Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý tích hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống p9

Chia sẻ: Fsdfds Dsfsdxf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

57
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý tích hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống p9', khoa học tự nhiên, vật lý phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý tích hợp trong điều chỉnh tối ưu của hệ thống p9

q q t2 = = C (1-75) t 2 − t 1 ∆t t 1 gäi lµ nhiÖt dung riªng trung b×nh cña chÊt khÝ ®ã trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ t1 ®Õn t2. Th«ng th−êng ng−êi ta cho nhiÖt dung riªng trung b×nh trong kho¶ng nhiÖt t ®é tõ 00C ®Õn nhiÖt ®é t nµo ®ã, tøc lµ C . NhiÖt l−îng cÇn cÊp vµo ®Ó lµm t¨ng 0 t nhiÖt ®é cña 1kg chÊt khÝ tõ 00C ®Õn nhiÖt ®é t 0C lµ q = t. C , dùa vµo ®ã ta cã thÓ 0 tÝnh ®−îc nhiÖt l−îng cÇn cÊp vµo ®Ó lµm cho nhiÖt ®é cña 1kg m«i chÊt t¨ng tõ nhiÖt ®é t1 ®Õn nhiÖt ®é t2. NhiÖt l−îng cÇn cÊp vµo ®Ó lµm t¨ng nhiÖt ®é cña 1kg chÊt khÝ tõ 00C ®Õn t1 nhiÖt ®é t1 lµ q1 = t1. C , nhiÖt l−îng cÇn cÊp vµo ®Ó lµm t¨ng nhiÖt ®é cña 1kg 0 t2 0 chÊt khÝ tõ 0 C ®Õn nhiÖt ®é t2 lµ q2 = t2. C , vËy nhiÖt l−îng cÇn cÊp vµo ®Ó n©ng 0 nhiÖt ®é cña 1kg chÊt khÝ tõ nhiÖt ®é t1 ®Õn nhiÖt ®é t2 b»ng hiÖu nhiÖt l−¬ng q2 vµ q1: t2 t1 q t 2 = q 2 − q 1 = q 02 − q 01 = t 2 .C − t 1 .C t t t (1-76) 0 0 1 Thay vµo c«ng thøc (1-74) ta cã nhiÖt dung riªng trung b×nh trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ t1 ®Õn t2 khi biÕt nhiÖt dung riªng trung b×nh trong kho¶ng nhiÖt ®é tõ 0 ®Õn t1 vµ tõ 0 ®Õn t2 lµ: t2 t1 C .t 2 − C .t 1 q t2 = =0 0 (1-77) C t 2 − t1 t 2 − t1 t1 1.4.4.2. NhiÖt dung riªng thùc NÕu hiÖu nhiÖt ®é (t2 - t1) dÇn tíi kh«ng, nghÜa lµ nhiÖt ®é t1 vµ nhiÖt ®é t2 cïng tiÕn tíi gi¸ trÞ nhiÖt ®é t th× nhiÖt dung riªng trung b×nh trë thµnh nhiÖt dung riªng thùc ë nhiÖt ®é t. dq C= , j/kg (1-78) dt Thùc nghiÖm chøng tá r»ng: nhiÖt ®é cµng cao th× chuyÓn ®éng, dao ®éng cña nguyªn tö vµ ph©n tö cµng m¹nh nªn tiªu thô nhiÖt l−îng cµng lín. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ nhiÖt ®é cµng cao th× nhiÖt dung riªng cµng lín. Sù phô thuéc cña nhiÖt dung riªng vµo nhiÖt ®é th−êng ®−îc thÓ hiÖn b»ng c«ng thøc: C = a0 + a1.t+ a2.t2+ . . . . . . +an.tn, (1-79) Trong ®ã: ai lµ c¸c hÖ sè phô thuéc vµo b¶n chÊt cña tõng chÊt khÝ, ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm. Trong tÝnh to¸n kü thuËt th−êng lÊy n = 1 lµ ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c, nghÜa lµ coi nhiÖt dung riªng vµo nhiÖt ®é theo quan hÖ tuyÕn tÝnh: C = a0 + a1.t (1-80) 23
NhiÖt l−îng trao ®æi gi÷a m«i chÊt vµ m«i tr−êng khi m«i chÊt thay ®æi tõ tr¹ng th¸i 1 ®Õn tr¹ng th¸i 2 lµ: t +t ⎞ ⎛ t t 2 2 q t = ∫ Cdt = ∫ (a 0 + a 1 t )dt = ⎜ a 0 + a 1 1 2 ⎟( t 2 − t 1 ) t 2 (1-81) ⎝ 2⎠ 1 t t 1 1 Tõ (1-75) vµ (1-81) cã thÓ tÝnh nhiÖt dung riªng trung b×nh theo nhiÖt dung riªng thùc ë nhiÖt ®é t: t2 ∫ Cdt t +t ⎞ ⎛ t2 = = ⎜ a 0 + a1 1 2 ⎟ t1 C (1-82) t 2 − t1 ⎝ 2⎠ t1 1.4.5. nhiÖt dung riªng cña hçn hîp Muèn tÝnh nhiÖt dung riªng cña hçn hîp khÝ th× cÇn ph¶i biÕt thµnh phÇn cña hçn hîp. NhiÖt l−îng tiªu tèn ®Ó n©ng nhiÖt ®é hçn hîp lªn 1 ®é b»ng tæng nhiÖt l−îng tiªu tèn ®Ó n©ng nhiÖt ®é c¸c khÝ thµnh phÇn lªn 1 ®é. NÕu gäi nhiÖt dung riªng cña hçn hîp khÝ lµ C vµ cña khÝ thµnh phÇn lµ Ci th× nhiÖt l−îng tiªu tèn ®Ó n©ng nhiÖt ®é hçn hîp lªn 1 ®é b»ng: G.C = G1.C1 + G2.C2 + . . . . + Gn.Cn (1-83) Chia c¶ hai vÕ cho G vµ chó ý (1-45) ta ®−îc nhiÖt dung riªng cña hçn hîp b»ng: n ∑g C C = g1.C1 + g2.C2 + . . . . + gn.Cn = (1-84) i i i =1 T−¬ng tù, nÕu tÝnh theo C’ vµ C’i ta cã: n ∑r C ' C’ = r1.C’1 + r2.C’2 + . . . . + rn.C’n = (1-85) i i i =1 NÕu tÝnh teo Cµ ta cã: n ∑r C Cµ = r1.C1µ + r2.C2µ + . . . . + rn.Cnµ = ./. (1-86) iµ i i =1 24
Chæång 1: VUÎ TRUÛ VAÌ HÃÛ MÀÛT TRÅÌI 1.1. Cáúu taûo, chuyãøn âäüng vaì sæû daîn nåí cuía vuî truû 1.1.1. Cáúu taûo cuía vuî truû Vuî truû maì ta biãút bao gäöm vä säú caïc vç sao. Mäùi vç sao laì mäüt thiãn thãø phaït saïng, nhæ màût tråìi cuía chuïng ta. Quay quanh mäùi vç sao coï caïc haình tinh, caïc thiãn thaûch, sao chäøi, theo nhæîng quyî âaûo ellip láúy sao laìm tiãu âiãøm, nhåì tæång taïc cuía læûc háúp dáùn. Quay quanh mäùi haình tinh coï caïc vãû tinh, caïc vaình âai hoàûc âaïm buûi. Mäùi vç sao taûo ra quanh noï mäüt hãû màût tråìi, nhæ hãû màût tråìi cuía chuïng ta. Haìng tyí hãû màût tråìi tuû laûi thaình mäüt âaïm, do læûc háúp dáùn, taûo ra mäüt thiãn HÃÛ MÀÛT TRÅÌI 30000nas haì. Thiãn haì cuía chuïng ta âæåüc goüi laì Ngán haì hay 15000nas Milky Way, laì mäüt trong säú haìng tyí thiãn haì trong 45000nas vuî truû quan saït âæåüc, thiãn haì cuía chuïng ta gäöm 1011 ngäi sao, coï hçnh Hinh 1.1. Ngán haì vaì hãû màût tråìi âéa deût xoàõn äúc, baïn kênh khoaíng = 45.000nas (nas = nàm aïnh saïng = 365,25x24x60x60x300.000 =9,5.1012km). Mäùi hãû màût tråìi quay quanh tám thiãn haì våïi täúc âäü haìng tràm km/s. Hãû màût tråìi cuía chuïng ta nàòm trãn rça ngoaìi cuía Ngán haì, caïch tám khoaíng 30.000nas, vaì quay quanh tám Ngán haì våïi váûn täúc: vMT= 230km/s. Vuî truû maì ta quan saït âæåüc hiãûn nay chæïa khoaíng 10 tyí thiãn haì, coï baïn kênh 3.1025m, chæïa khoaíng 1020 ngäi sao våïi täøng khäúi læåüng khoaíng 1050kg. 1
1.1.2. Sæû váûn âäüng vaì daîn nåí cuía vuî truû Âãø täön taûi dæåïi taïc duûng cuía læûc háúp dáùn, caïc thiãn thãø trong vuî truû phaíi chuyãøn âäüng khäng ngæìng. Caïc haình tinh tæû xoay quanh mçnh vaì quay quanh màût tråìi våïi täúc âäü vaìi chuûc km/s, caïc màût tråìi quay quanh tám thiãn haì våïi täúc âäü haìng tràm km/s, caïc thiãn haì quay quanh tám âaûi thiãn haì våïi täúc âäü haìng nghçn km/s. Nàm 1923, khi sæí duûng kênh thiãn vàn vä tuyãún ghi phäø bæïc xaû phaït ra tæì caïc thiãn haì, Edwin Hubble nháûn tháúy caïc vaûch quang phäø luän dëch chuyãøn vãö phêa bæåïc soïng λ daìi, phêa maìu âoí. Hiãûn tæåüng dëch vãö phêa âoí cuía bæïc xaû âæåüc giaíi thêch bàòng hiãûu æïng Doppler, laì do caïc thiãn thãø phaït bæïc xaû âang chuyãøn âäüng ra xa nåi thu bæïc xaû, chuyãøn âäüng råìi xa nhau cuía caïc thiãn haì âæåüc phaït hiãûn tháúy theo moüi phæång, våïi váûn täúc tàng dáön theo khoaíng caïch giæîa chuïng. Nhæ váûy, caïc thiãn thãø trong vuî truû âang råìi xa nhau, vaì vuî truû âang daîn nåí nhæ quaí boïng âang âæåüc thäøi càng ra. 1.1.3. Âënh luáût Hubble Dæûa vaìo thæûc nghiãûm, Edwin Hubble mä taí sæû daîn nåí cuía vuî truû bàòng âënh luáût sau: Moüi thiãn thãø trong vuî truû âang chuyãøn âäüng ra xa ρ ρ ρ nhau våïi váûn täúc ω tyí lãû thuáûn våïi khoaíng caïch r giæîa chuïng: ω = -H. r , våïi H≈ 25km/s.106nas laì hàòng säú Hubble. Thæûc tãú hàòng säú Hubble chæa thãø xaïc âënh chênh xaïc, chè biãút noï nàòm trong khoaíng (15÷30)km/s.106nas. 1.2. Sæû hçnh thaình vuî truû vaì hãû màût tråìi 1.2.1. Thuyãút Big Bang Thæûc nghiãûm cho biãút vuî truû âang daîn nåí, caïc thiãn thãø âang råìi xa nhau. Váûy nãúu âi ngæåüc laûi thåìi gian, caïc thiãn thãø seî tiãún laûi gáön nhau, thãø têch vuî truû seî co dáön laûi. Taûi