phân&tử&vô&cùng& ! nhỏ,&mỗi&phân&tử&được&coi&như&một&chất&điểm.& Các&phân&tử&khí&luôn&chuyển&động&tịnh&tiến&hỗn&loạn& theo&mọi&phương&không&có&phương&ưu&tiên.& Các&phân&tử&khí&không&tương&tác&với&nhau,&trừ&khi&va& chạm.& Va&chạm&giữa&các&phân&tử&là&hoàn&toàn&đàn&hồi.&
!
7.
3. 4.
) 0 =
7/11/15'
7/11/15'
Đại&lượng&vi&mô:&là&những&đại&lượng&đặc&trưng&cho& tính&chất&riêng&của&từng&phần&tử&trong&hệ:&Tọa&độ&&&& (x,&y,&x),&vận&tốc&(v),&động&năng&(Wđ)…& Đại&lượng&vĩ&mô:&là&những&đại&lượng&đặc&trưng&cho& tính&chất&chung&của&toàn&hệ&nhiệt&động:&Kích& thước&không&gian&(V),&độ&nóng&lạnh&(T),&khối& lượng&(m),&lượng&chất&(n)&hay&tác&dụng&lên&thành& bình&(p)…& Phương&trình&trạng&thái:&phương&trình&mô&tả&mối& liên&hệ&giữa&các&thông&số&trạng&thái&của&một&hệ& ( T,V,pf nhiệt&động& Ví&dụ:&phương&trình&
8.
Trạng&thái&vi&mô&và&trạng&thái&vĩ&mô& Thông&số&trạng&thái:&tập&hợp&tất&cả&các&đại&lượng& đặc&trưng&cho&các&tính&chất&của&hệ&(các&đại&lượng& p,&V,&T,&m&hoặc&n)&
Nhiệt'độ'
!
Một'số'thông'số'trạng'thái'vĩ'mô'
! 1. Nhiệt&độ& Trong&vật&lý,&nhiệt&độ&là&đại&lượng&đặc&trưng&cho&mức& độ&chuyển&động&hỗn&loạn&của&các&phần&tử&của&một&hệ& nhiệt&động& Nhiệt&độ&của&một&hệ&khí&lý&tưởng&tỉ&lệ&thuận&với&động& năng&trung&bình&của&các&phân&tử&khí&
d =
Ü23
! !
&J/K&là&hằng&số&Boltzmann&
kB&=&1.38×10 T&(K)&là&nhiệt&độ&tuyệt&đối&của&hệ&khí&
W Tk B 3 2
7/11/15'
7/11/15'
Nhiệt'độ'
Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng'
!
2.
Xét&một&hình&hộp&kín&chứa&khí&với&mật&độ&n,&không& đặt&trong&bất&kỳ&một&trường&lực&nào.&Các&phân&tử&khí& luôn&chuyển&động&hỗn&loạn&theo&mọi&phương&trong& hộp.&
T 273 15. = − T C
! F32
F
T = + T C
! F67.
F
Thang&đo&nhiệt&độ&và&đơn&vị& Điểm sôi của nước Điểm đóng băng của nước Điểm đóng băng của CO2 khô Điểm đóng băng của Nitơ
Độ không tuyệt đối
T T 459 = − 9 5 9 5
7/11/15'
7/11/15'
Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng'
Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng'
!
!
v
nVnN ⋅ 0
0
tSv =Δ ΔΔ n0 là mật độ phân tử
Khi&một&phân&tử&lao&vào&thành&hộp,&nó&bị&nẩy&trở&lại& và&tác&dụng&một&lực&nhỏ&lên&thành&hộp.&Nhưng&trên& thực&tế&tại&mọi&thời&điểm&luôn&có&rất&nhiều&phân&tử& lao&vào&thành&hộp&kết&quả&tạo&ra&một&lực&khá&lớn&
Giả&thiết&mọi&phân&tử&trong&hộp&chuyển&động&với& cùng&vận&tốc& ,&thì&số&phân&tử&có&thể&va&chạm&với& = thành&hộp&là& & ! &
N
P = Tổng&hợp&lực&
F S
Diện&tích&thành&bình&S&
tvΔ SΔ
0
Trên&thực&tế&các&phân&tử&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& chuyển&động&hỗn&loạn&không&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ngừng&theo&6&hướng&khác&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& nhau&nên&chỉ&có&1/6&của&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &chuyển&động&về&phía&ΔS.&Vì&thế&trên&thực&tế&số& Δ 1 1 =Δ=Δ phân&tử&va&chạm&với&ΔS&là& 6 6
N n n tSv ΔΔ
7/11/15'
7/11/15'
Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng'
Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng'
!
!
2
0mv
!
! f t ! f n p = ! ! ) ( p vmvm −=#⇒Δ#= −=Δ − Theo&định&lý&2&về&động&lượng& mv2 t Δ 1 Vậy&áp&suất&của&khối&khí&tác&dụng&lên&thành&hộp&là& = 3 F S Δ
!
! f
! vm −
!
2
2 v 1
2 2
v
Trên&thực&tế&các&phân&tử&có&vận&tốc&khác&nhau&nên& trong&một&hệ&khí&ta&phải&thay&vận&tốc&bình&phương& bằng&vận&tốc&bình&phương&trung&bình&của&các&phân& v + tử&
2 v =⇒
2 v + + Δ! n n Δ
fn
n
Vậy&lực&tổng&hợp&của&Δn&phân&tử&là& tSv F ⋅ΔΔ
⋅Δ=
=
0
1 6
mv2 t Δ
2
! vm ! Theo&định&luật&3&Newton& f ! f f =⇒#−= mv2 t Δ
0 vmn
2
F
=
Svmn Δ
0
Phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử
1 3
p = 1 3
7/11/15'
7/11/15'
Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng'
Nội'năng'của'khí'lý'tưởng'
!
Áp&suất&của&hỗn&hợp&khí,&định&luật&Dalton:&
1. 2.
n
n
n
n
n
+
+
!! i
M
1
0
Với&một&hỗn&hợp&gồm&m&loại&khí&với&mật&độ&riêng& tương&ứng&là&n1,&n2,&…,&nM;&khi&đó& = + + 2
tt,d W +
q,d
“Nội&năng&=&Tổng&năng&lượng&chứa&trong&hệ&khí”& Nội&năng&=&Động&năng&+&Thế&năng&tương&tác&giữa& các&phân&tử& WU = Đối&với&khí&lý&tưởng&
3.
Mật độ chất khí thứ i trong hệ
2
2
p
n
=
=
+
+
+
!
vmn 0
1
2
M
( n
) vmn
4.
1 3
=
+
+
!
2
M
p p p 1 3 + p 1
Đinh&luật&phân&bố&đều&năng&lượng&theo&các&bậc&tự& do&“động&năng&trung&bình&của&một&phân&tử&được& phân&bố&đều&theo&các&bậc&tự&do;&mỗi&bậc&tự&do& 1 mang&một&năng&lượng&bằng”& 2
kB = 1.38×10–23 J/K là hằng số Boltzmann
Tk B
7/11/15'
7/11/15'
Nội'năng'của'khí'lý'tưởng'
Nội'năng'của'khí'lý'tưởng'
! 5. Bậc&tự&do& Bậc&tự&do&i:&số&tọa&độ&cần&thiết&để&xác&định&tọa&độ&của& ! một&phân&tử& Đối&với&phân&tử&đơn&nguyên&tử,&bậc&tự&do&i&=&3&
z
! 5. Bậc&tự&do& Bậc&tự&do&i:&số&tọa&độ&cần&thiết&để&xác&định&tọa&độ&của& ! một&phân&tử& Đối&với&phân&tử&gồm&có&2&nguyên&tử,&ngoài&3&tọa&độ&x,& y,&z&ta&cần&thêm&2&tọa&độ&khác&φ,&θ&để&xác&định&vị&trí& của&phân&tử&đối&với&chuyển&động&quay,&do&đó&bậc&tự& z do&i&=&5&
Nội năng của phân tử
Nội năng của phân tử
U
=
Tk B
5 2
y
y
x
x
U = Tk B 3 2
7/11/15'
7/11/15'
Nội'năng'của'khí'lý'tưởng'
Nội'năng'của'khí'lý'tưởng'
B
A
6.
!
nTk nN RT NU = = = i Tk Vậy&đối&với&một&hệ&khí&ở&nhiệt&độ&T& B 2 i 2 i 2
z
! 5. Bậc&tự&do& Bậc&tự&do&i:&số&tọa&độ&cần&thiết&để&xác&định&tọa&độ&của& ! một&phân&tử& Đối&với&phân&tử&gồm&có&nhiều&hơn&2&nguyên&tử,&ngoài& 3&tọa&độ&x,&y,&z&ta&cần&thêm&3&tọa&độ&khác&φ,&θ,&ψ&&để& xác&định&vị&trí&của&phân&tử&đối&với&chuyển&động&quay,& do&đó&bậc&tự&do&i&=&6&
(cid:1) Trong&đó& (cid:1) (cid:1)
Nội năng của phân tử
N&là&tổng&số&phân&tử,&m&là&khối&lượng&của&hệ& M&là&khối&lượng&nguyên&tử,&NA&là&số&Avogadro& kB&là&hằng&số&Boltzmann,&R&là&hằng&số&khí&
d =
7.
y
x
Tk B w Động&năng&trung&bình&của&một&phân&tử& U = Tk B i 2 6 2
7/11/15'
7/11/15'
“Động&năng&trung&bình&chỉ&phụ&thuộc&vào&nhiệt&độ”&
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
! So&sánh&công&và&nhiệt&lượng& 2. (cid:1) Giống&nhau:& (cid:1)
!
!
! Năng&lượng,&công&và&nhiệt&lượng& 1. Năng&lương:&đại&lượng&đặc&trưng&cho&mức&độ&vận& động&của&vật&chất.&Mỗi&trạng&thái&của&vật&ứng&với&một& mức&năng&lượng&cố&định&=>&năng&lượng&là&hàm&của& trạng&thái.& (cid:1) Công&và&nhiệt&lượng&
Đều&là&đại&lượng&đo&mức&độ&trao&đổi&năng&lượng&của&một&hệ& nhiệt&động& Là&hàm&của&quá&trình&không&phải&hàm&trạng&thái&
(cid:1) Khác&nhau:& (cid:1)
J18.4
1
=
calo Sự&tương&đương&giữa&công&và&nhiệt&lượng&
3.
(cid:1) Công&liên&quan&đến&chuyển&động&có&định&hướng&của&hệ& Nhiệt&lượng&liên&quan&đến&chuyển&động&hỗn&loạn&của&các& phân&tử.&
7/11/15'
Truyền&một&năng&lượng&cho&khối&khí&trong&xi&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& lanh&làm&khối&khí&giãn&nở&đẩy&pít&tông&dịch&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& chuyển&=>&khối&khí&thực&hiện&công.& Nếu&giữ&cố&định&piston&thì&năng&lượng&được&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& truyền&cho&các&phân&tử&khí&làm&chúng&chuyển&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& động&hỗn&loạn&nhanh&hơn&=>&nhiệt&độ&khí&trong&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 7/11/15' xi&lanh&tăng&lên&=>&nội&năng&của&khối&khí&tăng&lên&
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
UU
QA +
=Δ
=
−
2
! 4. Nội&dung&của&nguyên&lý&I& Phát&biểu&“Độ&biến&thiên&nội&năng&của&một&hệ&bằng& U 1 tổng&công&và&nhiệt&lượng&hệ&nhân&được”&
!
!
! 5. Ý&nghĩa&của&nguyên&lý&1& A&>&0,&Q&>&0;&hệ&nhận&công&và&nhiệt&lượng&từ&môi& ! trường&xung&quanh,&khí&đó&ΔU&>&0.& A&<&0,&Q&<&0;&hệ&thực&hiện&công&và&tỏa&nhiệt&ra&môi& trường&xung&quanh,&khí&đó&ΔU&<&0.& A&=&0,&Q&=&0;&khí&đó&ΔU&=&0,&nội&năng&của&hệ&được&bảo& toàn&
!
(cid:1) Quy&ước:&& (cid:1)
Đối&với&quá&trình&biến&đổi&vô&cùng&nhỏ&
“Nguyên&lý&1&của&nhiệt&động&lực&học&thực&chất&là& nguyên&lý&bảo&toàn&năng&lượng&áp&dụng&cho&một&hệ& nhiệt&động”&
A&>&0,&Q&>&0;&hệ&nhận&công&và&nhiệt&lượng&từ&môi&trường& xung&quanh& A&<&0,&Q&<&0;&hệ&sinh&công&và&tỏa&nhiệt&ra&môi&trường&xung& quanh& dU = δA +δQ
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Q
U
U
Q
−=⇒=
=Δ
1
2
Q0A;0U 1
2
! Hệ&quả&của&nguyên&lý&1& 6. Hệ&quả&1:&Hệ&cô&lập&gồm&hai&vật&trao&đổi&nhiệt&với& nhau,&nhiệt&lượng&của&vật&này&tỏa&ra&bằng&nhiệt& lượng&của&vật&kia&thu&vào&
! Hệ&quả&của&nguyên&lý&1& 6. Hệ&quả&3:&Động&cơ&nhiệt&hoạt&động&theo&chu&trình& khép&kín&công&sinh&ra&cân&bằng&với&nhiệt&lượng&nhận& A0U −=⇒=Δ⇒= vào&
!
0Q
0A
U
U
A
U
0
−⇔<⇒Δ=⇒=
<
2
1
Hệ&quả&2:&Hệ&không&trao&đổi&nhiệt&với&môi&trường&
⇒
:&Không&tồn&tại&động&cơ&vĩnh&cửu&loại&I:&
&Hệ&liên&tục&thực&hiện&công&đến&khi&mất&hết&năng& lượng,&nội&năng&bằng&0&thì&không&thể&sinh&công&nữa&
⇒ &Điều&đó&có&nghĩa&là&“hệ&sinh&công&thì&bắt&buộc&phải& nhận&nhiệt&và&ngược&lại&hệ&tỏa&nhiệt&khi&nhận&công& ! Kết'luận từ&môi&trường”.& (cid:1) (cid:1)
Hoặc&sinh&công&mãi&mãi&mà&không&nhận&nhiệt.& Hoặc&sinh&công&lớn&hơn&nhiệt&nhận&vào.&
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Ngoại lực
F =⇒
Sp ⋅
=
dQ =
! 7. Công&mà&hệ&nhận&được&trong&một&quá&trình& S/Fp Áp&suất&tác&dụng&lên&pit&tông&
! 8. Nhiệt&lượng&hệ&nhận&được&trong&một&quá&trình& cmdT Nhiệt&lượng&mà&hệ&nhận&được&
S
!
!
Fdl
pSdl
pdV
vì
S
−=
−=
=
⋅
( dV
)dl
dA −= Công&mà&hệ&nhận&được& Dấu trừ (-) vì thể tích của hệ giảm
ℓd
c&là&nhiệt&dung&riêng&của&một&chất,&có&giá&trị&bằng& nhiệt&lượng&nhận&cần&thiết&để&làm&tăng&một&đơn&vị& )K.kg/J ( khối&lượng&chất&khí&lên&1&độ&
!
/JcMC ⋅
=
(
)K.mol
!
2
c = dQ mdT
C
Lấy&tích&phân&theo&quá&trình&biến&đổi&từ&trạng&thái&1& V 2 đến&trạng&thái&2&(diện&tích&dưới&đường&cong)& dA −=
=
∫
∫
Nhiệt&dung&phân&tử&(1&mol):& v p
1
đối với quá trình đẳng tích đối với quá trình đẳng áp
V 1
C # " C !
pdV A =
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
V 2
const
P
pdV
−=
−
2
V 1
( VP
)
V 2 A = −=⇒ Quá&trình&đẳng&tích&
9.
10.
A = −=⇒ Quá&trình&đẳng&áp&
∫
∫
V 1
V 1
const V pdV QU 0 =Δ⇒=
Q
AU
−Δ=
=
+Δ
−
2
V 1
( VPT
)
m M
iR 2
T NU NU = =Δ⇒ = Δ Tk B Tk B m M iR 2 i 2 i 2
P
const
=
VP =Δ⇒
TR Δ
V
m M
TR
Q
=
T +Δ
=Δ
TC Δ P
m M
m M
m M
iR 2
R
C
R
+
=
C =⇒ P
V
2i + 2
p
=γ
=
gọi là hệ số Poisson
C C
2i + i
v
C và Q 0A = = =⇒Δ TC v iR 2 m M
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
p
0Q
# dU
δ
A δδδ
⇒=
=
QA +
=
1
12.
