intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng Nhiệt động học: Chương 3 - Nguyễn Thế Lương

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:163

Thêm vào BST
Báo xấu
18
lượt xem 3
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Nhiệt động học - Chương 3: Động lực nhiệt động 1 và các quá trình nhiệt động, cung cấp cho người học những kiến thức như: Nhiệt, năng lượng toàn phần và công; Định luật 1 nhiệt động học; Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng; Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí thực;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Nhiệt động học: Chương 3 - Nguyễn Thế Lương

  1. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 1 Định luật (ĐL) nhiệt động 1: ĐL bảo toàn và biến hóa năng lượng áp dụng cho hệ nhiệt động (NĐ) 3.1 Nhiệt, năng lượng toàn phần và công 3.1.1 Nhiệt dung riêng và cách tính nhiệt 3.1.1.1 Nhiệt dung riêng a. Khái niệm chung - Nhiệt lượng cần thiết để tăng nhiệt độ của một đơn vị đo vật chất trong một quá trình nào đó lên 1 độ, ký hiệu 𝐶
  2. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 2 - 𝐶  bản chất vật chất của môi chất - MC là khí, hơi: 𝐶  𝑝, 𝑡 - Khi 𝑝 không lớn, chỉ coi 𝐶  𝑡 b. Phân loại Theo sự phụ thuộc nhiệt độ: - Nhiệt dung riêng thực, thường: 𝐶 = 𝑎0 + 𝑎1 𝑡 𝑎0 , 𝑎1 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 𝑑𝑞 𝑡2 𝐶= 𝑑𝑡 𝜖 𝑡 → 𝑞 = ‫𝑡׬‬ 𝐶𝑑𝑡 (3-1) 1
  3. 3 Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ - Nhiệt dung riêng trung bình: nhiệt dung riêng trong khoảng nhiệt độ t = t2 – t1 nào đó 𝑡 𝑞 𝑞 - 𝐶| 𝑡2 = = (3-2) 1 𝑡 2 − 𝑡1 ∆𝑡 - Thay (3-1) vào (3-2): 𝑡 1 𝑡2 𝐶| 𝑡2 = ‫𝑡׬‬ 𝐶𝑑𝑡 (3-3) 1 ∆𝑡 1 Theo đơn vị đo lường MC: - Nhiệt dung riêng khối lượng: cho 1kg MC: 𝐶 (J/kgK)
  4. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 4 - Nhiệt dung riêng thể tích: cho 1 m3 tiêu chuẩn: C’ (J/m3K). Tiêu chuẩn: 𝑝 = 760 mm Hg, 𝑡 = 0oC - Nhiệt dung riêng kmol: cho 1 kmol: C (J/kmolK) ′ 𝐶𝜇 𝐶 = 𝐶 𝑣𝑠 = 𝜇 𝑣 𝑠 : ở ĐK tiêu chuẩn (s: standard): Theo quá trình nhiệt động: - Nhiệt dung riêng đẳng áp: 𝑝 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡: 𝐶 𝑝 , 𝐶 ′𝑝 , 𝐶 𝜇𝑝 - Nhiệt dung riêng đẳng tích: 𝑣 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡: 𝐶 𝑣 , 𝐶 ′𝑣 , 𝐶 𝜇𝑣
