Ôn tập môn nhiệt động lực học

Sau khi cho khí giản nở theo quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch đến trạng thái 2 có nhiệt độ t2 = 220oC thì thấy áp suất khí giảm 10 lần so với ban đầu.. Số mũ đoạn nhiệt của quá trình, 2

1

1 Pa = 1 N/m2 (Kpa, Mpa)

1 bar = 105 N/m2=750mmHg

1 at = 0,981.105 N/m2 = 1 kgf/cm2 = 10 mH2O = 735,5 mmHg

1 mmH2O = 9,81N/m2

1 mmHg = 133,32 N/m2

Đơn vị đo áp suất

Aùp suất tuyệt đối (p)

p = pkq + pd

p = pkq - pck

wlđ

dwkt = – vdp

k C

C

v



 n

1 i

i i

hh g C C

dv > 0  W > 0 : hệ dãn nở thì sinh công

dv < 0  W < 0 : hệ nén ép thì nhận công

dq = Tds = Cdt Q > 0 : nếu đó là nhiệt do hệ nhận vào

Q < 0 : nếu bản thân hệ tỏa nhiệt

C =  C = 22,4.C’ ; Cp-Cv=R=8314

Cp-Cv=R

dp < 0  Wkt > 0 : hệ dãn nở thì sinh công kt

dp > 0 Wkt < 0 : hệ nén ép thì nhận công kt

Công, nhiệt lượng, nhiệt dung riêng

3

Mối quan hệ giữa thành phần khối lượng gi và thành phần thể tích ri

1

;

i

g r

g











;

i

g  r





Phân tử lượng của hỗn hợp

1

;

n

i

r



 

1

1

n i i i g











Thế tích riêng và khối lượng riêng của hỗn hợp

1

n i

g v





 

1

;

n

i i i

r



 

.

i

i

R

R





Phân áp suất của các thành phần

Thành phần khối lượng:

1

1

i i

g







Thành phần thể tích, mol:

;

i

r

 

1

1

n i i

r







4

 Bảng số liệu giá trị thực nghiệm

Khí lý tưởng (µc) p , kcal/kmol.độ (µc) v , kcal/kmol.độ k

Loại có 1 nguyên tử 5 3 1,667

Loại có 2 nguyên tử 7 5 1,4

Loại có 3 nguyên tử 9 7 1,286

Khí lý tưởng (µc)p, kJ/kmol.độ (µc)v, kJ/kmol.độ k

Loại có 1 nguyên tử 20,9 12,6 1,667

Loại có 2 nguyên tử 29,3 20,9 1,4

Loại có 3 nguyên tử 37,7 29,3 1,286

Nhóm 1 nguyên tử: gồm các khí như Ar, Ne, He,…

Nhóm 2 nguyên tử: gồm các khí như O2, N2, H2, CO, Không khí,…

Nhóm 3 nguyên tử: gồm các khí như CO2, SO2, CH4, C2H2, C2H4,…

Bảng NDR kmol của một số loại chất khí (kcal/kmol.độ)

Bảng NDR kmol của một số loại chất khí (kJ/kmol.độ)

dq = du + dw; dq = du + pdv

dq = di – vdp; dq = di + dwkt

2

2

d

 

Vì:

du = Cv.dT; di = Cp.dT

Nên các biểu thức viết cho ĐL1 có thêm các dạng sau

dq = du + pdv = Cv.dT + pdv

dq = di – vdp = Cp.dT – vdp

Cho G kg chất môi giới:

Q=∆I +W kt

∆I=GC p ∆T

Định luật nhiệt động thứ nhất

p = const 2 2

v  T

w 12 = p(v 2 – v 1 ) (J/kg)  W 12 = p(V 2 – V 1 ) (J)

w kt12 = 0

Q p = GC p (T 2 – T 1 ) (J) , ∆U=GC v ∆T

(J/K) 2

1

ln

p

T

S GC

T

 

w 12 = 0

W kt12 = V(p 1 – p 2 ), (J)

Q v = U = GC v (T 2 – T 1 ), (J)

(J/K)

2

1

ln

v

T

T

7

T = const

(J)

2 1

1 2

p  v

kt

lnV ln p

S GR GR

V p

Q T = W 12 , (J)

dq = 0, pvk = const, p

v

C k C



;

k

 

  

 

1

1

;

k

k k

   

GR

12

W

         

W kt12 =k W 12 , S = 0

1/

;

k

 

  

 

1 1

;

k



 

  

 

Quá trình đa biến pv n = const

;

n

  

1

2 1

1 2

;

n

v p

v p

1

1 1

2 2 2 1

1 1 1 2

;

n

n

     

     

     

tt

GR

 1 2

1

nGR

n



Q = GC n (T 2 – T 1 )

;

n p

n v

C C n

C C





p v

C k

C



1

n







 2 1

1

v

n





1 1

;

n



 

  

 

1

;

n n

p T

p T



 

  

 

9

Biểu diễn các quá trình trên đồ thị p - v

10

Biểu diễn các quá trình trên đồ thị T - s

Ví dụ 1

Ví dụ 2

Ví dụ 3

Ví dụ 4

Khảo sát một hệ thống nhiệt động hở làm việc với chất môi giới là khí lý

tưởng A, ở trạng thái ban đầu nhiệt độ của khí là t1 = 600oC Sau khi cho khí giản nở theo quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch đến trạng thái 2 có nhiệt độ t2

= 220oC thì thấy áp suất khí giảm 10 lần so với ban đầu Công suất sinh ra của

hệ thống trong quá trình giản nở W = 1455 kW Cho biết lưu lượng khí đi qua

hệ thống G = 3,5 kg/s

Xác định:

1 Số mũ đoạn nhiệt của quá trình,

2 Giá trị nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp cp và đẳng tích cv của khí A

Cho 2,5 kg khí Mêtan (CH4) giãn nở người ta nhận được một công thay đổi thể tích là 650 kJ Trong quá trình giãn nở nội năng của khối khí giảm đi một lượng là 255 kJ Xác định nhiệt lượng trao đổi và độ biến thiên nhiệt độ của quá trình