Nhiệt động lực học-Các phương pháp của nhiệt động lực học

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCCÂU HỎI TRÌNH BÀY CÁC PHƯƠNG PHÁP CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC?... CÁC PHƯƠNG PHÁP CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌCA -- PHƯƠNG PHÁP CHU TRÌNH I.. Tìm sự phụ thuộc của suất căng mặt ngo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

CÂU HỎI

TRÌNH BÀY CÁC PHƯƠNG PHÁP CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC?

CÁC PHƯƠNG PHÁP CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

A PHƯƠNG PHÁP CHU TRÌNH

I Cơ sở lập luận

II Tìm sự phụ thuộc của suất căng mặt ngoài vào nhiệt độ

B PHƯƠNG PHÁP THẾ NHIỆT ĐỘNG

III Thế nhiệt động của hệ có số hạt không thay đổi.

IV Thế nhiệt động của hệ có số hạt thay đổi.

V Các tính chất của thế nhiệt động.

A PHƯƠNG PHÁP CHU TRÌNH

1.CƠ SỞ

LẬP LUẬN

2.TÌM SỰ PHỤ THUỘC CỦA SUẤT CĂNG MẶT NGOÀI

VÀO NHIỆT ĐỘ

-Để xác định được một quy luật tính của một

hiện tượng nào đó người ta lựa chọn (một cách phù hợp) một chu trình thuận nghịch và áp dụng vào chu trình đó phương trình nguyên lý thứ

nhất và nguyên lý thứ hai.

**Phương trình nguyên lý thứ nhất:

**Phương trình nguyên lý thứ hai:

1.CƠ SỞ LẬP LUẬN

-Nếu chu trình được chọn giúp ta có thể tìm

ra (tính được) các đại lượng cần thiết trong 2 phương trình nguyên lý trên đối với tất cả

các yếu tố của chu trình khám phá được

quy luật tính phải tìm.

 Lưu ý: Nếu buộc hệ nghiên cứu thực hiện chu trình Cácnô thì phương trình nguyên lý 2

sẽ vận dụng dưới dạng biểu thức của hiệu

suất của chu trình Cácnô Sau đó cho hiệu

suất tìm được bằng tỉ số

***KHẢO SÁT CHU TRÌNH CÁCNÔ CỦA MÀNG NƯỚC TRONG KHUNG DÂY THÉP

-Biểu diễn chu trình trên giản đồ (∑, )

∑ là diện tích mặt ngoài của màng.

 là suất căng mặt ngoài.

2.TÌM SỰ PHỤ THUỘC CỦA SUẤT CĂNG MẶT NGOÀI VÀO NHIỆT ĐỘ

0

T-dT

∑

3 4

Giả sử

**Ban đầu:

- Là diện tích mặt ngoài của

màng.

- Là suất căng mặt

ngoài(trên điểm 1).

**Lúc sau:

12 kéo một cách đẳng nhiệt

23 kéo một cách đoạn nhiệt.

34 co một cách đẳng nhiệt.

41 co một cách đọan nhiệt.

∑

***Lưu ý

 12: Khi diện tích mặt ngoài tăng lên màng sẽ lạnh đi, trên

đoạn này sẽ truyền cho hệ ở nhiệt độ T và một nhiệt lượng Q1

 23: Nhiệt độ hạ đi một lượng dT, suất căng mặt ngoài tăng

một lượng

 34: Nhiệt lượng nhả ra là Q2

-Công W do màng thực hiện bằng Q1 – Q2 -Công W bằng diện tích của chu trình:

-Hiệu suất của chu trình bằng

-Theo nguyên lý 2 chu trình Cácnô

NHƯỢC ĐIỂM CỦA

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP THẾ NHIỆT ĐỘNG

THẾ NHIỆT ĐỘNG

II.

HỆ CÓ

SỐ HẠT THAY ĐỔI

-PP thế nhiệt động hay PP hàm nhiệt động do Gipxo (Gibbs) nêu lên.

-PP thế nhiệt động là PP giải tích và dựa trên việc vận dụng PT cơ bản của nhiệt động lực học:

-Chỉ cần biết một thế nhiệt động là có thể tìm được phương trình trạng thái và các tính chất của hệ nhiệt động.

-Phương trình cơ bản của nhiệt động lực học đối với các quá

1 KHẢO SÁT CÁC HỆ ĐƠN GIẢN

I.THẾ NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ CÓ SỐ HẠT

KHÔNG THAY ĐỔI

***Phương trình xác định hàm U (hàm của các biến số S và V)

U = U (S;V)

***Phương trình cơ bản đối với các quá trình chuẩn tĩnh:

TdS = dU + pdV

***Lấy vi phân đơn giản,ta có: và

***Lấy đạo hàm bậc 2 của U(S;V) , ta được:

TH1: S VÀ V LÀ CÁC BIẾN SỐ ĐỘC LẬP

-Do đó,nội năng U xem như hàm S và V chính là thế nhiệt động.

- Nếu chọn hàm U(S;V) làm thế nhiệt động thì không thích hợp.

***Phương trình xác định hàm F (hàm của biến số T và V)

F = F (V;T)

***Hàm F có dạng :

***Lấy vi phân hàm F, ta được:

***Lấy vi phân đơn giản, ta có: và

***Lấy đạo hàm bậc 2 của F = F( V;T )

TH2: T VÀ V LÀ CÁC BIẾN SỐ ĐỘC LẬP

dF = - SdT - pdV

F ( V;T )= U – TS

-Hàm F là hàm thế nhiệt động của 2 biến T và V

-Hàm F được gọi là năng lượng tự do.

***Phương trình xác định hàm Z (hàm của biến số T và p).

***Hàm Z có dạng :

***Lấy đạo hàm hàm Z:

***Lấy vi phân đơn giản, ta có: và

***Lấy đạo hàm bậc 2 của Z = Z ( T;p)

-Hàm Z là hàm thế nhiệt động của 2 biến T và p

-Hàm Z được gọi là hàm thế nhiệt động Gipxo.

-Các biến số T và p là các biến thuận tiện nhất về phương tiện thực diễn.

***Phương trình xác định hàm H (hàm của biến số S và p).

H = H (S;p)

***Hàm H có dạng :

***Lấy đạo hàm hàm H:

***Lấy vi phân đơn giản, ta có: và

***Lấy đạo hàm bậc 2 của Z = Z ( T;p)

TH4: S VÀ p LÀ CÁC BIẾN SỐ ĐỘC LẬP

H ( S;p ) = U + pV

dH = TdS + Vdp

-Hàm H là hàm thế nhiệt động của 2 biến S và p

-Hàm H được gọi là Entanpi

Entrôpi S ( thế nhiệt động của các biến số

U và V )

Thể tích V ( thế nhiệt động của các biến số

S và U ).

***Xuất phát từ phương trình cơ bản của nhiệt động

lực học

***Thế nhiệt động là nội năng U( S,ai ), vi phân U bằng

***Thế nhiệt động là năng lượng tự do F( T,ai ), vi phân

F bằng

2 KHẢO SÁT CÁC HỆ PHỨC TẠP

***Thế nhiệt động là thế nhiệt động Gipxơ Z ( p,T,ai ),

vi phân của Z bằng

***Thế nhiệt động là Entanpi H ( p,S,ai ), vi phân của

H bằng

II.THẾ NHIỆT ĐỘNG CỦA HỆ CÓ SỐ HẠT

***Trạng thái của hệ có số hạt thay đổi được đặc trưng bởi:

1 Các thông số T, a1, a2 ,…, an

2 Số hạt thuộc loại đã cho N1 ,…,Nr ,…

3 Nồng độ tương ứng của chúng

CÂU HỎI

Đối với hệ có số hạt thay đổi thì phương trình cơ bản

của nhiệt động lực học và phương trình vi phân của tất cả các thế nhiệt động có dạng như thế nào?

***Nội năng của 1 hệ có số hạt thay đổi

( k: xác định loại hạt có số hạt biến đổi trong hệ )

***Quá trình cân bằng thì

1 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC

HỌC ĐỐI VỚI HỆ CÓ SỐ HẠT THAY ĐỔI

***Do đó, PT cơ bản của nhiệt động lực học đối với hệ có số hạt thay đổi trong

Các quá trình cân bằng.

Các quá trình không tĩnh

Trong đó: là thế hóa học của

các hạt loại k.

Xét một hệ chỉ chịu tác dụng của áp suất mọi phía p

A = p và a = V

***Thế nhiệt động là nội năng U

***Thế nhiệt động là năng lượng tự do F

2 PHƯƠNG TRÌNH VI PHÂN CỦA CÁC THẾ NHIỆT

ĐỘNG ĐỐI VỚI HỆ CÓ SỐ HẠT THAY ĐỔI

***Thế nhiệt động là thế nhiệt động Gipxơ

***Thế nhiệt động là Entanpi

Trong đó các thế hóa học bằng:

1 Là hàm đơn giá và cộng tính của trạng thái

2 Độ giảm của chúng trong các điều kiện tương ứng sẽ xác định

công của các lực tác dụng lên chúng.

3 Khi các biến số đặc trưng không đổi, các trị số cực trị của các

thế nhiệt động tương ứng xác định điều kiện cân bằng của hệ.

4 Các thế nhiệt động có quan hệ với nhau, biết một thế nhiệt

NGUYÊN LÝ THỨ HAI

KHÔNG THU ĐƯỢC DẠNG TƯỜNG MINH CỦA THẾ NHIỆT ĐỘNG

CÁC CHẤT KHÍ

 PP CỦA VẬT LÝ THỐNG KÊ CÁC

THẾ NHIỆT ĐỘNG

CÁC CHẤT LỎNG + RẮN

 THÍ NGHIỆM

Tóm lại

-Để mô tả các tính chất vĩ mô của hệ và xác định các tính chất đó thì ta dùng pp nhiệt động(pp thế nhiệt động và pp chu trình).

-Ngoài ra, ta còn có pp thống kê: từ tính chất của hạt vi mô thành phần,tổng hợp thống kê để xác định các tính chất vĩ mô.

CHÂN THÀNH CÁM ƠN

THẦY VÀ CÁC BẠN

ĐÃ LẮNG NGHE