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

Chương 3: Định luật nhiệt động thứ hai

Chia sẻ: Nguyencong Hon | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

403
lượt xem
80
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nội dung: 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

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Chương 3: Định luật nhiệt động thứ hai

  1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM CHƯƠNG 3 ĐỊNH LUẬT N Ệ ĐỘNG THỨ HAI ỊN UẬ NHIỆT ỘNG Ứ 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 5 E t 1 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  2. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 1. 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 ự ệ p thực hiện những chu trình. g 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 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 h trình. Q á t ì h khé kí h chu t ì h 3 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 ấ đổi. 4 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  5. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình thuận chiều _ động cơ nhiệt QH W QL 5 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  6. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM W  QH  QL QH W Hiệu ấ hiệ ủ h ì h Hiệ 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  V ộ g p ả ực ệu ệt t uộc oạ t ấp ất 10%, turbin khí và động cơ đốt trong  50%. 6 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  7. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Chu trình ngược chiều _ máy lạnh QH W QL 7 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  9. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 2. Định luật nhiệt động thứ hai ị ậ ệ ộ g 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 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 l 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  q1   A  q2  v  T2  ln C   v   D  12 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 v  v   B v   A  v  Đồ thị p-v  C  D vB vC  vA vD q1 T2  v  T1  ln B   v  T  1 q 2 T2 t 1 q1 q2    v  A  T1 T2  ln C   v   D  13 Cán bộ giảng dạy: Ths. 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 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  15. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 4. Các hệ quả của định luật nhiệt động thứ hai ệq ị ậ ệ ộ g 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 ể Q 4.  0 : chu trình thuận nghịch  bẳng thức logic g g g T Q 5.  T  0 : chu trình không thuận nghịch  BĐT logic (pt logic thứ 2) 15 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  16. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM 5. Entropy – đồ thị T-s py ị 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 hi l s; entropy, đ vị l (J/K). Đây l một h trạng thái mới nên ta có: hiệu là đơn ị là ( / ) là hàm h i i 2 dq ds  T và  ds  s 1 2  s1 16 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  17. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Đồ thị trạng thái T-s ị ạ g 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 q 2  q   Tds = dt (122’1’) 1 diện tích nằm dưới đường cong sẽ thể hiện lượng nhiệt trao đổi trong một quá trình. 17 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
  18. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Tp.HCM Hết chương 3 18 Cán bộ giảng dạy: Ths. Phan Thành Nhân
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2