  5. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 5 - Khí lý tưởng: Công thức Mayer: 𝐶𝑝 − 𝐶𝑣 = 𝑅 (3-4) 𝐶𝑝 = 𝑘 (3-5) 𝐶𝑣 𝑘: số mũ đoạn nhiệt, 𝑘 ∈ số nguyên tử (NT) trong phân tử khí, Bảng 1-1 [4]: 1 NT: 𝑘 = 1,6; 2 NT: 𝑘 = 1,4;  3NT: 𝑘 = 1,3 Từ (3-4) và (3-5): 𝑅 𝐶𝑣 = (3-6) 𝑘 −1
  6. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 6 𝑅 𝐶𝑝 = 𝑘 (3-7) 𝑘 −1 c. Tính nhiệt dung riêng phụ thuộc nhiệt độ - Khí lý tưởng: - xác định theo (3-6), (3-7) và theo (1-5): 8314 𝑅= (J/kg.K) 𝜇 - Khí thực: 𝐶 ∈ 𝑡 theo (3-3):
  7. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 7 𝑡2 1 𝑡2 𝐶| 𝑡1 = ‫𝑡׬‬ 𝐶𝑑𝑡, biến đổi tiếp: ∆𝑡 1 𝑡2 1 𝑡2 𝑡1 𝐶| 𝑡1 = ‫0׬‬ 𝐶𝑑𝑡 − ‫0׬‬ 𝐶𝑑𝑡 ∆𝑡 1 𝑡 𝑡 = 𝐶|02 𝑡2 − 𝐶|01 𝑡1 (3-8) ∆𝑡 𝑡 𝑡 𝐶|01 và 𝐶|02 : nhiệt dung riêng trung bình trong khoảng 0 − 𝑡1 và 0 − 𝑡2 (Phụ lục [4], Bảng 2, tr. 191) 3.1.1.2 Các cách tính nhiệt - Nhiệt: NL trao đổi giữa hệ và MT do chênh lệch nhiệt độ
  8. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 8 Tính nhiệt: 2 cách - Theo nhiệt dung riêng: Q = GCt = VsC’t = MCt (3-9) G: khối lượng khí (kg) Vs: thể tích khí ở điều kiện tiêu chuẩn (𝑚3 ) 𝑠 M: số kilomol khí t = t2 – t1
  9. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 9 C, C’, C: đã xét ở trên; khí thực phải dùng tỷ nhiệt trung bình theo (3-8) Lưu ý: không thể tính nhiệt theo nhiệt dung riêng cho quá trình đẳng nhiệt (𝑡2 = 𝑡1 ℎ𝑎𝑦 𝑇2 = 𝑇1) 𝑑𝑞 vì 𝐶 𝑇 = = ∞ 𝑑𝑇 𝑇 - Theo entropi: 𝜕𝑞 Từ định nghĩa entropi 𝑑𝑠 = 𝑇 𝑠2 𝑞 = ‫𝑠׬‬ 𝑇𝑑𝑠 (3-10) 1
  10. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 10 (3-10) dùng cho mọi quá trình, kể cả 𝑇 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡: q = T(s2 – s1) 3.1.2 Năng lượng toàn phần của hệ nhiệt động 3.1.2.1 Các dạng năng lượng trong hệ nhiệt động - Hệ khảo sát có nhiều dạng NL (xem Chương 1) - Giới hạn: chỉ xét những dạng NL vĩ mô
  11. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 11 a. Động năng - Động năng (Kinetic Energy): NL của vật chuyển động 𝜔2 𝜔2 𝐽 - 𝑊đ = 𝐺 𝐽 𝑤đ = ( ) (3-11) 2 2 𝑘𝑔 G: khối lượng (kg) 𝜔: tốc độ (m/s) b. Thế năng - Thế năng (Potential Energy): NL của lực trọng trường
  12. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 12 - 𝑊𝑡 = 𝐺𝑔ℎ 𝐽 , ∆𝑊𝑡 = 𝐺𝑔∆ℎ (𝐽) (3-12) g: gia tốc trọng trường (m/s2) h: chiều cao so với mặt đất (m) - ∆𝑊𝑡 thuờng rất nhỏ: ∆𝑊𝑡 ≈ 0 c. Nội năng - Nội năng (Internal Energy): nội nhiệt năng (xem Chương 1) - U (J), u(J/kg)
