CHƯƠNG 3 ĐỊNH LUẬT THỨ NHẤT, NHIỆT KỸ THUẬT

SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG Nhiệt và công là các đại lượng đặc trưng cho sự trao đổi năng lượng giữa môi chất và môi trường khi thực hiện một quá trình..  Khi môi chất trao đổi công với môi t

Chương 3:

ĐỊNH LUẬT THỨ NHẤT

SỰ TRUYỀN NĂNG LƯỢNG

 Nhiệt và công là các đại lượng đặc trưng cho sự trao đổi năng lượng giữa môi chất và môi trường khi thực hiện một quá trình

 Khi môi chất trao đổi công với môi trường thì kèm theo các chuyển động vĩ mô

 Khi môi chất trao đổi nhiệt thì luôn tồn tại sự chênh lệch nhiệt độ

3.1 NHIỆT

 Khi có sự khác biệt nhiệt độ giữa hệ

và môi trường trao đổi năng lượng

Nhiệt (Q)

 Một vật có nhiệt độ khác không thì

các phân tử và nguyên tử của nó sẽ chuyển động hỗn loạn vật mang

năng lượng nhiệt năng.

 Khi hai vật tiếp xúc nhau nội năng của vật nóng hơn sẽ truyền sang vật lạnh hơn quá trình truyền nhiệt.

 Lượng nội năng truyền trong quá trình gọi là nhiệt lượng trao đổi giữa hai vật

 Ký hiệu: Q hay q

 Qui ước:

q > 0: vật nhận nhiệt

q < 0: vật tỏa nhiệt

3.1 NHIỆT

3.1.1 NHIỆT DUNG RIÊNG – khái niệm



 Theo ñôn vò ño moâi chaát :

 1[kg] - NDR kh i l ng, C[kJ/kg.đ ] ối lượng, C[kJ/kg.độ] ượng, C[kJ/kg.độ] ộ]

Theo tính chất quá trình:

+ Quá trình có áp su t không i ất không đổi đổi :

NDR kh i l ng đ ng áp, Cối lượng, C[kJ/kg.độ] ượng, C[kJ/kg.độ] ẳng áp, C p (kJ/kg.đ )ộ]

 NDR th tích đ ng áp, C’ể tích, C’[kJ/m ẳng áp, C p (kJ/m3.đ )ộ]

 NDR kmol đ ng áp, Cẳng áp, C µp (kJ/Kmol.đ )ộ]

+ Quá trình có th tích không i ể tích không đổi đổi :

 NDR kh i l ng đ ng tích, Cối lượng, C[kJ/kg.độ] ượng, C[kJ/kg.độ] ẳng áp, C v (kJ/kg.đ )ộ]

 NDR th tích đ ng tích, C’ể tích, C’[kJ/m ẳng áp, C v (kJ/m3.đ )ộ]

 NDR kmol đ ng tích, Cẳng áp, C µv (kJ/Kmol.đ )ộ]

3.1.1 NHIỆT DUNG RIÊNG – phân loại

3.1.1 NHIỆT DUNG RIÊNG – phân loại

BẢNG NHIỆT DUNG RIÊNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG

Loại khí k=C p /C v Cv

[kJ/kmol.K]

Cp [kJ/kmol.K] Khí 1 nguyên tử

Khí 2 nguyên tử

Khí 3 hoặc

nhiều nguyên tử

1,67 1,40

1, 29

12,6 20,9

29, 3

20,9 29,3 37,7

 S ph thu c c a NDR vào nhi t ự phụ thuộc của NDR vào nhiệt độ ụ thuộc của NDR vào nhiệt độ ộc của NDR vào nhiệt độ ủa NDR vào nhiệt độ ệt độ độc của NDR vào nhiệt độ

C = ao + a1.t

C = ao + a1.t + a2.t2

C = ao + a1.t + a2.t2+a3t3 +…+ antn

a0, a1,…an – các h s ệ số ối lượng, C[kJ/kg.độ]

Với khí lý tưởng C = const

3.1.1 NHIỆT DUNG RIÊNG

 Nếu giá trị nhiệt dung riêng trung bình từ 0 đến t:

 Nếu có dạng đường thẳng thì

3.1.1 NHIỆT DUNG RIÊNG

NDR củahỗnhợp

Nhiệtlượngtiêutốnđểnângnhiệtđộhỗnhợplên1

tổngnhiệtlượngtiêutốnđểnângnhiệtđộcáckhíthànhphầnlên1 đo

Công (W) là các dạng khác của năng lượng truyền giữa hệ và môi trường.