mäüt thåìi âiãøm naìo âoï, toaìn bäü vuî truû seî co laûi thaình mäüt cháút âiãøm, coï khäúi læåüng, nàng læåüng vaì nhiãût âäü vä cuìng låïn. Dæûa trãn lyï luáûn naìy, George Lemaitre ngæåìi Bè vaì sau âoï George Gamow cuìng Alexandre Priedmann ngæåìi Nga, bàòng caïc pheïp tênh coï cå såí váût lyï âuïng âàõn, âaî nãu ra hoüc thuyãút vãö sæû hçnh thaình cuía vuî truû, goüi laì thuyãút Big Bang. Thuyãút naìy cho ràòng vuî truû âæåüc sinh ra caïch âáy khoaíng 15 tyí nàm tæì mäüt quaí træïng cæûc nhoí, coï khäúi læåüng (M), nàng læåüng (E) vaì nhiãût âäü (T) cæûc låïn båíi mäüt vuû näø låïn goüi laì Big Bang. Vuû 2
näø naìy taûo ra khäng gian - thåìi gian vaì toaìn bäü Vuî truû, theo quaï trçnh daîn nåí nhæ sau: Baíng 1.1. Toïm tàõt lëch sæí cuía Vuî truû Thåìi gian Nhiãût âäü Thaình pháön cuía Vuî truû Âàûc âiãøm cuía Vuî truû τ T (K) τ ≤10-43s T≥1032K Mäüt cháút âiãøm coï M, E, T cæûc 1 siãu læûc, r = 10-35m låïn 10-35s 1027K Chán khäng læåüng tæí, træåìng 2 læûc: Âiãûn haût nhán nàng læåüng âäöng nháút (HN), háúp dáùn (HD) -32 25 10 s 10 K Daîn nåí taûo khäng gian, ngæng 3 læûc: HN, âiãûn tæì (ÂT) kãút vaì HD -12 15 10 s 10 K Nhiãût âäü giaím, taûo haût quarks 3 læûc: HN, ÂT vaì HD 10-6s 1013K Taûo photon, âiãûn tæí, lepton 4 læûc: HN, ÂT, Tæì træåìng yãú vaì HD 106K 3phuït Taûo proton, neutron P = uud, n = udd 5 4 3.10 nàm 10 K Taûo nhán H, He He = 2p2n, haût nhán H 9 2 10 nàm 10 K Taûo khê H2, He, tinh ván vaì caïc Coï khê H2, tinh ván thiãn haì 10 10 nàm 10 K Taûo màût tråìi, hãû MT, taûo caïc Coï thiãn haì, caïc sao, nguyãn täú nàûng haình tinh 9 12.10 n 7K Taûo khê quyãøn, luûc âëa, nuïi Taûo nguyãn täú nàûng, sao thæï cáúp, nuïi 9 14.10 n 5K Taûo næåïc, âaûi dæång, vi khuáøn, Coï næåïc, âaûi dæång, sinh taío, sinh váût váût 15.109n 3K Taûo âäüng váût, khè, ngæåìi Sinh váût cao, khè, ngæåìi 1.2.2. Sæû hçnh thaình hãû màût tråìi Mäüt tyí nàm sau vuû näø Big Bang, Vuî truû daîn nåí laìm nhiãût âäü giaím âãún 100K. Luïc naìy caïc nhán H, He kãút håüp våïi âiãûn tæí taûo ra phán tæí khê H2, He. Caïc khê naìy quáy tuû thaình tæìng âaïm trong thiãn haì. Tæì mäùi âaïm buûi naìy, do taïc duûng cuía læûc háúp dáùn, seî dáön dáön hçnh thaình mäüt hãû màût tråìi. Hãû màût tråìi cuía ta thuäüc thãú hãû thæï 3, âæåüc sinh ra tæì mäüt âaïm máy buûi vaì khê coï kêch thæåïc haìng ngaìn tyí kilämeït. 3