1p
RT
−=
dT
dU
=
=
dTC v
0U const A =
T Q Quá&trình&đẳng&nhiệt& 11. Vp p =⇒ = 11
dV V
Quá&trình&đoạn&nhiệt iR 2
m M
⇒
2
V 2
V 2
2p
0
+
=
RT
pdV
pV;
A δ
−=
=
pV = Vp 22 p 1 −=⇒=Δ⇒ V 1 V
dT T
R C
dV V
m M m M
v
) !! ( ! ! '
$ dTC !! v # ! ! "
∫
∫
V 1
V 1
V
2V
1V
A pdV −= −= Vp 11 dV V
p
p
v
2
v
v
Tln
const
−
=
C lnRT A 1 1 C CR −= = = =⇒+ −=− γ lnVp 11 V 1 V m M C V 2 V 1
( + γ
1
γ
1
−
γ
− γ
( γ
)
TV
const
pV
const
Tp
const
=
⇔
=
⇔
=
R C ) Vln1 lnRT Q A −= = m M V 2 V 1
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học'
#
#
1
! 12.
! 12.
γ
γ
−
−
)
V 2 −=
Quá&trình&đoạn&nhiệt U =Δ Độ&biến&thiên&nội&năng&
∫
T A Δ −= = m M iR 2 dV γ V − 1
( γ VVp 2 11 γ
Quá&trình&đoạn&nhiệt V 1 V 2 γ 1 pdV Vp Công&nhận&được&trong&quá&trình&đoạn&nhiệt& ∫ 11 V 1
V 1
1
γ
γ
−
!
−
V 2 −=
V 2 −=
γ
∫
∫
V 1
V 1
γ
)
γ
Vp 11 A = − 1 VVp 2 11 γ A =⇒ A Vp 11 1 Vp 11 Vp 22 γ − − pdV Công&nhận&được&trong&quá&trình&đoạn&nhiệt& − γ dV V = Vp 11 & # % # $
( TVp T − 2 1 11 ( ) 1 T1 γ −
1
1
−
γ
−
γ
V 2
γ
= A =⇒ pV Vp 11 RT 1 = p =⇒ Vp 11 p 1 Vp 22 m M
V 1
)
V 2 −=
∫
∫
γ V 1 γ V ( γ VVp 11 2 γ
V 1
V 1
A pdV −= = Vp 11 dV γ V − 1 −
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
! Hạn'chế'1 Những&hạn&chế&của&nguyên&lý&I&
1.
! Hạn'chế'2 Những&hạn&chế&của&nguyên&lý&I&
1.
:&“Không&chỉ&rõ&chiều&của&quá&trình&truyền&
nhiệt;&Trong&thực&tế&nhiệt&chỉ&truyền&từ&vật&nóng& sang&vật&lạnh&mà&không&truyền&theo&chiều&ngược&lại”.&
!
!
VD1:&Thả&viên&đá&lạnh&vào&cốc&nước&nóng&=>&đá&tan.& Nhiệt&lượng&truyền&từ&cốc&nước&nóng&sang&viên&đá& lạnh&mà&ko&có&điều&ngược&lại.&
!
7/11/15'
7/11/15'
VD2:&Nhiệt&lượng&truyền&từ&bếp&lửa&sang&dụng&cụ& nấu&ăn,&ko&có&điều&ngược&lại.&
:&“Không&phân&biệt&được&công&và&nhiệt& lượng:&trên&thực&tế&công&có&thể&chuyển&hóa&hoàn& toàn&thành&nhiệt&nhưng&nhiệt&không&thể&tự&nhiên& chuyển&hóa&thành&công”.& VD:&Một&hòn&đá&rơi&từ&độ&cao&h&xuống&mặt&đất,&toàn& bộ&công&của&lực&hấp&dẫn&A&=&Wt&=&mgh&đã&biến&thành& nhiệt&lượng&Q&làm&hòn&đá&và&mặt&đất&nóng&lên.&Ở& chiều&ngược&lại&nếu&cung&cấp&cho&hòn&đá&đang&nằm& trên&mặt&đất&một&nhiệt&lượng&đúng&bằng&Q&thì&nó& không&thể&biết&thành&công&làm&hòn&đá&tự&nhảy&lên&độ& cao&h&được&
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
! Hạn'chế'3:' Những&hạn&chế&của&nguyên&lý&I&
1.
“Không&đánh&giá&được&chất&lượng&nguồn&
!
! Phát&biểu&nguyên&lý&II& 2. Clausius:&“Nhiệt&không&thể&tự&động&truyền&từ&nguồn& lạnh&sang&nguồn&nóng”&hay&“không&thể&chế&tạo&được& máy&lạnh&vĩnh&cửu”&
!
⇒
Thompson:&“Không&thể&chế&tạo&được&động&cơ&nhiệt& hoạt&động&theo&một&chu&trình&khép&kín&liên&tục& chuyển&hóa&nhiệt&thành&công&mà&chỉ&tiếp&xúc&với&một& nguồn&nhiệt&duy&nhất”&hay&“không&thể&chế&tạo&được& động&cơ&vĩnh&cửu&loại&2&(đó&là&loại&động&cơ&hoạt&động& mà&chỉ&tiếp&xúc&với&một&nguồn&nhiệt&duy&nhất)”&
7/11/15'
7/11/15'
nhiệt:&Thực&tế&những&nguồn&nhiệt&có&nhiệt&độ&cao& hơn&thường&có&chất&lượng&hơn”.& VD:&mở&to&bếp&ga&đun&nước&sôi&nhanh&hơn& &Như&vậy&lý&thuyết&nhiệt&động&lực&học&dựa&trên&cơ&sở& của&nguyên&lý&1&có&những&hạn&chế&nhất&định&trong& việc&giả&thích&một&số&hiện&tượng&tự&nhiên&mặc&dù& nguyên&lý&1&không&vi&phạm&định&luật&bảo&toàn&và& chuyển&hóa&năng&lượng.&Vì&thế&ta&cần&phải&bổ&sung& cho&nguyên&lý&1&để&hoàn&thiện&lý&thuyết&nhiệt&động& lực&học.&
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
4.
Hiệu&suất&của&động&cơ&nhiệt&
Nguồn' nóng'(Q1)'
Hiệu&suất&
Công&thực&hiện&
! 3. Động&cơ&nhiệt& ! Máy&biến&đổi&nhiệt&thành&công& VD:&động&cơ&hơi&nước,&động&cơ&đốt&trong&
!
Hoạt&động&tuần&hoàn&theo&chu&trình&khép&kín&
!
η = = = 1− ĐC'nhiệt' Công'A' A Q1 Q1 − Q2 Q1 Q2 Q1
Nguồn' lạnh'(Q2)'
Tác&nhân:&hơi&nước,&chất&khí,&ga,&xăng,&dầu&…&
7/11/15'
7/11/15'
Nhiệt&hấp&thụ& từ&nguồn&nóng&
Nhiệt&nhả&ra& nguồn&lạnh&
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
! Giải&thích&hạn&chế&nguyên&lý&1&bằng&nguyên&lý&2& 6. HC1:&
η ≤ 1 ⇔ 1− ≤ 1 ⇒ T2 ≤ T1
p
!
! 5. Chu&trình&Carnot:& ! Hai&quá&trình&đẳng&nhiệt&(12)&và&(34)& ! Hai&quá&trình&đoạn&nhiệt&(23)&và&(41)& η = 1− Hiệu&suất&
T2 T1 T2 > T1 ⇒ η< 0
1
Q1
HC2:&Luôn&có&hao&phí&η&<&1&
2
T1
!
T2
T2 T1 η< 1 ⇔ < 1 ⇒ A < Q1 A Q1
4
3
HC3&
Q2
η1 = 1− ; η2 = 1− T2 T1
V
⇒ 1− < 1− > T1 < "T1 ⇒ ⇔η1 < η2
Hiệu suất của chu trình Carnot với tác nhân là khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh
T2 T1 T2 "T1 T2 T1 T2 "T1 T2 "T1
7/11/15'
7/11/15'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học'
Nguồn' nóng'(Q1)'
! 7. Máy&lạnh& Nguyên&lý&hoạt&động&
&
Van&giãn&nở& đột&ngột&
Máy'lạnh'
Công'A'
! ! !
D à n
&
! 7. Máy&lạnh& Dùng&công&để&chuyển&nhiệt&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& từ&nguồn&lạnh&sang&nguồn&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& nóng& Tác&nhân:&Khí&ga& VD:&Tủ&lạnh,&điều&hòa&nhiệt&độ& ε = Hệ&số&làm&lạnh&
& l ạ n h
g n ó n n à D
&
!
= Q2 A Q2 Q1 − Q2
Nguồn' lạnh'(Q2)'
Đối&với&chu&trình&Carnot&
ε = T2 T1 − T2
7/11/15'
7/11/15'
Máy&nén&
