3/26/2018
1
School of Mechanical Engineering
VIỆN CƠ KHÍ
Chapter 4: Energy Analysis of Closed
System
-Bảo toàn năng lượng cho hệ kín
-Định luật nhiệt động 1 cho hệ kín
CONTENTS
Công thay đổi thể tích (Moving boundary work) - Ứng
dụng cho các máy có chuyển động tịnh tiến
(reciprocating machines) như động cơ đốt trong, máy
nén khí;
Tính công giãn nở cho các quá trình, chu trình, đồ thị
công;
Cân bằng năng lượng đối với hệ kín;
Nội năng, enthalpy, nhiệt dung riêng của khí lý tưởng (hệ
kín);
Nội năng, enthalpy, nhiệt dung riêng của chất lỏng, chất
rắn.
3/26/2018
2
Closed systems
Không có trao đổi môi chất
với môi trường;
Ví dụ: Piston-Cylinder trong các đ/cơ đốt trong:
- Giả thiết quá trình nạp khí sạch/thải khí cháy triệt tiêu
nhau về khối lượng:
mass(in) = air + fuel = mass(out) = exhaust gas.
- Quá trình cháy được thay bằng quá trình cấp nhiệt (Qin );
- Quá trình thải được thay bằng quá trình thải nhiệt (Qout ).
4.1. Công thay đổi thể tích
Piston-Cylinder:
Áp suất P;
Diện tích A;
Piston dịch chuyển ds.
Công tạo ra:
 =  = .. = .
Nhận xét:
Dấu phụ thuộc vào dV, dV dương (giãn nở) thì công
dương; dV âm (nén) thì công âm;
Phổ biến ở các thiết bị piston-cylinder (internal
combustion engines, displacement compressors, …)
3/26/2018
3
Công giãn nở - đồ thị công
Quá trình giãn nở (expansion) 1-2;
Công giãn nở:
 =  →  = 
Nhận xét:
Công thay đổi thể tích chính là diện
tích phía dưới đường quá trình trên
đồ thị P-V.
Đồ thì P-V được gọi là đồ thị công.
Work –function of path
Quá trình giãn nở từ state 1 – state
2, theo các đường A, B, C.
Nhận xét:
Diện tích phía dưới đường quá trình
phụ thuộc đường đi:
> > 
Công là hàm của quá trình.
Công chỉ phát sinh khi hệ thống diễn ra
quá trình bằng cách trao đổi với môi
trường qua biên hệ.
Khi V tăng, quá trình giãn nở
(expansion), Công dương (sinh công);
Khi V giám, quá trình nén
(compression), Công âm (tiêu thụ công).
3/26/2018
4
Work of cycle
Hệ kín thực hiện chu trình:
 =  
=  
= !!!!
Nhận xét:
Các hệ luôn hoạt động theo chu trình.
Công có ích theo chu trình
Vận dụng: Động cơ đốt trong,
- W sinh ra ở đâu (chi tiết nào)?
- W chu trình có được sử dụng có ích cả
không. Nếu không mất mát cho những gì?
Công quá trình: Constant-Volume
Đẳng tích, V = const: !=" = 0
Nhận xét:
Quá trình đẳng tích không sinh công.
Nhiệt cấp vào hay nhả ra chỉ làm thay đổi nội năng.
3/26/2018
5
Công quá trình: Constant-Pressure
Áp suất không đổi: P2= P1= P0
Nhận xét: Nhiệt lượng cấp vào làm hệ giãn nở, sinh
công qua biên hệ.
Quá trình đẳng nhiệt (Isothermal)
Nhiệt độ không đổi: T2= T1= T0
Với khí lý tưởng:
(C= const)