Câu 2: Trình bày các khái niệm, nêu các kí hiệu, quy ước và đơn vị đo năng lương, nhiệt và công ppsx

1

Câu 2
: Trình bày các khái niệm, nêu kí hiệu, quy ớc và đơn vị đo của năng
lợng, nhiệt và công
Trả lời :
*Năng lợng:
Năng lợng là đại lợng vật lý đặc trng cho mức độ chuyển động và
dự
trữ chuyển động của vật chất nói chung
Năng lợng gồm nội năng và ngoại năng. Mọi vật đều có năng lợng,
ở mỗi trạng thái đều có mức nl xác định. Khi các vật tơng tác nhau bao giờ
cũng có sự trao đổi nl làm cho trạng thái của vật thay đổi dẫn đến mức nl
thay đổi. Quá trình trao đổi nl giữa các vật(xét trong phạm vi nhiệt) thờng
đợc tiến hành bằng hai cách: trao đổi nhiệt và thực hiện công.
*Nhiệt
Nếu để 2 vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc với nhau thì tại chỗ tiếp
xúc các phân tử của 2 vật sẽ trao đổi động năng cho nhau. Kết quả là có 1 nl
đã đợc truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn. Kiểu
truyền nl này đợc tiền hành ở chỗ phân tử tiếp xúc không nhìn thấy đợc
nên gọi là phơng pháp truyền nl vi mô không trật tự hoặc sự truyền nhiệt.
Lợng nl đợc truyền đi bằng phơng pháp này gọi là nhiệt năng hay gọi tắt
là nhiệt.
Nhiệt là lợng nl đợc truyền đi bằng phơng pháp vi mô không trật
tự.
Kí hiệu:
q (kJ/kg): nhiệt nhận vào hoặc nhả ra của một vật có khối lợng 1 kg.
Q(kJ): nhiệt nhận vào hoặc nhả ra của 1 vật có khối lợng bất kì kg.
Quy ớc dấu:
Nhiệt nhận váo có dấu +, nhiệt nhả ra có dấu

*Công
Để truyền nl bằng phơng pháp này vật cần phải dịch chuyển trong
không gian của trờng lực hoặc thay đổi thể tích của mình dới tác dụng của
lực hay áp suất bên ngoài. Kiểu truyền nl này có h
ờng, có trật tự, nhìn thấy
đợc nên đợc gọi là phơng pháp truyền nl dới dạng vĩ mô có trật tự hoặc
sự thực hiện công.Luợnh nl truyền đi bằng phơng pháp này gọi là công.
Công là nl đợc truyền đi bằng phơng pháp vĩ mô có trật tự.
Kí hiệu:
l(kJ/kg): Công sinh ra hoặc nhận vào bởi vật có khối lợng 1 kg
L(kJ):Công sinh ra hay nhận vào bởi vật có khối lợng bất kì
Quy ớc dấu: Công nhận vào có dấu - và sinh ra có dấu +
*Đơn vị đo của nhiệt và công
Nhiệt và công có cùng đơn vị đo là J, kJ, mJ

2
Trong hệ đơn vị cũ ngời ta dùng cal, kcal để đo nhiệt và công

Câu 3
: Trình bày khái nhiệm hệ nhiệt động
Trả lời:
Khi nghiên cứu tính chất nhiệt động của hiện tợng nào đó ngời ta có
thể lấy ra 1 nhóm vật, 1 vật hoặc 1 phần của vật mà ở đó hiện tợng cần
nghiên cứu xảy ra làm đối tợng nghiên cứu gọi là hệ nhiệt động. Tất cả
những vật ngoài hệ gọi là môi trờng.
Khác với hệ cơ học chỉ trao đổi cơ năng, hệ nhiệt động còn trao đổi
nhiệt nghãi là nó có trao đổi nl dới 2 hình thức là sự truyền nhiệt và sự thực
hiện công.
Hệ nhiệt động đợc phân làm các loại:
- Hệ kín(số hạt không đổi): là hệ trong đó trọng tâm của hệ không

chuyển động vĩ mô hoặc chuyển động với tốc độ nhỏ mà ta hoàn toàn bỏ qua
động năng của nó. Khối lợng của hệ không đỏi và môi chất trong hệ không
đi qua bề mặt ranh giới giữa hệ và môi trờng.
-Hệ hở: (số hạt thay đổi) là hệ trong đó trọng tâm của hệ có chuyển
động vĩ mô, khối lợng của hệ thay đổi, môi chất đi qua bề mặt ranh giới
giữa hệ và môi trờng.
- Hệ đoạn nhiệt: là hhệ không trao đổi nhiệt với môi trờng.
- Hệ cô lập: là hệ không trao đổi nhiệt và công với môi trờng

Câu 4
: Trình bày khái niệm chất công tác, các thông số trạng thái cơ bản của
chất công tác
Trả lời:
Khái niệm: Để thực hiện quá trình biến đổi giữa nhiệt và công trong
các máy nhiệt ngời ta dùng chất trung gian gọi là môi chất hay chất công
tác
Các thông số trạng thái của chất công tác
Thông số trạng thái là những đại lợng vật lý để xác định ở 1 trạng
thái xác định nào đó. Thông số trạng thái là hàm chỉ phụ thuộc vào trạng thái
mà không phụ thuộc vào quá trình. Nếu môi chất biến đổi rồi lại trở về trạng
thái ban đầu, giá trị các thông số trạng thái sẽ không đổi. Các thông số trạng
thái có thể là p.v,T,i,s,

.
- Thể tích riêng: là thể tích của một đơn vị kl chất công tác, v(m
3
/kg).
v=
G
V

trong đó: G là kl chất công tác(kg), V là thể tích chất công tác(m
3
)
Đại lợng nghịch đảo của thể tích riêng là kl riêng,

(kg/m
3
)
Rô=
V
G
v
=
1


3
- áp suất: là lực tác dụng của các phân tử theo phơng pháp tuyến lên 1
đơn vị diện tích thành bình chất khí hoặc chất lỏng đó, P(N/m
2
)
S
F
P =

Trong đó F là lực tác dụng của các phân tử chất lỏng hoặc khí(N), S là
diện tích thành bình(m
2
)

Đơn vị: N/m
2
, Pa, bar
- Nhiệt độ: là đại lợng vật lí chỉ mức độ nóng, lạnh của 1 vật. Theo
thuyết động học phân tử, nhiệt độ dặc trng cho mức độ chuyển động của
các phân tử.
k
m
T
3
2

=
hay
2
.
2

m
TB =


Trong đó :
m là khối lợng của 1 phân tử(kg)
N
N
ii

=
.

: là vận tốc trung bình của các phân tử(m/s)
- Execgi: là phần năng lợng tối đa có thể sử dụng đợc trong điều
kiện môi trờng xung quanh, còn phần nl tiềm ẩn trong môi chất nhng
không thể sử dụng trong môi trờng xung quanh gọi là Anecgi
Kí hiệu:
e(J): Execgi
a(J): Anecgi
Execgi chính là phần nhiệt năng có thể biến đổi hoàn toàn thành công
trong quá trình thuận nghịch. Với nhiệt năng q ta có thể viết: q=e+a
Execgi không đo đợc trực tiếp mà thờng phải tính với 1 kg vật chất
e=(i-i
0
)-T
0
(s-s
0
)
trong đó:
i
0
,T
0
,s
0
: entanpi, nhiệt độ, entropi của môi chất ở trạng thái cân bằng
với môi trờng
i,T,s: entanpi, nhiệt độ, entropi của môi chất ở trạng thái xác định
-Ngoài ra còn gặp các thông số trạng thái khác nh nội năng, entanpi,

etropi, năng lợng đẩy.


