VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG
Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội
Khoa Hoá học
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Chương 5 Nhiệt học
1. Nhiệt độ-nguyên lý số 0 2. Các quá trình chuyển thể 3. Khí lí tưởng, khí thực 4. Thuyết động học chất khí 5. Nguyên lí 1 6. Nguyên lí 2 7. Chu trình Carnot
2
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 1 • Nội năng của hệ là một hàm của các thông số
trạng thái P, V, T • Đối với hệ kín:
dU = q + w
Toàn bộ nhiệt lượng và công mà hệ nhận được đều chuyển thành nội năng của hệ
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 1
• Nhiệt lượng là một dạng năng lượng được trao đổi giữa hai vật hoặc giữa vật và môi xung quanh tùy thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ.
• Ở trạng thái cân bằng nhiệt (nhiệt độ hai bên bằng nhau) thì không có sự trao đổi nhiệt lượng.
• q > 0: hệ nhận nhiệt lượng của môi trường
(năng lượng của hệ tăng)
• q < 0: hệ tỏa nhiệt ra môi trường (năng lượng
của hệ giảm)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 1
• Công là năng lượng cơ học mà hệ cho hoặc
nhận từ môi trường.
• w > 0: hệ nhận công từ môi trường (năng lượng
của hệ tăng)
• w < 0: hệ sinh công (năng lượng của hệ giảm)
• Một cách cổ điển thì công cơ học được tính
như sau:
w = F.x
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 1
• Nội năng của một hệ là đại lượng bảo toàn
D U = q + w
• Nội năng của hệ cô lập là hằng số • Nội năng của hệ kín là một hàm trạng thái
(chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của hệ)
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 1 • Nội năng là hàm trạng thái trong các quá trình
chuẩn dừng
Nhiệt động lực học áp dụng với các hệ ở trạng thái cân bằng hoặc trạng thái chuẩn dừng khi mà tốc độ khuếch tán hay tốc độ phản ứng hóa học được coi như bằng không
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 2
Entropy
DU = q + w
Trong một vài trường hợp nguyên lí 1 được nghiệm đúng nhưng lại không xảy ra trong tự nhiên
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 2 • Không thể chuyển toàn bộ nhiệt lượng nhận được
thành công cơ học.
• Trong các quá trình thuận tự nhiên nhiệt lượng chỉ
được truyền từ chỗ nóng sang chỗ lạnh
• Entropy (S) là một hàm trạng thái:
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 2 DS ≥ 0 quá trình thường xảy ra thậm chí với cả hệ cô
lập
DS = 0 là quá trình thuận nghịch ở trạng thái cân bằng DS > 0 là quá trình không thuận nghịch DS < 0 là quá trình không tự nhiên, rất hiếm khi xảy ra
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 2
• Biến thiên entropy của hệ cô lập
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Nguyên lí 3
• Entropy của một hệ ở T=0K bằng zero
S = k ln w = k ln 1 = 0
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
Chu trình Carnot
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHƯƠNG PHÁP HÀM NHIỆT ĐỘNG
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
I.
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
TdS=dU+pdV
• 5 hàm trạng thái T, S, U, p và V có liên quan
đến nhau
• Mỗi trạng thái đơn giản được xác định bởi 2
thông số
• Các thông số còn lại được tính theo 2 thông số
đã biết
• Cần chọn một hàm nhiệt động để kết hợp với phương trình trên thì sẽ tính được các thông số chưa biết
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
dU=TdS - pdV
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
