TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA MÔN HỌC: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH

Hệ thống nhiệt động đoạn nhiệt không trao đổi nhiệt lượng Là hệ thống nhiệt động với môi trường xung quanh... Áp suất khí quyển: p kq Là áp lực của không khí tác động lên các vật thể n

MÔN HỌC:

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT

CHƯƠNG 1:

MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

VÀ PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI

CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG

1 HỆ THỐNG NHIỆT ĐỘNG

 Gắn liền với 3 yếu tố:

Nguồn nóng

Chất môi giới Nguồn lạnh

 Và trao đổi với môi

trường xung quanh:

Nhiệt lượng

Công

Hệ thống nhiệt động hở

Hệ thống nhiệt động

đoạn nhiệt không trao đổi nhiệt lượng Là hệ thống nhiệt động

với môi trường xung quanh

Không thuận nghịch

 Các đại lƣợng đặc trƣng cho trạng thái của chất môi giới đƣợc gọi là thông số trạng thái

 Nhiệt kế điện trở: Dựa trên sự thay đổi điện trở

 Thermocouple: Dựa trên sự thay đổi dòng điện

 Nhiệt kế hồng ngoại: Dựa trên hiệu ứng bức xạ

nhiệt dưới dạng hồng ngoại của vật nóng

 Trong kỹ thuật thường dùng các thang nhiệt độ sau:

Thang nhiệt độ Celcius:

 Ký hiệu: t

 Đơn vị: 0 C

Thang nhiệt độ Kelvin:

(Nhiệt độ tuyệt đối)

Thang nhiệt độ Rankine:

(Nhiệt độ tuyệt đối)

 Ký hiệu: T

 Đơn vị: 0 R

băng của nước

Điểm sôi của

nước

373 100 671

0 C 0 R K

thơng số trạng thái

Chú ý

2 ÁP SUẤT

 Có các loại áp suất sau:

 Áp suất khí quyển: p kq

 Áp suất dƣ: p d

 Áp suất chân không: p ck

 Áp suất tuyệt đối: p tđ

 Là lực tác dụng lên một đơn vị

diện tích bề mặt ranh giới theo

F

p  ,N/m 2

Xác định bằng dụng cụ đo

Ví dụ về áp suất

2

1 2

1 2

1

A

A F

F p

Áp suất khí quyển: p kq

 Là áp lực của không khí tác động lên các vật thể

nằm trong nó và lên bề mặt trái đất.

 Giá trị trung bình của p kq tại

mực nước biển là 760 mmHg

 Trong tính toán kỹ thuật

cho phép lấy p kq = 1 bar

 Dụng cụ đo: Barometer

Áp suất dư: p d

 Khi áp suất môi trường khảo sát lớn hơn áp suất

khí quyển, ta gọi độ chênh lệch giữa áp suất môi

trường đó với áp suất khí quyển là áp suất dư

 Dụng cụ đo: Manometer

Áp suất chân không: p ck

 Khi áp suất môi trường khảo sát nhỏ hơn áp suất khí quyển, ta gọi độ chênh lệch giữa áp suất môi trường

đó với áp suất khí quyển là áp suất chân không

 Dụng cụ đo: Vacumeter

Áp suất tuyệt đối: p tđ

Chỉ có áp suất tuyệt đối mới là

thông số trạng thái

Áp suất khí quyển

Áp suất môi trường khảo sát lớn hơn áp suất khí quyển

Độ chân không

Áp suất môi trường khảo sát nhỏ hơn áp suất khí quyển Áp suất tuyệt đối

Chân không tuyệt đối







Trong đó: G – Khối lƣợng của khối chất môi giới đang khảo sát, kg

V – Thể tích choán chỗ của khối chất môi giới đó, m 3

Chỉ có thể tích riêng mới là thông số trạng thái

Chú ý

4 NỘI NĂNG

 Tổng độ biến thiên năng lƣợng của một hệ thống:

U E

E



 Trong phạm vi nhiệt động lực học, hệ thống hầu

nhƣ không có sự thay đổi vị trí  E = U

 Trong phạm vi vi mô của hệ thống:

 Trong bài toán về nhiệt động với chất môi giới là khí

lý tưởng, độ biến thiên nội năng của hệ thống được xác định như sau:

- Khi G = 1 kg:  u  c v  T 2  T 1  , kJ/kg

- Khi G ≠ 1 kg:  U  G  u  Gc v  T 2  T 1  , kJ

Trong đó: c v – Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích, kJ/kgK

T 1 ,T 2 – Nhiệt độ đầu và cuối của quá trình khảo sát, K

5 ENTANPY

 Entanpy được định nghĩa bằng biểu thức:

i = u + pv

 Trong bài toán về nhiệt động với chất môi giới là khí

lý tưởng, độ biến thiên entanpy của hệ thống được xác định như sau:

- Khi G = 1 kg:  i  c p  T 2  T 1  , kJ/kg

- Khi G ≠ 1 kg:  I  G  i  Gc p  T 2  T 1  , kJ

Trong đó: c p – Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp, kJ/kgK

T ,T – Nhiệt độ đầu và cuối của quá trình khảo sát, K

KHÍ LÝ TƯỞNG

 Một chất khí được xem là khí lý tưởng nếu nó thỏa

2 điều kiện sau:

 Thể tích bản thân các phân tử bằng không

 Lực tương tác giữa các phân tử bằng không

 Những chất khí không phải là khí lý tưởng được

gọi là khí thực

PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI

- Khi G = 1 kg: pv  RT

- Khi G ≠ 1 kg: pV  GRT

v – thể tích riêng của khối khí, m 3 /kg

V – thể tích khối khí, m 3

G – Khối lượng khối khí, kg

Trong đó:

R μ – hằng số phổ biến của chất khí , J/kmolK

μ – phân tử lượng của chất khí, kg/kmol Định luật Avogadro:

Ở cùng điều kiện áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn

(p = 101,325kPa và T = 273,15K) thể tích 1 kmol của tất cả các khí lý tưởng đều bằng nhau và bằng 22,4 m 3

Hỗn hợp khí lý tưởng:

 Các khí lý tưởng được trộn lẫn theo kiểu cơ học ,

không xảy ra phản ứng hóa học với nhau.

 Hỗn hợp của các khí lý tưởng được xem là một

khí lý tưởng tương đương.

 Có thể sử dụng phương trình trạng thái của khí

lý tưởng cho hỗn hợp khí lý tưởng.

 Mỗi thành phần khí lý tưởng trong hỗn hợp đều

có nhiệt độ của hỗn hợp và chiếm toàn bộ thể tích của hỗn hợp.

PHÂN ÁP SUẤT (Áp suất riêng phần)

thể tích của hỗn hợp và ở nhiệt độ của hỗn hợp thì

áp suất tương ứng của thành phần đó trong hỗn hợp

được gọi là phân áp suất của nó.

a

a a a

a

b b

b

b

a p p

i

p p

a a

a a a

b b b

i

V V

g

g g

n

1 i

i n

i n

2

1 G G G G

G

Trong đó:

r

r r

n

1 i

i n

i n

2

1 V V V V

V

Trong đó:

g g

3 2

2 1

n

1 i

i i hh

8314

R R

Mối quan hệ giữa thành phần khối lƣợng

và thành phần thể tích

hh

i

i i

r

g

Hết chương 1