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 3 - TS. Phan Thành Nhân

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:23

Thêm vào BST
Báo xấu
10
lượt xem 4
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Nhiệt động lực học kỹ thuật" Chương 3 được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Các chu trình nhiệt động; Chu trình carnot; Định luật nhiệt động thứ hai; Các hệ quả của định luật nhiệt động thứ hai; Entropy – đồ thị T - s. 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 3 - TS. Phan Thành Nhân

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 3 ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ HAI 1. Các chu trình nhiệt động 2. Chu trình carnot 3. Định luật nhiệt động thứ hai 4. Các hệ quả của định luật nhiệt động thứ hai 5. Entropy – đồ thị T - s 1 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1. Các chu trình nhiệt động: Trong các quá trình nhiệt động, muốn chuyển hóa liên tục giữa nhiệt năng với các dạng năng lượng khác, người ta phải thực hiện những chu trình. Môi chất sẽ thay đổi một cách liên tục từ trạng thái đầu qua nhiều trạng thái trung gian rồi trở về trạng thái ban đầu. 2 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  3. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví dụ: Trong các máy nhiệt, Để biến nhiệt thành công, phải tiến hành cho môi chất giãn nở. Muốn nhận được công liên tục, môi chất phải giãn nở liên tục, → không thể thực hiện vì kích thước máy có hạn. Quá trình khép kín hay chu trình. 3 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  4. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình thuận nghịch Chu trình chỉ tiến hành qua các trạng thái cân bằng Tiến hành ngược trở lại qua tất cả các trạng thái đã đi qua mà môi chất và môi trường không có gì thay đổi. 4 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình thuận chiều: _ động cơ nhiệt QH W QL 5 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Q1 = QH: Nhiệt nhận vào từ nguồn nóng T1 W: Công sinh ra Q1 = W + IQ2I Q2 = QL: nhiệt nhả ra cho nguồn lạnh T2 QH W = QH − QL W Hiệu suất nhiệt của chu trình QL W QH − QL QL t = = t = 1− QH QH QH Nhận xét : Hiệu suất t của chu trình thuận chiều (động cơ nhiệt) luôn luôn nhỏ hơn 1, t chỉ bằng 1 khi không có nhiệt lượng thải cho nguồn nhiệt ở nhiệt độ thấp. Chu trình nào có hiệu suất nhiệt lớn hơn thì hoàn thiện hơn. VD : Động cơ phản lực có hiệu suất nhiệt thuộc loại thấp nhất  4%, động cơ hơi nước  10%, turbin khí và động cơ đốt trong  50%. 6 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình ngược chiều _ máy lạnh QH W QL 7 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM QH = W + QL QH W Hệ số làm lạnh (máy lạnh) Q QL QL = L = W QH − QL Hệ số làm nóng (bơm nhiệt) QH QH = = W QH − QL 8 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  9. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2. Định luật nhiệt động thứ hai Phát biểu của Clausius Không thể có bất kỳ một máy lạnh hay bơm nhiệt nào có thể vận chuyển nhiệt lượng từ một nơi có nhiệt độ nhỏ hơn đến nơi có nhiệt độ cao hơn mà không tốn gì hết 9 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  10. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Phát biểu của kelvin Planck Không có bất kỳ một động cơ nào có thể biến toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành ra công 10 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  11. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 3. Chu trình carnot Đồ thị p-v Các quá trình trên chu trình ✓ AB : nhận nhiệt lượng q1 (ở nhiệt độ không đổi T1) → dãn nở đẳng nhiệt ✓ BC : cô lập và dãn nở, sinh công, nhiệt độ hạ từ T1 → T2 → dãn nở đoạn nhiệt. ✓ CD : thải nhiệt lượng q2 cho nguồn lạnh (ở nhiệt độ T2) → nén đẳng nhiệt. ✓ DA : cô lập và chịu nén, nhận công để trở về trạng thái ban đầu → nén đoạn nhiệt. 11 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  12. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hiệu suất nhiệt của chu trình q2 t = 1− q1 Xét 2 quá trình AB và CD Quá trình đẳng nhiệt AB vB q1 = RT1 ln vA Quá trình đẳng nhiệt CD vD Đồ thị p-v q 2 = RT2 ln vC Lấy tỷ số q1/q2:  v  T1  ln B   v  =  A  q1 q2  v  T2  ln C   v   D  12 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  13. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Xét 2 quá trình BC và DA : Quá trình đoạn nhiệt BC k −1 T2  v B  =  T1  v C    Quá trình đoạn nhiệt DA k −1 T2  v A  =  T1  v D    k −1 k −1  vB  v    v  = A  v   C  D Đồ thị p-v vB vC = vA vD T2 t = 1−  v  q1 T T1  ln B  = 1  v  q 2 T2 =  A  T1 q1 q2  v  T2  ln C   v   D  13 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  14. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hiệu suất nhiệt của chu trình Carnot thuận chiều: T2 t = 1− T1 Hệ số làm lạnh của chu trình Carnot ngược chiều: T2 = T1 − T2 Hiệu suất của chu trình Carnot chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của 2 nguồn nhiệt 14 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  15. ĐỘNG CƠ NHIỆT BƠM NHIỆT VÀ MÁY LẠNH Q2 = QL: nhiệt nhận vào từ nguồn lạnh T2 Q1 = QH: Nhiệt nhận vào từ nguồn W: Công nhận vào nóng T1 Q1 = QH: Nhiệt nhả ra cho nguồn nóng T1 W: Công sinh ra Q2 = QL: nhiệt nhả ra cho nguồn Q2 + IWI = IQ1I lạnh T2 (máy lạnh) (bơm nhiệt) Hệ số làm lạnh (máy lạnh) Hệ số làm nóng Q1 = W + IQ2I Ở điều kiện lí tưởng chu trình carnot Ở điều kiện lý tưởng – chu trình carnot
  16. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 4. Các hệ quả của định luật nhiệt động thứ hai 1. Giữa 2 nguồn nhiệt → C là lớn nhất 2. Giữa Ta, Tb → C của các chu trình Carnot bằng nhau 3. ĐLNĐ 2 là cơ sở để xây dựng thang nhiệt độ động học Q 4.  =0 : chu trình thuận nghịch → bẳng thức logic T Q 5.  T  0 : chu trình không thuận nghịch → BĐT logic (pt logic thứ 2) 16 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  17. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 5. Entropy – đồ thị T-s Từ đẳng thức chu trình Carnot: q1 T1 q1 q2 = = q2 T2 T1 T2 q1 q 2  + =0 (q1 và q2 có dấu ngược nhau) T1 T2 q dq  T =0 or  T =0 dq :vi phân toàn phần, thể hiện sự biến thiên của một biến số trạng thái nào đó của hệ. T Ký hiệu là s; entropy, đơn vị là (J/K). Đây là một hàm trạng thái mới nên ta có: 2 dq ds = T và  ds = s 1 2 − s1 17 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  18. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Đồ thị trạng thái T-s Trục hoành biểu diễn entropy s, Trục tung biểu diễn nhiệt độ tuyệt đối K. Nhận xét: Mỗi điểm trên đồ thị T-s biểu diễn một trạng thái cân bằng, một đường cong thể hiện một quá trình. Nếu đường cong này kín, ta có một chu trình. Có thể viết : Đồ thị trạng thái T-s dq = Tds 2  q =  Tds = dt (122’1’) 1 diện tích nằm dưới đường cong sẽ thể hiện lượng nhiệt trao đổi trong một quá trình. 18 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  19. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví dụ 1: Khảo sát một động cơ nhiệt làm việc với nguồn nóng có nhiệt độ là 800oC và nguồn lạnh có nhiệt độ là 30oC. Giả sử động cơ này có thể làm việc ở điều kiện lý tưởng của chu trình Carnot thì công suất phát của nó là 1000kW. Hãy xác định năng suất nhiệt mà động cơ nhận vào từ nguồn nóng và nhả ra cho nguồn lạnh. 19 GIẢNG VIÊN: TS. PHAN THÀNH NHÂN
  20. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Ví dụ 2: Khảo sát một máy làm lạnh hoạt động theo chu trình Carnot lý tưởng, với nhiệt độ nguồn nóng 40oC, công suất máy nén W = 750W. Hệ số làm lạnh  = 7 Hãy xác định nhiệt độ nguồn lạnh, nhiệt lượng nhận vào từ nguồn lạnh và nhiệt lượng nhả ra cho nguồn nóng. 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
6=>0