Bài giảng kỹ thuật nhiệt chương 2b tính chất của vật chất (properties of substances)

1 Chapter#2 Tính chất của vật chất (Properties of Substances) • Nhiệt dung riêng (Specific heat) • Khí lý tưởng (Ideal gas) 2 Khí lý tưởng (Ideal Gas) 2 3 Khí lý tưởng  Là chất khí có một số đặc điểm[.]

Chapter#2 Tính chất của vật chất (Properties of Substances)

2

Khí lý tưởng (Ideal Gas)

Khí lý tưởng

 Là chất khí có một số đặc điểm:

 Lực tương tác phân tử rất nhỏ, coi như không có;

 Thể tích riêng của các phân tử rất nhỏ, coi như bằng không

 Khí rất “loãng”

Phương trình trạng thái

 Là bất cứ phương trình nào mô tả quan hệ giữa các thông số trạng thái (cường tính), cụ thể là P, v, T

HƠI (Vapor): chỉ môi chất ở trạng thái khí gần trạng thái ngưng tụ

Khi môi chất ở xa trạng thái ngưng tụ và có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn (critical temperature) thì gọi là KHÍ

Khí hay Hơi?

PT trạng thái KLT (Ideal gas equation of state)

Pv = R T R – Hằng số khí (Gas constant)

R= Ru/ M

Ru– Hắng số khí phổ biến (universal gas constant) Ru= 8.314 KJ/Kmol K

M – Khối lượng mole (molecular weight)

Giá trị của R, M của một số KLT phổ biến trong bảng Table A-1

 Năm 1802, Charles and Lussac xác định bằng thực nghiệm phương trình (Ideal gas equation of state):

M là khối lượng mole (kmole) của vật chất (grams hoặc kilograms)

Quan hệ P-v-T

u

Pv = RT

Quan hệ giữa hai trạng thái của KLT như sau:

m1 = m2

and

RT

PV

m =

6

Ideal gas

KLT là các chất khí “tưởng tượng” tuân theo PT trạng thái Pv = RT

Những chất khí có mật độ (density) giảm khi ở nhiệt độ cao và áp suất thấp Khi đó chúng có thể được coi là KLT

Các chất khí như: không khí (air), nitrogen, oxygen, hydrogen, helium, Aragon, neon, krypton có thể coi là KLT Khí CO2 (carbon dioxide) cũng có thể coi là KLT với sai số dưới 1 %

Các chất ở thể hơi như water vaportrong các chu trình nhà máy nhiệt điện, refrigerant vaportrong các máy lạnh có mất độ cao hơn nên không thể coi là KLT Với các chất này, thay vì sử dụng PT trạng thái, ngươi ta hay sử dụng các bảng tra

Tùy theo trạng thái, hơi nước có thể hoặc không thể được coi là KLT

Hơi nước có phải là khí lý tưởng

Trên hình: Mức độ sai

số tính toán khi áp dụng PT trạng thái KLT cho hơi nước

Hơi nước trong các chu trình thiết bị động lực hơi nước (nhiệt điện) không thể coi là KLT

Khí thực (real gas) và KLT

-Vùng gần vùng bão hòa và điểm tới hạn (critical point), thuộc tính của hơi môi chất khác xa với KLT.

Người ta đưa ra chỉ số nén để phân biệt khí thực và KLT

-Compressibility Factor Z

P v = R T

ac t u al

v

Z

=

P v

Z

R T =

1

P v

R T =

Real Gas

Z > 1

Ideal Gas 1

Z =

Compressibility Factor Z for Nitrogen

10

Compressibility Factor Z for H 2

Example 2-11

refiregerant-134 ở 1 MPa và 50 °C, bằng sử dụng:

so với A

Phương trình trạng thái của khí thực

Một số PTTT có thể áp dụng để xác định quan hệ P-v-T chính xác

Nhiệt dung riêng (Specific Heats)

14

Nhận xét Các vật chất khác nhau thì cần lượng năng lượng khác nhau để nung nóng

•Ví dụ: Nung nóng 1kg nước cần năng lượng gấp gần 10 lần 1kg nước.