nguyen ly 2nhiet dong luc hoc

+14

No comments posted yet

Comments

Slide 1

MỤC TIÊU Sau khi học xong bài này, SV phải: Nêu được các hạn chế của nguyên lí I. Nêu được nội dung của nguyên lí II Nêu được chu trình và định lí Carnot. Trình bày được nguyên lí làm việc của động cơ nhiệt, máy làm lạnh. Tính được hiệu suất các chu trình. Viết được các biểu thức định lượng của nguyên lí II. Nêu được nguyên lí tăng entropy, ý nghĩa của entropy.

Slide 2

NỘI DUNG: *** II – NỘI DUNG NGUYÊN LÝ II III – ĐỊNH LÍ CARNOT I – CÁC HẠN CHẾ CỦA NGUYÊN LÍ I IV – BIỂU THỨC ĐỊNH LƯỢNG CỦA NGUYÊN LÍ II V – ENTROPY

Slide 3

I – CÁC HẠN CHẾ CỦA NGUYÊN LÍ I *** 1 - Không nói đến điều kiện chuyển hóa giữa công và nhiệt. 2 - Không nói rõ chiều diễn biến trong các quá trình. Ví dụ, sau một chu trình thì: Nghĩa là hệ nhận bao nhiêu nhiệt thì sinh bấy nhiêu công. Nhưng trên thực tế vẫn không có điều này. Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng.

Slide 4

II – NỘI DUNG NGUYÊN LÝ II: *** Phát biểu của Clausius: Nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng. Nói cách khác, sự truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật nóng không thể xảy ra nếu không có sự bù trừ nào. Phát biểu của Thomson và Carnot: Không thể chế tạo được động cơ nhiệt hoạt động tuần hoàn, liên tục biến nhiệt thành công mà môi trường xung quanh không chiụ sự biến đổi nào. Phát biểu của Kelvin: Một hệ nhiệt động không thể tạo công nếu chỉ tiếp xúc với một nguồn nhiệt duy nhất.

Slide 5

III – ĐỊNH LÍ CARNOT: 1 – Nguyên lí làm việc, hiệu suất của đcn: Hiệu suất của đcn: Chú ý: H < 1 A’ > 0 và Q2’ > 0 Q2 = - Q2’ < 0

Slide 6

III – ĐỊNH LÍ CARNOT: 2 – Chu trình Carnot – định lí Carnot: Chu trình Carnot: Định lí Carnot: (1) – (2); (3) – (4): đẳng nhiệt (2) – (3); (4) – (1): đoạn nhiệt ĐK khép kín:

Slide 7

III – ĐỊNH LÍ CARNOT: Ví dụ 1: Một động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot, có công suất 100 mã lực. Nhiệt độ của nguồn nóng là 1000C, nguồn lạnh là 00C. Tính: Hiệu suất của động cơ. Nhiệt lượng mà tác nhân nhận trong 1 phút. Nhiệt lượng mà tác nhân nhả cho nguồn lạnh trong 1 phút. ĐS: a) 27%; b) 16470kJ; c) 12054kJ

Slide 8

III – ĐỊNH LÍ CARNOT: Ví dụ 2: Một máy hơi nước có công suất 14,7kW, tiêu thụ 8,1kg than trong một giờ. Nhiệt độ của nguồn nóng là 2000C, nguồn lạnh là 580C. Năng suất tỏa nhiệt của than là 7800 kcal/kg. Tính hiệu suất của máy. So sánh hiệu suất đó với hiệu suất lí tưởng của máy làm việc theo chu trình Carnot với hai nguồn nhiệt kể trên. ĐS: a) 20%; b) 2/3HCN

Slide 9

III – ĐỊNH LÍ CARNOT: 3 – Nguyên lí làm việc của máy làm lạnh: Hệ số làm lạnh:

Slide 10

IV – BIỂU THỨC ĐỊNH LƯỢNG CỦA NL II: *** Ta có: Suy ra: Vậy, một động cơ nhiệt chạy theo chu trình Carnot thuận nghịch thì tổng nhiệt lượng rút gọn trong một chu trình sẽ bằng không. Hay: Đối với động cơ bất thuận nghịch thì: nên:

Slide 11

IV – BIỂU THỨC ĐỊNH LƯỢNG CỦA NL II: *** Tổng quát ta có: Vậy, tổng nhiệt lượng rút gọn trong một chu trình biến đổi bất kì không thể lớn hơn không. Biểu thức trên được gọi là bất đẳng thức Clausius, hay biểu thức định lượng của nguyên lí II. Trong đó dấu “=“ ứng với chu trình thuận nghịch. hay:

Slide 12

V – ENTROPY: 1 – Khái niệm về Entropy: Chu trình A-a-B-c-A: Chu trình A-b-B-c-A: Do (a), (b) là bất kì, nên từ (1) và (2) suy ra:

Slide 13

V – ENTROPY: 1 – Khái niệm về Entropy: (3) chứng tỏ: tổng nhiệt lượng rút gọn của hệ trong quá trình biến đổi thuận nghịch từ trạng thái này sang trạng thái kia không phụ thuộc vào quá trình biến đổi, mà chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng thái cuối của hệ. Đó là tính chất THẾ của các quá trình nhiệt động. Từ đó ta có thể tìm được một hàm thế S, gọi là hàm trạng thái hay entropy, sao cho:

Slide 14

V – ENTROPY: 2 – Các tính chất của Entropy: - Là hàm đặc trưng cho trạng thái, không phụ thuộc vào quá trình biến đổi. - Có tính cộng được. - Không xác định đơn giá mà sai kém một hằng số cộng. Với S0 là entropy tại trạng thái gốc. Qui ước S0 = 0 tại 00K.

Slide 15

V – ENTROPY: 3 – Biểu thức định lượng của NL II với entropy: - Xét một chu trình bất thuận nghịch gồm hai quá trình: A-a-B: bất thuận nghịch B-b-A: thuận nghịch Vì (B-b-A): là thuận nghịch nên khi tiến hành theo chiều ngược lại, ta có: Do đó : Tổng quát: Ta có:

Slide 16

V – ENTROPY: 4 – Nguyên lý tăng entropy: Trong một hệ cô lập, ta có: Với các quá trình thuận nghịch: Nguyên lý tăng entropy: Trên thực tế, mọi quá trình nhiệt động xảy ra trong một hệ cô lập luôn theo chiều hướng sao cho entropy của hệ tăng lên. Hệ quả: Với các quá trình bất thuận nghịch:

Slide 17

V – ENTROPY: 5 – Ý nghĩa thống kê của entropy và nguyên lý II: Entropy là thước đo mức độ hỗn loạn của các phân tử trong hệ. Khi entropy giảm (ví dụ được làm lạnh) thì tính hỗn loạn của các phân tử cũng giảm, tính trật tự tăng lên và ngược lại. Nguyên lý II cho thấy: nhiệt không thể tự động truyền từ vật lạnh sang vật nóng và entropy của hệ cô lập không thể giảm. Nói cách khác, hệ luôn có xu hướng biến đổi từ trạng thái không cân bằng về trạng thái cân bằng và khi về đến trạng thái cân bằng rồi, nó không thể tự động trở lại trạng thái không cân bằng. Nguyên lý II chỉ áp dụng cho hệ vĩ mô gồm một số rất lớn các phân tử (vì khi đó ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của những thăng giáng).

Slide 18

VI - BÀI TẬP 9-4,5,6,7,10,19,20,22,23,24,25 Bài 1: Một động cơ nhiệt lí tưởng chạy theo chu trình Carnot, nhả cho nguồn lạnh 80% nhiệt lượng mà nó thu được từ nguồn nóng. Biết trong mỗi chu trình, nhiệt lượng thu được là 1,5kcal. Tính: Hiệu suất của chu trình. Công mà động cơ sinh ra sau mỗi chu trình. Công suất của động cơ, biết rằng trong một phút, động cơ thực hiện xong 500 chu trình.

Summary: nguyen ly 2nhiet dong luc hoc

Tags: nguyen 2nhiet dong luc hoc

URL: