Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Giáo dục - Đào tạo Cao đẳng - Đại học Bài giảng kỹ thuật nhiệt - chương 2.1 định luật nhiệt động thứ nhất - ts. hà anh...

Tài liệu Bài giảng kỹ thuật nhiệt - chương 2.1 định luật nhiệt động thứ nhất - ts. hà anh tùng (đh bách khoa tp.hcm)

.PDF
22
361
54

Mô tả:

3. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT 3.1 Ý nghĩa ĐLNĐ 1 3.2 Công – Nhiệt lượng 3.3 ĐLNĐ 1 cho hệ kín p.1 3.1 Ý nghĩa ĐLNĐ thứ 1 ¾ Thực chất là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng ứng dụng trong phạm vi NHIỆT Năng lượng không tự nhiên sinh ra hoặc mất đi mà chỉ có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác Tổng năng lượng của 1 hệ CÔ LẬP là không đổi E1 = E 2 p.2 Ví dụ: Ut = 10 kJ Ud = 0 kJ h Ut = 7 kJ Ud = 3 kJ E = N t + N d + U = const Thế năng N t = mgh Động năng Nội năng 1 Nđ = mω 2 2 p.3 U = f (T , x) Nói thêm về nội năng U ¾ Là năng lượng bên trong, gây ra do chuyển động và tương tác giữa các phân tử trong vật thể. Ví dụ: - đối với vật rắn p.4 Chú ý ¾ Nếu hệ không trao đổi năng lượng (CÔNG, NHIỆT) với bên ngoài E = N t + N d + U = const ¾ hay ΔE = 0 Nếu hệ có trao đổi năng lượng (CÔNG, NHIỆT) với bên ngoài ΔE ≠ 0 p.5 Định luật nhiệt động thứ 1 ΔE = Q −W Lượng biến đổi năng lượng của hệ ¾ Nhiệt lượng mà hệ NHẬN VÀO Công do hệ SINH RA Chú ý: - Khi thế năng và động năng hệ không thay đổi: - Q mang dấu dương (+) khi hệ nhận nhiệt âm (-) khi hệ sinh nhiệt - W mang dấu dương (+) khi hệ sinh công âm (-) khi hệ nhận công p.7 Δ E = ΔU Định luật nhiệt động thứ 1 – Ví dụ ¾ Vd 1: tính công suất động cơ gió P = ?? ρ kk = 1.25 kg / m 3 ΔE = E 2 − E1 = Q − W 0− 1 mω12 = 0 − Pt 2 ⎞ 1 m 2 1⎛ 60 2 ⎜ P= * 1.25 ⎟⎟ * 10 2 = 1766250 (W ) ≈ 1766 (kW ) ω1 = ⎜10π * 2 t 2⎝ 4 ⎠ p.8 ¾ Vd 2: làm nguội bình chứa bằng máy khuấy ΔU = U 2 − U 1 = Q − W U 2 = U 1 + Q − W = 800 + (− 500) − (− 100) = 400 (kJ ) p.9 ¾ Vd 3: nhiệt tỏa ra từ tủ lạnh Qout = ?? • W = 2 kW Qin=360 kJ/min ΔU = U 2 − U 1 = (Qin − Qout ) − (− W ) = 0 • • • • • • Q in − Q out + W = 0 ⇒ Q out = Q in + W = 360 + 2 * 60 = 480 kJ / min p.10 ¾ 3.2.1 Công: 3.2 Công – Nhiệt lượng * Nếu lực không đổi * Nếu lực thay đổi (J ) 2 W = ∫ F ( x ) dx ( J ) W =Fx 1 p.11 Công = Công kỹ thuật + Công lưu động CÔNG KỸ THUẬT Công giãn nở (nén) trong hệ thống kín ¾ Công liên quan đến trục quay ¾ Công liên quan đến hiệu ứng điện ¾ Công lưu động trong hệ thống hở ¾ p.12 Công giãn nở (hoặc nén) trong hệ thống kín δW = pdV Công sinh ra khi chất môi giới thay đổi thể tích từ trạng thái 1 Æ 2 là: p.13 W12 = V2 ∫ pdV V1 Ví dụ về tính công giãn nở (nén) Trường hợp đẳng áp p = const W12 = V2 ∫ pdV V1 W12 = p (V2 − V1 ) p.14 Ví dụ về tính công giãn nở (nén) Trường hợp đẳng nhiệt T=const GRT p= V W12 = (Khí lý tưởng) V2 V2 dV V V1 ∫ pdV = GRT ∫ V1 p.15 ⎛V = GRT ln⎜⎜ 2 ⎝ V1 ⎞ ⎟⎟ ⎠ ⎛ V2 W12 = P1V1 ln⎜⎜ ⎝ V1 ⎞ ⎟⎟ ⎠ 3.2.2 NHIỆT LƯỢNG A/ Tính Nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng B/ Tính Nhiệt lượng theo sự thay đổi Entrôpi p.18 A. Tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng Q = Gc (t2-t1) trong đó: * Q (kJ): nhiệt lượng cung cấp cho quá trình * G (kg): khối lượng chất môi giới * c (kJ/kg.độ): nhiệt dung riêng của quá trình * t1, t2 (oC): nhiệt độ đầu và cuối của quá trình p.19 Tóm tắt về nhiệt dung riêng (NDR) ¾ Định nghĩa: NDR của 1 chất được định nghĩa là năng lượng cần cung cấp để 1kg chất tăng thêm 1 độ C. ¾ Đơn vị: (kJ/kg.độ), (kcal/kg.độ) ¾ Phân loại: - cp: NDR đẳng áp Q p G t1 Q - cv: NDR đẳng tích G p.20 t2 Tính toán NDR A1. Tính NDR cho chất khí - Quá trình đẳng tích (v = const) Q ΔU dU = Q = Gcv dT ⎛ ∂u ⎞ cv = ⎜ ⎟ ⎝ ∂T ⎠ v WKT = pΔV - Quá trình đẳng áp (p = const) dU = Q − WKT Q ⇒ dU = Gc p dT − pdV ⎛ ∂i ⎞ cp = ⎜ ⎟ ⎝ ∂T ⎠ p d (U + pV ) = Gc p dT * Chú ý: ta luôn có cp > c v p.21 ΔU ™ Riêng đối với khí lý tưởng: pv = RT i = u + RT Vì u của khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ u = u (T ) i = i (T ) Suy ra: di du = +R dT dT k= cp cv c p = cv + R được gọi là số mũ đoạn nhiệt của khí lý tưởng p.22 p A2. Tính NDR cho chất lỏng và chất rắn - Đối với chất lỏng và rắn: v = const Æ cp = cv = c ™ Nội năng: chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ du = c(T ) dT ™ Entanpi: ⇒ Δu = cTB (T2 − T1 ) di = d (u + pv) = du + pdv + vdp = du + vdp Δ i = cTB ΔT + v Δp (kJ / kg ) - Chất rắn: v Δp không đáng kể: Δi = Δ u = cTB ΔT - Chất lỏng: Δi = Δ u = cTB ΔT + Quá trình đẳng áp: + Quá trình đẳng nhiệt (BƠM): p.23 Δi = v Δp
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan