Chương 2 Định luật nhiệt thứ nhất và các quá trình nhiệt cơ bản của môi chất ở pha khí

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

Chương 2 - Định luật nhiệt thứ nhất và các quá trình nhiệt cơ bản của mơi chất ở pha khí

Trong chương này ta nghiên cứu các quá trình tức là sự thay đổi liên tục từ một trạng thái cân bằng của môi chất đến một trạng thái khác. Khi môi chất tiến hành một q trình thì thơng số trạng thái (một số hoặc tất cả) sẽ thay đổi, ngoài ra xuất hiện hai đại lượng mới rất quan trọng, đó là nhiệt lượng và công – hai đại lượng để trao đổi năng lượng.

2.1. Nhiệt, công và các phương pháp xác định

Nhiệt và công là hai phương tiện mà môi chất dùng để trao đổi năng lượng khi thực hiện một quá trình. Khi trao đổi năng lượng bằng cơng thì bao giờ cũng kèm theo một sự chuyển động vĩ mô, cịn khi trao đổi năng lượng bằng nhiệt thì bao giờ cũng tồn tại sự chênh lệch về nhiệt độ.

2.1.1. Nhiệt lượng và các phương pháp tính

Có nhiều cách tính nhiệt lượng, ở đây giới thiệu hai cách tính nhiệt lượng theo sự thay đổi nhiệt độ (tức là tính theo nhiệt dung riêng) và tính nhiệt lượng theo sự thay đổi entropi.

2.1.1.1. Tính nhiệt lượng theo sự thay đổi nhiệt lượng

Khảo sát một quá trình nguyên tố, khi cấp cho môi chất một nhiệt lượng vô cùng bé dq, thì nhiệt độ của mơi chất cũng thay đổi một lượng vô cùng bé dt, ta thấy:

Ở đây c – nhiệt dung riêng của mơi chất trong q trình đó.

a) Nhiệt dung riêng của môi chất c: là nhiệt lượng cần thiết để đưa nhiệt độ của một đơn vị mơi chất tăng lên một độ theo một q trình nào đó.

Theo đơn vị đo lường của mơi chất, ta chia ra: nhiệt dung riêng khối lượng nếu môi chất đo bằng kg, nhiệt dung riêng thể tích nếu đo bằng

<i>m</i>

<i>_tc</i><small>3</small>

và nhiệt dung riêng kilomol nếu đo bằng kilomol.Theo đặc điểm của q trình, có thể chia thành nhiều loại, nhưng thường dùng hai loạ: nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt dung riêng đẳng tích.

Trong nhiệt kĩ thuật, thường gặp các loại nhiệt dung riêng sau: nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp

<i>kmol^{. K )}</i>

^{. Ta cũng gặp nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích}

<i>^c</i>

<i><small>v</small></i>

(<i>kJ</i>

<i>kg^{. K )}</i>

^{, nhiệt dung riêng}

<i>C</i>

<i>_v^'</i>

(<i>kJ</i>

<i>m</i>

<i>_tc</i><small>3</small>

<i>. K)</i>

_{và nhiệt dung riêng kilomol đẳng tích}

<i>_{μ c}</i>

<i>_v</i>

₍<i>^kJkmol^{. K )}</i>

^.

Giữa các loại nhiệt dung riêng có quan hệ như sau:

<i>c</i>

<i>_p</i>

=<i>μ . c</i>

<i>_p</i>

<i>μ</i>⁼<i>^c</i>

<i><small>p</small></i>

<i>. v</i>

<i>_o</i>

<i>,(^kJ</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<i>kmol^{. K )}^{μ c}</i>

<i><small>p</small></i>

(<i>kJkmol^{. K )}</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

Khi yêu cầu về độ chính xác cao hơn, có thể coi nhiệt dung riêng có quan hệ bậc một (đường thẳng) với nhiệt độ theo công thức:

Từ (2-5a) ta có thể tính nhiệt lượng cần thiết để đưa một đơn vị môi chất từ nhiệt độ

<i>t</i>

₁_đến

<i>t</i>

₂_theo

một trong ba phương pháp sau:

(1)

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>

=∫

Có quan hệ giữa c và t, thay vào, lấy tích phân sẽ tính được

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_:

Nếu c = const, ta được:

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>

=<i>c (t</i>

₂

−<i>t</i>

₁

)

(2-5c)Nếu

<i>c=a</i>

<i>_o</i>

+<i>a</i>

₁

<i>t</i>

_{, ta được:}

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>

=[<i>a</i>

<i>_o</i>

+<i>a</i>

₁

<i>^t</i>

¹

⁺<i>^t</i>

²

Cũng từ 2-5b, ta cũng có thể

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_{bằng diện tích 1 2}

<i>t</i>

₂

<i>t</i>

₁_{trên đường cong C(t) (H2. 2-1).}

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

(2)

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>

=∫

Tronh đó:

<i>c</i>[²1

^{là nhiệt dung riêng trung bình của mơi chất trong phạm vị nhiệt độ từ}

<i>^t</i>

<small>1</small> đến

<i>t</i>

₂_{, biểu}

thị bằng chiều cao hình chữ nhật có đáy bằng

<i>t</i>

₁

<i>t</i>

₂_{và diện tích bằng}

<i>12 t</i>

₁

<i>t</i>

₂_.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Hoặc

<i>C</i>

<i>^'</i>

=∑

Cũng từ (2-7) ta thấy

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_{có thể được biểu thị bằng diện tích}

<i>12 s</i>

₁

<i>s</i>

₂_{, tức là diện tích giới hạn bởi đường}

q trình, trục hồnh và hai đường song song với trục tung kẻ từ hai điểm mút của quá trình (H.2-2).

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Ghi chú:

1) Ta thấy dq ln cùng dấu với ds vì T dương, nghĩa là khi ds dương, tức là s tăng thì

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_dương,

quy ước là mơi chất nhận nhiệt. Nhưng

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_{không phải luôn đồng dấu với dt.}

2)

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_{không phải là thông số trạng thái mà là hàm số của quá trình, nghĩa là cùng trạng thái 1 và 2,}

nếu tiến hành theo các quá trình khác nhau thì

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_{khác nhau.}

2.1.2. Các loại công của môi chất

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Về mặt cơ học, cơng có trị số bằng tích giữa lực với độ dời theo hướng của lực. Trong nhiệt kĩ thuật thường gặp các loại công: công dãn nỡ, công lưu động, công kĩ thuật, … và ngoại công.

Từ (2-9) ta thấy có thể tính l theo phương pháp tính

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>_{nghĩa là thay p bằng hàm số của v rồi lấy tích}

phân hoặc biểu thị bằng diện tích

<i>12 v</i>

₂

<i>v</i>

₁_{trên đồ thỉ pv (H.2-3).}

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Ghi chú:

1) Công dãn nở không phải là thông số trạng thái mà là hàm số quá trình.

2)

<i>dl</i>

và

<i>dv</i>

ln cùng dấu, nghĩa là

<i>dv</i>

dương, thể tích tăng thì cơng dãn nở là dương, quy định là công do môi chất thực hiện.

3) Khi dãn nở, thể tích tăng cịn áp suất thì có thê tăn, giảm hoặc không đổi.

2.1.2.2. Ngoại công: Là phần công dãn nở dùng để thỏa mãn các phụ tải bên ngoài. Trong hệ thống kín, nếu khơng có ma sát thì ngoại cơng có thể bằng cơng dãn nở do mơi chất tạo ra. Cịn trong hệ thống hở thì mơi chất bắt buộc phải thay đổi vị trí, cần tiêu hao một lượng công gọi là công lưu động, cho nên ngoại công trong trường hợp này thường gọi là công kĩ thuật, bằng công dãn nở trừ công lưu động.

Đối với 1kg môi chất, công lưu động chứng minh được bằng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Và công kĩ thuật bằng:

<i>dl</i>

<i>_kt</i>

=<i>dl−dl</i>

<i>_ld</i>

=<i>pdv−d ( pv )=−vdp</i>

 _(2-11)

Từ các công thức (2-10), (2-11) ta thấy công lưu động là một thông số trạng thái,

<i>dl</i>

<i>_ld</i>

=<i>d ( pv)</i>

là vi phân toàn phần, cịn cơng kĩ thuật thì khơng phải là thơng số trạng thái, là hàm số quá trình. Đối với một q trình hữu hạn, cơng kĩ thuật có thể tính được theo:

2.2.1. Nội dung và ý nghĩa của định luật nhiệt động thứ nhất

Đây là một torng những định luật nhiệt cơ bản nhất, thực chất đó là định luật về bảo tồn về chuyển hóanăng lượng ứng dụng trong phạm vi nhiệt, có thể phát biểu như sau: “giữa nhiệt năng và các dạng năng lượng khác như cơ năng, điện năng v.v… có thể biến hóa lẫn nhau và khi một lượng nhiệt năng xác định bị tiêu hao tất cả sẽ được một lượng xác định năng lượng khác tương ứng, còn tổng năng lượng hoặc năng lượng tồn phần của mơi chất khơng thay đổi”. Nội dung của định luật là duy nhất, nhưng trong từng trường hợp cụ thể có thể có những cách phất biểu và biểu thức khác nhau.

2.2.2. Biểu thức của định luật nhiệt động thứ nhất

Theo tinh thần đã nói ở trên, khi mơi chất tiến hành một q trình có trao đổi năng lượng với mơi trường, ta có thể viết:

Năng lượng môi chất nhận = năng lượng nhả + năng lượng tăng thêm, hoặc: Năng lượng toàn phần ban đầu = năng lượng toàn phần cuối + năng lượng trao đổi. Năng lượng toàn phần bằng tổng ngoại động năng

<i>W</i>

<i>_d<small>'</small></i>, ngoại thế năng

<i>W</i>

<i>_t</i>_{, nội năng U, trong hệ hở cịn có thế năng áp suất hoặc năng lượng đẩy pV.}

Nhưng ngoại động năng và ngoại thế năng thay đổi rất ít, có thể bỏ qua, do vậy có thể lấy năng lượng tồn phần của hệ kín bằng nội năng U và của hệ hở bằng entanpi

<i>I=U + pV</i>

.

Khảo sát 1kg môi chất, khi cung cấp cho nó một nhiệt lượng là dq, ta thấy nhiệt độ mơi chất thay đổi dT và thể tích thay đổi dv. Nhiệt độ thay đổi, chứng tỏ nội động năng thay đổi và môi chất thực hiện công dãn nở. Điều đó có thể biểu thị bằng phương trình:

Nếu thay

<i>pdv=d ( pv )−vdp</i>

và thay

<i>i=u+ pv</i>

, được

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

<i>dq=di−vdp</i>

(2-14a)

Các phương trình (2-13a), (2-13b), (2-14a), (2-14b) có thể dùng được cho cả hệ thống kín lẫn hệ thống hở, cả khí lí tưởng lẫn khí thực. Riêng đối với khí lí tưởng, có thể chứng minh được được

<i>du=c</i>

<i>_v</i>

<i>dT</i>

_và

<i>di=c</i>

<i>_p</i>

<i>dT</i>

_{, nên định luật nhiệt thứ nhất có thể biểu thị:}

2.3. Các q trình cơ bản của khí lí tưởngCác điểu kiện hạn chế trong phần này:- Mơi chất phải là khí lí tưởng;

- Q trình phải là thuận nghịch, tất cả trạng thái trong quá trình phải là cân bằng;

- Chỉ cần nghiên cứu một số q trình cơ bản, có sự hạn chế thể hiện bằng một trong các điều kiện: hoặcnhiệt dung riêng khơngthay đổi trong cả q trình hoặc tỷ số

<i>α=^{∆ u}</i>

<i>q</i>

^{không thay đổi hoặc một thông số}

trạng thái nào đó khơng thay đổi trong cả q trình, thí dụ như nhiệt độ, áp suất, thể tích riêng hoặc entropi.

Ta sẽ nghiên cứu các quá trình cơ bản qua các bước:

- VIết phương trình quá trình và biểu diễn các quá trình trên đồ thị.- Xác định quan hệ giữa các thông số cơ bản ở các trạng thái khác nhau.- Xác định lượng thay đổi của một số thơng số trạng thái thường dùng.- Tính cơng và nhiệt lượng trao đổi giữa môi chất và môi trường.2.3.1. Viết phương trình quá trình và biểu diễn trên đồ thị

Trước hết viết cho một quá trình tổng qt – q trình đa biến, và sau đó suy ra các quá trình cơ bản.2.3.1.1. Phương trình quá trình đa biến

Từ biểu thức định luật nhiệt thứ nhất và cơng thức tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng, ta có:

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Chia vế theo vế được:

<i>c−c</i>

<i>_p</i>

<i>c−c</i>

<i>_v</i>

⁼

Đặt

<i>c−c</i>

<i>_p</i>

<i>c−c</i>

<i>_v</i>

⁼<i>ⁿ</i>

^{, nó là hằng số (}

<i>^{0 ± ∞}</i>

^{) ;}

<i>^c</i>

<i><small>p</small></i>,

<i>c</i>

<i>_v</i>_{của khí lí tưởng có thể coi là hằng số và trong quá trình cơ}

bản đả giả thiết c = hằng số, không thay đổi trong suốt quá trình nên ta có:

<i>c</i>

<i>_v</i>^{ta được}

<i>^{p v}</i>

=<i>const</i>

16c) là phương trình quá trình đoạn nhiệt; với

<i>n=± ∞</i>

, ta được v = const (2-16d) là phương trình quá trình đẳng tích.

(2-2.3.1.2. Biểu diễn các q trình trên đồ thị p – v và T – s

Một trạng thái, một q trình, một chu trình của mơi chất đơn một pha có thể biểu diễn trên đồ thị tọa độ do hai thông số độc lập với nhau tạo thành. Thường dùng nhất là đồ thị p –v và T – s vì diện tích trên đồ thị p –v và T – s có thể biểu diễn cơng và nhiệt lượng trao đổi giữa môi chất với môi trường.

Trên đồ thị p –v, quá trình đa biến với phương trình

<i>p v</i>

<i>ⁿ</i>

=<i>const</i>

được biểu thị bằng một họ đường congcó hệ số góc bằng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

- Với quá trình đẳng nhiệt,

<i>n=1</i>

,

<i>tan β=^p</i>

<i>v</i>

^{, được một đường hypecbon đối xứng.}

- Với quá trình đoạn nhiệt có

<i>n=k =^c</i>

<i>^p</i>

<i>c</i>

<i>_v</i>

^>¹

^{, ta cũng được một đường hypebol có độ dốc lớn hơn độ dốc}

của đường đẳng nhiệt.

- Với quá trình đa biến bất kì, nếu n > 0, các đường biểu diễn nằm trong khu vực II và IV, nếu n < 0 , các đường biểu diễn nằm trong khu vực I và III.

Trên đồ thị T – s, ta tìm

<i>dT</i>

<i>ds</i>

^{để xác định hệ số góc của đường biểu diễn.}

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

Từ

<i>ds=^dqT</i>⁼

<i>T</i>

^{ta được}

<i>dT</i>

<i>c</i>

^{. Thay}

<i>ⁿ⁼c−c</i>

<i>_p</i>

<i>c−c</i>

<i>_v</i>^và

<i>^{k =}</i>

<i>c</i>

<i>_v</i>^{, ta được:}

<i>dT</i>

<i>n−k</i>

 ^(2-18)

- Với quá trình đẳng nhiệt,

<i>n=1</i>

nên

<i>dT</i>

<i>ds</i>⁼⁰

^{, đường biểu diễn là một đường thẳng song song với trục}

hoành (H.2-5).

- Với quá trình đoạn nhiệt

<i>n=k</i>

nên

<i>dT</i>

<i>ds</i>⁼<i>^∞</i>

^{, đường biểu diễn là một đường thẳng song song với trục}

- Với quá trình đẳng áp,

<i>n=0</i>

nên

<i>dTds</i>⁼

<i>c</i>

<i>_p</i>^{, đường biểu diễn là một đường cong} ^{có hệ số góc}

tăng dần theo nhiệt độ, mặt lồi quay xuống dưới.- Với q trình đẳng tích,

<i>n=± ∞</i>

, nên

<i>dT</i>

<i>c</i>

<i>_v</i>^{, đường biểu diễn cũng có dạng tương tự như đường}

đằng áp, nhưng có độ dốc lớn hơn vì

<i>c</i>

<i>_p</i>

><i>c</i>

<i>_v</i>_và

<i>Tc</i>

<i>_v</i>

^>

Cần chú ý là hai đường đẳng áp hoặc hai đường đẳng tích trên đồ thị T – s có khoảng cách nằm ngang khơng đổi, vì có thể chứng minh được:

<i>∆ s</i>

<i>_v</i>

=<i>R ln^v</i>

²

<i>v</i>

₁^và

<i>^{∆ s}</i>

<i><small>p</small></i>

=<i>R ln^p</i>

¹

<i>p</i>

₂

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

2.3.2. Quan hệ giữa các thông số cơ bản của các trạng tháiTừ phương trình quá trình đa biến, ta có:

Hoặc

<i>v</i>

₂

<i>v</i>

₁

⁼(<i>^p</i>

<small>1</small>

<i>T</i>

₂

<i>T</i>

₁^;

Thay (2-19a) hoặc (2-19b) vào ta được:

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

- Với quá trình đẳng áp,

<i>n=0</i>

, được

<i>p</i>

₂

=<i>p</i>

₁

Và

<i>T</i>

₂

<i>T</i>

₁

⁼

2.3.3.2. Lượng thay đổi entanpi

Cũng lí luận tương tự đối với nội năng, ta thấy: từ trạng thái 1 đến trạng thái 2, tiến hành theo bất cứ q trình nào, ta cũng có:

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

2.3.3.3. Lượng thay đổi entropi

Thay phương trình định luật I vào vi phân

<i>ds=^dq</i>

<i>T</i>

^{, ta được:}

<i>ds=d</i>

<i>_v</i>

<i>^dT</i>

Hoặc

<i>ds=c</i>

<i>_p</i>

<i>^dTT</i>⁻<i>^R</i>

<i>dp</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Hoặc

<i>ds=c</i>

<i>_p</i>

<i>^dvv</i>⁺<i>^c</i>

<i><small>v</small></i>

<i>v</i>

₁^(2-22a)

Hoặc

<i>∆ s=c</i>

<i>_p</i>

ln<i>^T</i>

²

<i>T</i>

₁

⁻<i>^{R ln}p</i>

₂

2.3.3.4. Lượng thay đổi execgi

Từ trạng thái 1 đến trạng thái 2, tiến hành theo bất kì quá trình nào cũng có:

Có thể tính nhiệt lượng theo một trong các cách sau:

Từ cơng thức (2-5a), tính q theo các cơng thức (2-5b, c, d, đ, e), nhưng cần lưu ý là vì

<i>c=c</i>

<i>_v</i>

<i>^n−k</i>

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

- Có thể tính theo:

<i>q=∆u+l</i>

(2-24); với q trình đẳng tích có

<i>pdv=0</i>

, nên

<i>q</i>

<i>_v</i>

=<i>∆u</i>

_(2-24a)

- Có thể tính theo:

<i>q=∆i+l</i>

<i>_kt</i>_{(2-24b), với q trình đẳng áp có}

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=∫

<i>vdp=0</i>

nên

<i>q</i>

<i>_p</i>

=<i>∆i</i>

_(2-24c)

- Với q trình đoạn nhiệt (thuận nghịch) có thể dùng cơng thức (2-7a), trong đó

<i>s</i>

₁

=<i>s</i>

₂_nên

<i>q</i>

<i>_s</i>

=0

- Với q trình đẳng nhiệt có

<i>∆ u=∆ i=0</i>

<i>pdv</i>

để tính

<i>l</i>

bằng diện tích

<i>12 v</i>

₂

<i>v</i>

₁_{trên đồ thị pv hoặc thay quan hệ}

giữa p với v vào rồi lấy tích phân.Với q trình đa biến có

<i>p</i>

₁

<i>v</i>

₁<i><small>k</small></i>

<i>v</i>

₁

⁼<i>^{RT ln}p</i>

₁

- Có thể tính công từ biểu thức của định luật nhiệt thứ nhất:

</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19">

<i>l=q−∆ u</i>

(2-25c); với quá trình đẳng nhiệt

<i>∆ u=0</i>

nên

<i>l=q=T (s</i>

₂

−<i>s</i>

₁

)

; với quá trình đoạn nhiệt có thể dùng cơng thức (2-25a, b) hoặc dùng

<i>l=−∆ u</i>

, vì

<i>q=0</i>

.

c. Tính cơng kĩ thuật. Có thể tính theo cơng thức (2-12) tức là

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=∫

<i>vdp</i>

. Thay quan hệ giữa v và p vào ta được:

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=<i>nl</i>

_{, (2-26a)}

Ta thấy khi

<i>n=1</i>

, ta có

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=<i>l</i>

_{, cịn với các giá trị khác của mũ đa biến n, có thể thay vào giá trị tương ứng,}

với q trình đẳng tích có

<i>l</i>

<i>_vkt</i>

=<i>v</i>₍<i>p</i>

₂

−<i>p</i>

₁

₎

_{, với q trình đẳng áp}

<i>l</i>

<i>_pkt</i>

=0

_{. Cũng có thể từ biểu thức định}

luật I được

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=<i>q−∆i</i>

_{, nên với q trình đẳng nhiệt có}

<i>l</i>

<i>_Tkt</i>

=<i>q</i>

_{, với q trình đoạn nhiệt}

<i>l</i>

<i>_kt</i>

=−<i>∆i</i>

_.

Nhiệt và cơng trong q trình cũng có thể tính bằng diện tích trên đồ thị T – s và p – v .2.4. Các quá trình cơ bản của khí thực

Ta cũng chỉ giới hạn nghiên cứu các quá trình cơ bản và thuận nghịch: đẳng áp, đẳng tích, đẳng nhiệt và đoạn nhiệt. Các bước cơ bản tiến hành tương tự, chỉ khác bước đầu tiên là khơng viết phương trình q trình và khơng dùng được phương trình trạng thái của khí lí tưởng, cụ thể các bước như sau:

2.4.1. Biểu diễn các quá trình trên đồ thị và xác định thông số ở các trạng thái bằng đồ thị và bảngThường dùng đối với khí lí thực là đồ thị p-v và T-s và i-s. Trên các đồ thị thường có các đường đẳng áp, đẳng tích, đẳng nhiệt, đơi khi có đường đẳng entanpi và đẳng entropi. Thường cho trạng thái 1 theo 2 thơng số độc lập, thí dụ

<i>p</i>

₁_và

<i>t</i>

₁_{, hoặc}

<i>p</i>

₁_,

<i>v</i>

₁_;

<i>p</i>

₁_,

<i>i</i>

₁_{v.v… và một thông số của trạng thái thứ 2. Trạng thái}

1 được xác định bởi giao điểm của 2 đường đã cho, thí dụ

<i>p</i>

₁_và

<i>t</i>

₁_{(H.2-7a, b, c), từ giao điểm đó xác}

định được các thông số khác trên đồ thị. Trạng thái 2 được xác định bằng giao điểm giữa đường q trình (thí dụ

<i>t</i>

₂

=<i>t</i>

₁_{trong q trình đẳng nhiệt) và đường biểu thị thông số đã cho của trạng thái thứ hai,}

thí dụ như

<i>p</i>

₂_.

Từ điểm 1 và 2 trên đồ thị, ta xác định được

<i>p</i>

₁_,

<i>v</i>

₁_,

<i>t</i>

₁_,

<i>i</i>

₁_,

<i>s</i>

₁_,

<i>x</i>

₁_{(nếu là hơi bão hòa ẩm) và}

<i>p</i>

₂_,

<i>v</i>

₂_,

<i>t</i>

₂_,

<i>i</i>

₂_,

<i>s</i>

₂_{và có thể có}

<i>x</i>

₂_.

</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20">

Nếu dùng bảng, thì trước hết phải xác định dùng bảng một pha hay hai pha. Khi cho

<i>p</i>

₁_và

<i>t</i>

₁_{, ta so sánh}

<i>t</i>

₁_{với nhiệt độ bão hòa ứng với áp suất}

<i>p</i>

₁_{; nếu}

<i>t</i>

₁

><i>t</i>

₍<i>_{pl )}</i>_{có hơi quá nhiệt, nếu}

<i>t</i>

₁

<<i>t</i>

₍<i>_{pl )}</i>_{có nước chưa sơi,}

cả hai trường hợp đó dùng bảng hai pha, tìm được trong bảng các thơng số

<i>v</i>

₁_,

<i>i</i>

₁_,

<i>s</i>

₁_{. Nếu}

<i>t</i>

₁

=<i>t</i>

₍<i>_pl)</i>_{, ta}

phải dùng bảng bão hòa, lúc đó chỉ tìm được thơng số của nước sơi và hơi bão hịa khơ. Nếu là hơi bõa hịa ẩm thì phải biết thêm một thơng số khác, tốt nhất là độ khơ

<i>x</i>

₁_{; sau đó tính được}

<<i>v</i>

₁

<<i>v</i>

₁<i><small>' '</small></i>

là hơi bão hịa ẩm, có thể xác định được:

<i>v</i>

₁<i>^{' '}</i>

−<i>v</i>

₁<i>^'</i> ^{rồi tính các thơng số khác:}

<i>i</i>

<small>1</small>

=<i>i</i>

<small>1</small><i>^'</i>

+<i>x</i>

<small>1</small>

(<i>i</i>

<small>1</small><i>^{' '}</i>

−<i>i</i>

<small>1</small><i>^'</i>

)

</div><span class="text_page_counter">Trang 21</span><div class="page_container" data-page="21">

<i>∆ e=</i>₍<i>i</i>

₂

−<i>i</i>

₁

₎−<i>T</i>

<i>_o</i>

(<i>s</i>

₂

−<i>s</i>

₁

)

.

Cần chú ý là đối với khí thực, trong quá trình đẳng nhiệt

<i>∆ u</i>

và

<i>∆ i</i>

khơng phải bằng 0 như đối với khí lí tưởng.

2.4.3. Tính nhiệt lượng và cơng

Về ngun tắc, có thể dùng phương pháp tương tự như đối với khí lí tưởng. Cụ thể là khi tính nhiệt dùng:

- Cơng thức (2-7a) đối với quá trình đẳng nhiệt:

<i>q</i>

<i>_T</i>

=<i>T (s</i>

₂

−<i>s</i>

₁

)

, xuất phát từ cơng thức (2-7):

<i>q</i>

<i>_{1; 2}</i>

=∫

Cũng từ đây có thể xác định nhiệt lượng bằng điện tích

<i>12 s</i>

₂

<i>s</i>

₁_{trên đồ thị T-s.}

- Có thể dùng cơng thức (2-24):

<i>q=∆u+1</i>

, đặc biệt hay dùng công thức (2-24a):

<i>q</i>

<i>_v</i>

=<i>∆u</i>

_{đối với quá}

trình đẳng tích.

- Có thể dùng cơng thức (2-24b)

<i>q=∆i+l</i>

<i>_kt</i>_{, đặc biệt hay dùng đối với quá trình đẳng áp}

<i>q</i>

<i>_p</i>

=<i>∆i</i>

_.

- Ít dùng cơng thức

<i>dq=cdt</i>

, vì c thay đổi rất nhiề; đặc biệt trong q trình hóa hơi, ngưng tụ nhiệt độ khơng đổi có

<i>c=±∞</i>

nên khơng dùng được.

</div>