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 -