1
Nhiệt động học và truyền nhiệt
Thermomechanics and Heat transfer
TS. LƯU VĂN THUẦN
2
Đề cương
Chương 1: Các khái niệm cơ bản
Chương 2: Phương trình trạng thái, chất tinh
khiết, nhiệt dung riêng
Chương 3: Định luật thứ nhất của nhiệt động học
Chương 4: Chu trình chất khí
Chương 5: Dẫn nhiệt
Chương 6: Tỏa nhiệt đối lưu
Chương 7: Trao đổi nhiệt bức xạ
Chương 8: Thiết bị trao đổi nhiệt
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
3
Chương 3: Định luật thứ nhất của
nhiệt động học
Tham khảo: 3.2→3.7, 5.1→5.2, 6.1→6.5
1. Năng lượng, truyền năng lượng và phân tích năng lượng
2. Phân tích năng lượng của hệ kín
3. Phân tích khối lượng và năng lượng của hệ hở
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
1. Năng lượng, truyền năng lượng,
phân tích năng lượng
1.1 Các dạng năng lượng của hệ
1.2 Truyền năng lượng thông qua nhiệt
1.3 Truyền năng lượng thông qua công
1.4 Nguyên lý thứ nhất nhiệt động học
1.5 Hiệu suất biến đổi năng lượng
4
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
•Năng lượng tổng E, e=E/m(J/kg)
•Nhiệt động lực học chỉ quan tâm đến sự biến thiên năng lượng, không
quan tâm giá trị truyệt đối
•Năng lượng vi mô: nội năng U
•Năng lượng vĩ mô: động năng KE=mV2/2, ke=V2/2
thế năng PE=mgz (kJ/kg), pe=gz
•Năng lượng tổng:
5
1.1 Các dạng năng lượng của hệ
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
•Nếu hệ ổn định, biến thiên năng lượng tổng bằng biến thiên nội năng
•Xét hệ có dòng chảy:
oLưu lượng khối lượng:
oLưu lượng năng lượng:
6
1.1 Các dạng năng lượng của hệ
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
•Năng lượng truyền qua biên của hệ kín theo hai dạng riêng biệt: nhiệt và công
•Nhiệt là năng lượng truyền giữa hai hệ nhờ sự chênh
lệch nhiệt độ
•Năng lượng được coi là nhiệt (truyền nhiệt) chỉ khi nó
truyền qua biên của hệ
•Một quá trình không có sự trao đổi nhiệt được gọi là
quá trình đoạn nhiệt
•Lượng nhiệt lượng trao đổi trong quá trình chuyển giữa
hai trạng thái: Q(J)
•Nhiệt lượng trao đổi tính trên một đơn vị khối lượng
•Tốc độ trao đổi nhiệt: (kJ/s kW)
7
=const
1.2 Truyền năng lượng thông qua nhiệt
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
•Công là năng lượng trao đổi thông qua lực tác dụng trên một quãng đường
•Công trong quá trình chuyển giữa hai trạng thái: W(J)
•Công tính trên một đơn vị khối lượng
•Công trên một đơn vị thời gian được gọi là công suất: (kJ/s kW)
8
1.3 Truyền năng lượng thông qua công
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
❑Quy ước dấu
•Nhiệt lượng truyền vào hệ và công thực hiện bởi hệ có dấu dương
•Nhiệt lượng truyền từ hệ và công thực hiện trên hệ có dấu âm
❑Tính chất:
•Nhiệt và công đều gắn liền với quá trình, không phải với trạng thái
•Cả hai đều là các hàm quá trình (độ lớn phụ thuộc quá trình cũng như điểm đầu
cuối)
9
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không
1.3 Truyền năng lượng thông qua công
❑Nguyên lý:
•Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi, nó chỉ chuyển từ dạng này sang
dạng khác
❑Tính chất:
•Đối với tất cả các quá trình đoạn nhiệt giữa hai trạng thái xác định của hệ
kín, công thực hiện là nhưnhau bất kể bản chất của hệ và các chi tiết của
quá trình
→công tương ứng với sự thay đổi của các biến đặc tính
10
1.4 Nguyên lý thứ nhất nhiệt động học
9/4/2023 Khoa Kỹ thuật Hàng không