  13. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 13 d. Năng lượng đẩy - Công đẩy dòng MC chuyển động (hệ hở), 𝐷 (J), 𝑑 (J/kg), theo (3-20) xét sau dưới đây: 𝐷 = 𝑝𝑉 = 𝐺𝑝𝑣 (3-13) - Bốn dạng NL trên là các hàm trạng thái (chỉ phụ thuộc trạng thái, không phụ thuộc quá trình) 3.1.2.2 Biểu thức tính năng lượng toàn phần 𝐽 - Bỏ qua thế năng: tổng NL của hệ: 𝑊 𝐽 , 𝑤 𝑘𝑔
  14. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 14 𝑊 = 𝑈 + 𝐷 + 𝑊đ 𝑤 = 𝑢 + 𝑑 + 𝑤đ (3-14) Thay (3-11) vào (3-14): 𝜔2 𝑤= 𝑢+ 𝑑+ (3-15) 2 - Hệ kín: 𝐷 & 𝑊đ = 0 𝑊 𝑘 = 𝑈, 𝑤 𝑘 = 𝑢 Biến đổi NL toàn phần: ∆𝑊 𝑘 = ∆𝑈 = 𝑈2 − 𝑈1
  15. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 15 ∆𝑤 𝑘 = ∆𝑢 = 𝑢2 − 𝑢1 (3-16) - Hệ hở: 𝑈 + 𝐷 = 𝑈 + 𝑝𝑉 = 𝐼 𝜔2 𝑊ℎ = 𝐼 + 𝑊 𝑑 , 𝑤ℎ = 𝑖 + 𝑤đ = 𝑖 + 2 Biến đổi NL toàn phần: ∆𝜔 2 ∆𝑤ℎ = ∆𝑖 + (3-17) 2
  16. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 3.1.3 Các loại công ⚫ Công là dạng năng lượng thực hiện bởi hệ nhiệt động nếu tác động duy nhất của nó lên môi trường (phần còn lại, ngoài hệ) có thể nâng một vật có khối lượng. ⚫ Đơn vị đo công: 1J = 1Nm ⚫ Đơn vị đo công suất: 1W = 1J/s ⚫ Với 1 kg môi chất: J/kg, W/kg ⚫ Công là hàm quá trình ⚫ Công do hệ sinh ra mang dấu + và ngược lại
  17. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ CÁC LOẠI CÔNG ⚫ Công thay đổi thể tích, ký hiệu L [J], v2 l [J/kg] dl = pdv l12 =  pdv v1 ⚫ Công kỹ thuật, ký hiệu Lkt [J], lkt [J/kg], là công do dòng khí chuyển động (hệ hở) thực hiện khi áp suất thay đổi. p2 dlkt = −vdp lkt12 =  − vdp p1
  18. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ CÁC LOẠI CÔNG (tiếp) ⚫ Công ngoài, ký hiệu Ln [J], ln [J/kg], là công mà hệ trao đổi với môi trường. Lưu ý: hệ sinh công khi thể tích tăng, ngoại động năng giảm, ngoại thế năng giảm (bỏ qua) và năng lượng đẩy giảm. 12 − 2 2 ln12 =l 12+(d1 − d 2 ) + 2 2 − 12 2 ln12 =l 12−(d 2 − d1 ) − 2  2  dln = dl − d ( pv ) − d    2   
  19. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 19 3.1.3.2 Công thay đổi thể tích - Xét 1 kg khí: 𝑝, 𝑣, giãn nở 𝑑𝑣, thực hiện công - d𝑙 ≈ 𝑝𝑆𝑑𝑥 = 𝑝𝑑𝑣 (3-18) - 𝑙 = ‫𝑣𝑑𝑝 ׬‬ (3-19) - 𝑙 > 0 khi thể tích tăng (giãn nở) và ngược lại (bị nén)
  20. Chương 3. ĐL nhiệt động 1 và các quá trình NĐ 20 - Đồ thị công 𝑝 − 𝑣: diện tích 12𝑣1 𝑣2 biểu diễn 𝑙12 - 𝑙: hàm quá trình - Công giãn nở có cả trong hệ kín và hệ hở
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2