Khi thực hiện một quá trình, nếu p, V thay đổi hoặc dịch chuyển trọng tâm khối môi chất

1 phần năng lượng nhiệt cơ năng

Công của quá trình.

Độ lớn của công thực hiện là tích của lực đẩy F với khoảng cách di chuyển

l của pit-tông

3.2 CÔNG

 W = F l = (F/A)A l = P V

Công (J= Joules) là tích của áp suất (N/m2

hay Pa) với sự thay đổi thể tích của hệ (m3)

Qui ước:

Nếu W > 0: môi trường thực hiện công lên hệ

Nếu W < 0: hệ thực hiện công lên môi trường

Các loại công: công giãn nở (công thay đổi thể tích), công lưu động (công thay đổi vị trí), công

kỹ thuật (công thay đổi áp suất)

3.2.1 CÔNG DÃN NỞ

l=p.A.dx=p.dv

 Công dãn nở trong quá trình (1) và (2): p

dv

2 1

 Khi hệ hở, có sự trao đổi chất bên ngoài với hệ nên chất khí chuyển động sinh ra công lưu động.

 dllđ = d(pv) llđ=p2v2 – p1v1 = vdp + pdv công lưu động chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và cuối.

 V i ới quá trình kín (tr ng thái 1 trùng v i ạng thái 1 trùng với ới

tr ng thái 2) công l u đ ng b ng ạng thái 1 trùng với ư ộ] ằng 0

3.2.2 CÔNG LƯU ĐỘNG

Khi môi chất tiến hành một quá trình, áp suất thay đổi một lượng là dp thì thực hiện một công kỹ thuật là dlkt

dlkt = dlgn- dllđ = p.dv - d(pv) = pdv - pdv – vdp = -vdp

3.2.3 CÔNG KỸ THUẬT

2 1

p

 Quá trình cân bằng : các trạng thái trung gian đều là trạng thái cân bằng của hệ

 Quá trình thuận nghịch : là quá trình cân bằng , khi thực hiện chiều ngược lại từ cuối đến đầu, hệ sẽ đi qua tất cả các trạng thái cân bằng trung gian khi đi từ đầu đến cuối

 Quá trình không TN : không thỏa mãn điều

kiện trên, đây là thực tế

3.3 PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG

3.3.1 Phát biểu:

 Năng lượng không mất đi biến đổi qua lại

 Tổng các dạng năng lượng trong 1 hệ kín là không đổi

3.3.2 Ý nghĩa:

 M i t ng quan gi a nhi t n ng và các d ng ối lượng, C[kJ/kg.độ] ương quan giữa nhiệt năng và các dạng ữa nhiệt năng và các dạng ệ số ăng và các dạng ạng thái 1 trùng với

n ng l ng khác.ăng và các dạng ượng, C[kJ/kg.độ]

 Tính b o tồn c a n ng l ng.ảo tồn của năng lượng ủa năng lượng ăng và các dạng ượng, C[kJ/kg.độ]

3.3 ĐỊNH LUẬT 1

Ý NGHĨA ENThALPY

u là năng lượng của hệ kín

i=u+pv là năng lượng của hệ hở, vì khi tác

động với môi trường, ngoài nội năng hệ phải có thêm phần năng lượng bằng thế năng của môi trường đặt lên hệ

Enthanpi cũng là một thông số trạng thái,

nhưng không đo được trực tiếp mà được tính

thông qua u, p và v

Enthanpi của khí thực phụ thuộc T và v

Đối với khí lý tưởng, lực tương tác giữa các

phân tử bằng 0 enthanpi chỉ phụ thuộc T

V i khí lyù t ng: ới ưởng:

i  p T T 

