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

Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật: Chương 2 - TS. Phan Thành Nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:34

Thêm vào BST
Báo xấu
9
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhiệt động lực học kỹ thuật" Chương 2 Định luật nhiệt động thứ nhất các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng, được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Công; Nhiệt lượng; Nhiệt dung riêng; Định luật nhiệt động thứ nhất; Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng. 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 lực học kỹ thuật: Chương 2 - TS. Phan Thành Nhân

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 2 ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 1. Công 2. Nhiệt lượng 3. Nhiệt dung riêng 4. Định luật nhiệt động thứ nhất 5. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng 1 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Dạng năng lượng cơ bản tham gia vào quá trình nhiệt động: - Công - Nhiệt lượng Công và nhiệt lượng trao đổi giữa chất môi giới và môi trường trạng thái của chất môi giới bị thay đổi 2 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1. Công là gì? - Công W được xem là tích số giữa lực F và đoạn đường dịch chuyển dx theo chiều tác động của lực. 2 W =  F  dx 1 Trong hệ thống nhiệt động: công là lượng năng lượng đi qua bề mặt ranh giới có khả năng nâng cao một vật nào đó Joule( J ) = N  m Power  W =J = Watt(W ) sec 3 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  4. Example of work crossing the boundary of a system. Example of work crossing the boundary of a system
  5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM ✓ Công giãn nở hay công nén trong hệ kín W = p.(V2 – V1) P 1 V2 < V1 : W = (-) (b) V2 > V1 : W = (+) dx (a) Piston 2 1' 2' v A: diện tích piston p: áp suất của chất môi giới Wtt = diện tích (122’1’) V: thể tích chất môi giới Lực tác động lên bề mặt piston: F = p.A Công tạo nên khi piston dịch chuyển một đoạn dx: Wtt = F.dx = p.A.dx = p.dV V2 Wtt =  p.dV V1 5 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Biểu diễn trên đồ thị p-v W = p.(V2 – V1) P 1 V2 (b) Wtt =  p.dV dx (a) Piston V1 2 1' 2' v Wtt = diện tích (122’1’) Nhận xét : Do áp suất tuyệt đối p luôn luôn dương, nên : dv > 0 → W > 0 : hệ dãn nở thì sinh công. dv < 0 → W < 0 : hệ nén ép thì nhận công. Từ cách biểu diễn công dãn nở trên đồ thị pv, nếu tiến hành các quá trình khác nhau nhưng có cùng điểm đầu 1 và điểm cuối 2 thì công sinh ra sẽ không giống nhau. Rõ ràng công dãn nở phụ thuộc vào quá trình. Điều này chứng minh cho lập luận công là hàm của quá trình. 6 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM ✓ Công trong hệ thống hở - Công lưu động Công sinh ra do môi chất chuyển động khi áp suất thay đổi G : lưu lượng khối lượng F : lưu lượng thể tích v : thể tích riêng F : diện tích tiết diện ngang  :vận tốc dòng khí Công lưu động trong trường hợp chất khí di chuyển trong các ống thỏa các điều kiện sau: • Chất khí lưu động liên tục và ổn định. • Tiết diện ngang của ống thay đổi một cách liên tục. • Các thông số trạng thái của chất khí trên cùng một tiết diện ngang là như nhau. F G= = const v 7 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Xét 2 tiết diện (I) và (II) rất gần nhau Xét công lưu động mà phần khí giơí hạn giữa chúng sinh ra: Phần công khối khí phải tao ra để đẩy khối khí phía sau nó : (p + dp).(F + dF).(  + d) Phần công mà nó nhận được từ khối khí phía trước nó : pF Vậy nó đã nhận được một công dWlđ = (p + dp).(F + dF).(  + d) - pF Bỏ qua các vi phân cấp hai và cấp ba, ta có dWlđ = d(pF) = d(pGv) dWlđ = G.d(pv) Nếu xét cho một đơn vị khối lượng dwlđ = d(pv) Vậy trong một quá trình 1 → 2 nào đó thì wlđ = p2v2 – p1v1. 8 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  9. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Công kỹ thuật Trong các máy móc thiết bị, khi môi chất tạo ra được một công dãn nở thì nó phải tiêu tốn một công lưu động và lượng công còn lại để chúng ta có thể sử dụng được gọi là công kỹ thuật. dwkt = dw – dwld = pdv – d(pv) = pdv – pdv – vdp biểu diễn quá trình này trên đồ thị pv: p2 wkt = diện tích (122’’1’’) dwkt = – vdp w kt =  − vdp p1 Nhận xét : Tượng tự, công kỹ thuật cũng phụ thuộc vào quá trình. Dấu của wkt trái với dấu của dp dp < 0 → wkt > 0 : khi dãn nở (áp suất giảm) thì sinh công kỹ thuật. dp > 0 → wkt < 0 : khi nén ép (áp suất tăng) thì nhận công kỹ thuật. 9 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  10. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2. Nhiệt lượng là gì? - Nhiệt lượng là lượng năng lượng đi xuyên qua bề mặt ranh giới khi giữa chất môi giới và môi trường có sự chênh lệch nhiệt độ. 2 - Là một hàm quá trình 1 Q 2 =  Q 1 Q: cho G kg chất môi giới q: cho 1kg chất môi giới Ta qui ước : Q > 0 : nếu đó là nhiệt do hệ nhận vào. Q < 0 : nếu bản thân hệ tỏa nhiệt. Đơn vị: Joule (J) Các loại trao đổi nhiệt: dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ 10 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  11. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM An example showing the difference between heat and work. 11 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  12. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM The effects of heat addition to a system that also can give out work. (Internal Combustion Engine) 12 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  13. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phương pháp tính nhiệt lượng Tính nhiệt lượng theo sự thay đổi entropy δq = Tds Tính nhiệt lượng theo sự thay đổi nhiệt độ δq = Cdt 13 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  14. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM ✓ Nhiệt dung riêng δq = Cdt Trong đó : δq : nhiệt lượng trao đổi giữa chất môi giới và môi trường. dt : lượng thay đổi nhiệt độ của chất môi giới. Rõ ràng dq và dt tỷ lệ qua hệ số C, được gọi là nhiệt dung riêng (NDR). NDR là lượng nhiệt cần cung cấp để đưa một đơn vị vật chất lên 1 độ trong một quá trình nào đó và ngược lại 14 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  15. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phân loại nhiệt dung riêng: Theo đơn vị đo lường vật chất: - NDR khối lượng, C (J/kg.độ): khi đơn vị đo lường vật chất là đơn vị khối lượng (kg). - NDR thể tích, C’ (J/m3tc.độ): khi đơn vị đo vật chất là đơn vị thể tích (m3, ở đktc). - NDR mol, C (J/kmol.độ): khi đơn vị đo vật chất là 1 Kmol. Giữa 3 loại NDR này có mối quan hệ sau: C = C = 22,4.C’ Theo quá trình thay đổi nhiệt độ của môi chất - NDR đẳng áp, Cp: khi quá trình thay đổi nhiệt độ là đẳng áp. Cp, C’p, Cp - NDR đẳng tích, Cv: khi quá trình thay đổi nhiệt độ là đẳng tích. Cv, C’v, Cv 15 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  16. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM * NDR đẳng áp và NDR đẳng tích quan hệ như sau : Cp =k Cv Với k: hệ số đoạn nhiệt. - Ở khí thực, giá trị k phụ thuộc vào bản chất và nhiệt độ của chất khí. - Ở KLT, k chỉ phụ thuộc bản chất (cấu tạo phân tử) của chất khí. 16 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  17. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM ✓ Bảng số liệu giá trị thực nghiệm Bảng NDR kmol của một số loại chất khí (kcal/kmol.độ) Khí lý tưởng (µc)p, kcal/kmol.độ (µc)v, kcal/kmol.độ k Loại có 1 nguyên tử 5 3 1,6 Loại có 2 nguyên tử 7 5 1,4 Loại có 3 nguyên tử 9 7 1,3 Bảng NDR kmol của một số loại chất khí (kJ/kmol.độ) Khí lý tưởng µ.cp, kJ/kmol.độ µ.cv, kJ/kmol.độ k = cp / cv Loại có 1 nguyên tử 20,9 12,6 1,6 Loại có 2 nguyên tử 29,3 20,9 1,4 Loại có 3 nguyên tử 37,7 29,3 1,286 trở lên Nhóm 1 nguyên tử: gồm các khí như Ar, Ne, He,… Nhóm 2 nguyên tử: gồm các khí như O2, N2, H2, CO, Không khí,… Nhóm 3 nguyên tử: gồm các khí như CO2, SO2, CH4, C2H2, C2H4,… 17 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  18. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Nhiệt dung riêng của hỗn hợp? - Nhiệt lượng dùng để làm cho toàn bộ hỗn hợp biến đổi 1 độ bằng tổng nhiệt lượng dùng để làm cho mỗi thành phần biến đổi 1 độ. n C v = g1C v1 + g 2 C v 2 + ... + g n C vn =  g i C vi i =1 n C p = g1C p1 + g 2C p 2 + ... + g n C pn =  g i C pi i =1 n C hh =  g i Ci i =1 18 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  19. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Định luật nhiệt động thứ nhất “ Nhiệt năng không tự sinh ra và cũng không biến mất đi mà chỉ chuyển hóa từ các dạng năng lượng khác (hay thành những dạng năng lượng khác). Một lượng nhiệt năng mất đi sẽ sinh ra một lượng tương đương dạng năng lượng dưới các dạng khác và ngược lại “. Định luật bảo toàn năng lượng E = Q − W Với hệ nhiệt động E = U = U 2 − U1 19 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  20. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Xét một hệ nhiệt động: - G kg môi chất, - Biến đổi từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 nào đó, - Có một nhiệt lượng Q tham gia ( có thể nhận hoặc mất), - Và một công ngoài W tác động vào môi trường ( có thể cho hoặc nhận). Nếu ở trạng thái 1 và 2, hệ nhiệt động có năng lượng toàn phần tương ứng bằng U1 và U2 thì: Định luật bảo toàn và biến hóa năng lượng ta có phương trình cân bằng: Q = (U2 – U1) + W Nếu xét trong một quá trình vô cùng nhỏ, ta có : dQ = dU + dW Hoặc xét cho 1 kg chất môi giới trong 1 quá trình vô cùng nhỏ : dq = du + dw 20 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
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