Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật - Chương 2: Định luật nhiệt động thứ nhất - Nguyễn Thị Minh Trinh

1MÔN HỌC: NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 2CHƢƠNG 2: ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA 3Chƣơng 2 Công 1. CÔNG Trong hệ thống kín Trong hệ thống hở Công thay đổi thể tích Công lưu động + công kỹ thuật Công không phải là thông số trạng tháiChú ý CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 4Công thay đổi thể tích dV dx p f x V 2 1 V 1 x 2 1 V2 p 2 p 1 V 1 2 p 1 p p 1 2V V 2 a b c  2 1 tt dv.pw - Khi G = 1 kg:  2 1 tt pdvGW - Khi G ≠ 1 kg: Chƣơng 2 Công CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 5Chƣơng 2 Công Công lưu động 1 2  1 p 1 G v 1 F1  2 p 2 v 2 F2 const v F G    - Khi G = 1 kg:   2 1 đl pvdw - Khi G ≠ 1 kg:   2 1 đl pvdGW CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 6Chƣơng 2 Công Công kỹ thuật - Khi G = 1 kg: pvdw 2 1 kt  - Khi G ≠ 1 kg:  2 1 kt vdpGW Van naïp Van thaûi ÑCT a 2 V 1 p w kt p 2 2 ÑCD 1 V V 1 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 7Chƣơng 2 Công Quy ước dấu của công  Hệ thống sinh công: W > 0  Hệ thống nhận công: W < 0 W = Ví dụ:  Khảo sát một hệ thống nhiệt động ban đầu có p1, t1, V1. Sau khi cho hệ thống tiến hành một quá trình thì ta nhận được một công là 500 kJ, 500 kJ CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 82. NHIỆT LƢỢNG  Là lượng năng lượng đi xuyên qua bề mặt ranh giới khi giữa chất môi giới và môi trường có sự chênh lệch nhiệt độ. Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Nhiệt lượng không phải là thông số trạng thái Chú ý  Hệ thống nhận nhiệt: Q > 0  Hệ thống nhả nhiệt: Q < 0 Quy ước dấu: CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 9Xác định nhiệt lượng theo độ biến thiên entropy Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Theo định nghĩa entropy: T q ds   Tdsq   Nhiệt lượng trao đổi trong một quá trình hữu hạn từ 1 đến 2 ứng với 1 kg chất môi giới:  2 1 ds.Tq  12 ssTq  , kJ/kg Chỉ áp dụng công thức này để tính nhiệt lượng cho quá trình thuận nghịchChú ý CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 10 Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Xác định nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng Trong đó: c – Nhiệt dung riêng của chất môi giới Nhiệt dung riêng là gì??? Làm sao xác định đây???  Nhiệt lượng trao đổi trong một quá trình khi có sự thay đổi nhiệt độ: dT.cq   12 TTcq  CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 11 Nhiệt dung riêng  Là nhiệt lượng cần thiết để làm cho một đơn vị chất môi giới biến đổi 1 độ theo một quá trình nào đó. Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng  Có các loại nhiệt dung riêng sau:  Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích: cv  Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp: cp  Nhiệt dung riêng thể tích đẳng tích: c’v  Nhiệt dung riêng thể tích đẳng áp: c’p  Nhiệt dung riêng kmol đẳng tích: cv  Nhiệt dung riêng kmol đẳng áp: cp , kJ/kgK , kJ/kgK , kJ/kmolK , kJ/m3K , kJ/m3K , kJ/kmolK CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 12 Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Nhiệt dung riêng (tt) Quan hệ giữa các loại nhiệt dung riêng: vvv c.4,22cc  ppp c.4,22cc  v p c c k  1,28637,729,397 Khí 3 nguyên tử trở lên 1,429,320,975Khí 2 nguyên tử 1,66720,912,653Khí 1 nguyên tử cpcvcpcv kJ/kmolKkcal/kmolK Khí lý tưởng Bảng nhiệt dung riêng của chất khí: CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 13 Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí lý tưởng in21hh v n 1i ivnv2v1v cgcg...cgcgc    in21hh p n 1i ipnp2p1p cgcg...cgcgc    , kJ/kgK , kJ/kgK hh hh v p hh c c k  CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 14 Chƣơng 2 Định luật nhiệt động thứ nhất 3. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT  Đây là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng trong phạm vị nhiệt động. - Khi G ≠ 1 kg: kt tt WIQ WUQ   - Khi G = 1 kg: kt tt wiq wuq   CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 15 Chƣơng 2 Định luật nhiệt động thứ nhất 3. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT (tt) - Viết dưới dạng vô cùng bé: vdpdiq pdvduq   - Viết cho khí lý tưởng: vdpdTcq pdvdTcq p v   CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 16 Hết chƣơng 2 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM