Vật lý đại cương - Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học phần 1 pot

Ch−¬ng 11
Nguyªn lý thø hai nhiÖt
®éng lùc häc
Đ1. Những hạn chế của nguyên lý thứ I NĐLH
Không xác định chiều truyền tự nhiên củanhiệt:
Nhiệt truyền tự nhiên từ vật nóng hơn sang vật
lạnh hơn. Không có quá trình tự nhiên ngợc lại.
Không xác định chiều chuyển hoá tự nhiên của
năng lợng: Thế năng biến tự nhiên thnh động
năng rồi thnh nhiệt toả ra,
Không có quá trình tự nhiên ngợc lại:
Nhiệt Động năng Thế năng.
Tuy nhiên các quá trình ngợc lại trên đều
thoả mãn nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học
Không đánh giá đợc chất lợng nhiệt
Không phân biệt khác nhau giữa công v nhiệt.
Đ2. Quá trình thuận nghịch v quá trình
không thuận nghịch
1. Định nghĩa
a. Quá trình A->B ->A l thuận
nghịch nếu quá trình ngợc B ->A
hệ cũng đi
p A
B
V
qua các trạng thái trung gian nh trong quá trình
thuận A ->B; Suy ra:
Hệ chỉ có thể trở về trạng thái cân bằng ->QT
thuận nghịch l QT cân bằng ->A
thuận
=A

nghịch
,
Q
thuận
=Q
nghịch
.
Hệ trở về trạng thái ban đầu, môi trờng xung
quanh không biến đổi
b. QT không thuận nghịch: Sau khi thực hiện
QT thuận v QT nghịch đa hệ về trạng thái
ban đầu thì môi trờng xung quanh bị biến đổi.
2. Thí dụ:
Quá trình giãn đoạn nhiệt vô cùng chậm: QTTN
Dao động của con lắc không ma sát có nhiệt
độ bằng nhiệt độ bên ngoi: QTTN
A
B
C¸c qu¸ tr×nh kh«ng thuËn nghÞch
•C¸c qu¸ tr×nh cã ma s¸t: Kh«ng TN
• TruyÒn nhiÖt tõ vËt nãng-> vËt l¹nh: Kh«ng
TN
•QT gi·n khÝ trong ch©n kh«ng: Kh«ng TN
A
B
Đ3. Nguy
ê
nl
ý
th

ứ
hai nhi
ệ
tđ
ộ
ng
lực học
1. Động cơ nhiệt: Máy
biến nhiệt thnh công: ĐC hơi
nớc, ĐC đốt trong.
Nguồn lạnh
T
2
Hiệu suất của động cơ nhiệt:
Sau một chu trình: U=-A+Q
1
-Q
2
=0
-> A= Q
1
-Q
2
1
Q
'A
=
1
,
2

1
,
21
1
Q
Q
1
Q
QQ
Q
'A
=

==
Xilanh
Pitông
Bơm
V
1
V
2
Nguồn nóng
T
1
Q
1
Q
2
Tác nhân: chất vận chuyển (hơi
nớc, khí ) biến nhiệt thnh

công: Tuần hon
•M«t¶hiÖnt−îng !
• Cã mÊy nguån nhiÖt ?
•Cãph¶ilμ mét®éngc¬?
nguån
nãng
nguån l¹nh
2. Phát biểu nguyên lý thứ hai
nhiệt động lực học
a. Phát biểu của Clausius: Nhiệt không thể tự
động truyền từ vật lạnh sang vật nóng hơn.
b. Phát biểu của Thompson: Một động cơ không
thể sinh công, nếu nó chỉ trao đổi nhiệt với một
nguồn nhiệt duy nhất.
c. ý nghĩa: Không thể chế tạo đợc động cơ
vĩnh cửu loại hai: lấy nhiệt chỉ từ 1 nguồn (T
thấp nh nớc biển) để sinh công.
Chất lợng nhiệt: T cng cao, chất lợng cng
cao
Đ4. Chu trình Carnot
p
Giãn đoạn nhiệt:23, Nhiệt độ giảm T
1
T
2
Nén đẳng nhiệt: T
2
= const, 3 4, thải
Q
2

(lm nguội)
1. Chu Trình Carnot thuận
nghịch gồm 4 quá trình TN:
Giãn đẳng nhiệt: T
1
=const, 12, nhận Q
1
từ
nguồn nóng.
Nén đoạn nhiệt: 41, nhiệt độ tăng: T
2
T
1
Q
2
Q
1
V
1
p
1
1
v
3
p
3
V
3
p
2

2
V
2
p
4
4
V
4
T
1
T
2
Trong chu trình thuận 12341 hệ nhận nhiệt
Q
1
từ nguồn nóng, sinh công A v thải nhiệt
Q
2
vo nguồn lạnh. Động cơ nhiệt.
Trong chu trình nghịch 14321 hệ nhận công
lấy nhiệt (lm lạnh) từ nguồn lạnh v thải nhiệt
vo nguồn nóng. Máy lm lạnh.
b. Hiệu suất
c
trong chu trình Carnot thuận
nghịch
1
,
2
c

Q
Q
1 =
Cần tính Q
1
v Q
2

Giãn đăng nhiệt 1 2 có:
1
2
11
V
V
lnRT
m
Q

=