Câu 5
: Viết PT trạng thái cho 1 kg , G kg và 1 kmol khí kí tởng .
Trả lời :
Theo thuyết động học phân tử, áp suất của khí lí tởng là :
p =
23
2
2
0

m
n
(*)
n
0
: Số phân tử khí có trong 1m
3
khí ,1/m
3


4
2

m
: Động năng chuyển động tịnh tiến trung bình của các phân tử , J
Nhân cả 2 vế pt (*) với thể tích riêng v ta có :

pv =
23
2
2
0

m
vn

n
0
.v =N
0
là số phân tử của 1 kg khí kí tởng ;
B.T =
TBNpv
m

3
2
2
0
2
=


Đặt 2/3.B.N
0
= R : hằng số khí của 1kg khí , J/kg
0

K
Khi đó ta có PT trạng thái của 1 kg khí lí tởng :
p.v = R.T
Nếu khối khí có G kg thì pt trạng tháI của 1 kg khí lí tởng :
p.v.G = G.R.T

p.V = G.R.T
Với V= v.G là thể tích của G kg khí lí tởng , m
3
.
Đối với 1kmol khí kí tởng thì :
p.v.

=

.R.T

pV

=

R.T

R
: Hằng số khí phổ biến , J/kmol.
0
K

V
=

.v : Là thể tích của 1 kmol khí lí tởng , m
3
/kmol
R

=
T
Vp

.
; R =


R


: KL của 1 kmol chất khí , kg/kmol
Đối với số kmol khí bất kì M :
p.V = M.R.T

Câu 6
: Khí lí tởng là gì? Nêu các thành phần của chúng

Trả lời :
Khí kí tởng là chất khí mà ko có thể tích của các nguyên tử , các phân tử
và lực tơng tác giữa chúng.Các phân tử nguyên tử ở đây chỉ là những chất
điểm mang kl c/đ
Trong thực tế ở đ/k nhiêt độ và áp suất thông thờng , các chất khí 2
nguyên tử nh O,N

2
, không khí ,hơi nớc trong sp cháy hoặc trong kk có thể
xem là khí lí tởng .

Câu 7
: Nhiệt dung riêng của chất khí là gì ? Viết biểu thức định nghĩa nhiệt
dung riêng trung bình , nhiệt dung riêng thực ?
Trả lời :
Nhiệt dung riêng là nhiệt lợng cần thiết cấp cho 1 đvị chất khí (1kg,1m
tc
3
,
1kmol ) để nhiệt độ tăng lên 1 độ theo 1 quá trình nào đó .

5
Nhiệt dung riêng là đại lợng xây dựng lý luận động lực học . Trong trờng
hợp lí tởng nhiệt dung riêng có thể đc xđ bằng lí thuyết, thực tế nó đc xđ
bằng thực nghiệm .
- Nhiệt dung riêng trung bình :
Nếu gọi q là nhiệt lợng cấp vào cho 1 đvị chất khí để nhiệt độ của nó tăng
từ t
1
lên t
2
thì tỷ số :
2
1
t
t
C

t
q
=

là nhiệt dung riêng trung bình của chất khí
trong khoảng nhiệt độ từ t
1
đến t
2

-Nhiệt dung riêng thực :
Nếu cung cấp cho 1 đvị chất khí nhiệt lợng VCB dq , nhiệt độ của chất khí
tăng lên dt thì tỷ số :

C
t
q
dt
dq
t
=

=

lim
0

Là nhiệt dung riêng thực của chất khí tại nhiêt độ t

Câu 8

: Tính nhiệt lợng theo nhiệt dung riêng ?
Trả lời :
*Tính nhiệt lợng theo nhiệt dung riêng thực :
Theo định nghĩa về nhiệt dung riêng , ta tính nhiệt lợng cần thiết cung cấp
cho 1 kg khí trong 1 quá trình bất kì :


===
2
1
)(
t
t
t
dtCqCdtdqC
dt
dq



Nếu C= a + bt :
q =
)(
2
)()(
2
1
2
21
2

1
2
tt
b
ttadtbta
t
t
+=+


q = (t
2
t
1
)






++ )(
2
21
tt
b
a

Nếu C = a + bt + et
2

q =
dttetba
t
t
)
2//
2
1
/
++


*Tính nhiệt lợng theo nhiêt dung riêng trung bình
Theo ĐN có :
)(
12
2
1
2
1
ttCqC
t
q
t
t
xx
t
t
==

x: Chỉ số thể hiện tính chất quá trình , đẳng tích x = v , đẳng áp x = p

6
Thực tế kĩ thuật muốn thực nghiệm xđ
2
1
t
t
C
nhng t
1
,t
2
bất kì do đó thực
nghiệm ko lập đc bảng vì vậy ngời ta coi
2
1
t
t
q nh sau :

1
0
2
0
1
0
2

0
2
1
t
x
t
x
t
x
t
x
t
t
x
CCqqq ==
Thực nghiệm xđ đc
t
x
C
0


Câu 9
: Phân loại nhiệt dung riêng ? Viết biểu thức Maye ?
Trả lời :
* Phân loại nhiệt dung riêng theo đơn vị đo của chất khí
- Nhiệt dung riêng thể tích là nhiệt lợng cần thiết cấp cho 1 kg chất khí để
nhiệt độ của nó tăng lên 1 độ theo quá trình nào đó .
Ki hiệu : C (kj /m
3

tc
, kcal / m
3
tc
K)
- Nhiệt dung riêng kmol là nhiệt lợng cần thiết cấp cho 1 kmol chất khí để
nhiệt độ của nó tăng lên 1 độ theo 1 quá trình nào đó .
Ki hiệu : C

(kj/kmolK , kcal/kmolK)

- Quan hệ giữa các loại nhiệt dung riêng :
C = C

/

, C
/
= C

/22.4 , C

=

C
* Phân loại nhiệt dung riêng theo đk tiến hành quá trình .
- Nhiệt dung riêng đẳng tích là nhiệt lợng cần thiết cấp cho 1 đơn vị chất
khí (1kg , 1m
3
tc

, 1kmol) để nhiệt độ của nó thay đổi 1 độ trong đk thể tích ko
đổi .
C
v
(kj / kgK) , C
/
v
(kj /m
3
tc
K) , C
v

(kj kmolK)
- Nhiệt dung riêng đẳng áp là nhiệt lợng cần thiết câpa cho 1 đơn vị chất khí
(1kg , 1 m
3
tc
, 1kmol ) để nhiệt lợng của nó thay đổi 1 độ trong đk áp suất
ko đổi .
C
p
(kj / kgK) , C
/
p
(kj / m
3
tc
K , kcal / m
3

tc
K) , C p

( kj kmolK ,kcal / kmolK)
- So sánh về t/c của quá trình thì nhiệt dung riêng đẳng áp bao giờ cũng lớn
hơn nhiệt dung riêng đẳng tích vì trong quá trình đẳng áp , nhiệt lợng cung
cấp cho chất khí ko những chỉ làm tăng về nhiệt độ mà còn khắc phục lực hút
giữa các phân tử và lực cản môi trờng ngoài để sinh công .
* Công thức Maye .
Đối với khí lí tởng , quan hệ giữa NDR đẳng áp và NDR đẳng tích đc biểu
thị bằng công thức Maye :
C
p
C
v
= R,j / kgK

Câu 10
: Phát biểu nội dung và nêu ý nghĩa cua định luật nhiêt động học thứ
nhất ?
Trả lời :

7
- Nôi dung : Định luật nhiệt động hoc thứ nhất là ĐL bảo toàn và chuyển hoá
NL trong phạm vi nhiệt .
- ý nghĩa : ĐL nhiệt động học thứ nhất co ý nghĩa rất lớn trong viêc phát
triển và xd lí thuyết môn nhiệt động học đồng thời làm cơ sở tính toán và
thiết lập pt cân bằng NL đã đc trao đổi trong các quá trình va chu trình nhiệt
động . Nó chính là cơ sở để xđ các nguyên tắc chế tạo động cơ nhiệt . ĐL
cũng cho thấy khả năng sử dụng của các nguồn NL mới .

Câu 11
: Trình bày kn : quá trình nhiệt động , quá trình cân bằng ,quá trình
thuận , chu trình nhiệt động .
Trả lời :
- Trạng thái cân bằng nhiệt động là 1 trạng thái có nhiệt độ va áp suất tại mọi
chỗ và trong toàn bộ thể tích khối khí đều bằng nhau và thờng bằng nhiệt
độ và áp suất của môi trờng xung quanh . Dới t/d của mt về cơ hay về
nhiệt , trạng thái cân bằng bị phá vỡ , làm cho các thông số trạng thái chất
công tác thay đổi . Khi ấy ta nói rằng chất công tác đã xảy ra quá trình nhiệt
động . Vởy quá trình nhiệt động là quá trình biến đổi 1 chuỗi liên tiếp các
trạng thái của hệ . Khi co đủ đk chất khí sẽ trở về trạng thái cân bằng khác .
- Quá trìng cân bằng : là quá trình nhiệt động xảy ra cô cùng chậm sao cho
ở các trạng thái trung gian chất công tác kịp thiết lập sự cân băng cơ và nhiệt
nghĩa là kịp xác lập sự cân bằng các thông số trạng thái trung gian . Nói cách
khác quá trình cân bằng là 1 tập hợp chuỗi các trạng thái cân bằng .
+ Quá trình cân bằng chỉ là lí tởng vì là quá trình nhiệt động tiến hành 1
cách vô cùng chậm , ko có tổn thất do ma sát và xoáy lốc
- Quá trình thuận nghịch : là quá trình cân băng song có thể biến đổi theo
chiều ngợc lại
+ Quá trình thuận nghịch là quá trình thuận nghịch nên nó là quá trình có
khả năng biến nhiệt thành công với hiệu quả cao nhất .
- Chu trình nhiệt động : là tập hợp các quá trình khép kín . Nếu các quá trình
nhiệt động đều là các quá trình thuận nghịch thì ta có chu trình thuận nghịch
và ngợc lại nếu trong chu trình đó có dù chỉ 1 trạng thái ko cân bằng thì chu
trình đó là chu trình ko thuận nghịch .

Câu 12
: Trình bày KN nội năng của chất khí ,nêu tính chất của chúng ?
Trả lời :

* Khái niêm
- Nội năng là toàn bộ NL bên trong của chất khí .
u(kj / kg) là nội năng của hệ có KL 1 kg .
U(kj) là nội năng của hệ có KL bất kì .
Nội năng gồm : Nội động năng liên quan tới c/đ hỗn loạn của các phân tử ,
và nội thế năng liên quan đến lực tơng tác của các phân tử khí và các dạng

8
NL khác nh hoá năng , nl liên kết nguyên tử , nhng trong nhiệt kĩ thuật
khi ko xảy ra các phản ứng hoá học các dạng nl khác ko biến đổi nên nội
năng chính là nội nhiêt năng .
- Theo thuyết động học phân tử :
Các phân tử chất khí có chuyển tịnh tiến tạo thành động năng chuyển động
tịnh tiến .Các phân tử chất khí có chuyển động quay tạo thành động năng
chuyển động quay .Các phân tử chất khí có chuyển động dao động tạo thành
động năng dao động .Tổng các dạng động năng trên gọi là nội năng của chất
khí u
d
.
Nội động năng u
d
phụ thuộc trạng thái chuyển động của các phân tử vì vậy
u
đ
=f(T).
Tổng thế năng tơng tác của các phân tử gọi là nội thế năng u
t
. Nôi thế năng
u
t

phụ thuộc vào k/c giữa các ptử tức là phụ thuộc vào thể tích riêng u
t
=

(v)
.
Tổng động năng và nội thế năng gọi là nội năng của chất khí .
u=u
đ
+u
t
=f(T)+ ),()( vTv


=
Nội năng là hàm trạng thái đơn trị ,mỗi trạng thái xác định thì T,v có trị số
xác định nên u có trị số xác định .Do đó có thể biểu diễn là hàm của 2 thông
số bất kì độc lập : u = u(T,v) = u(T,p) = u(p,v)
* Tính chất
Vì u là hàm trạng thái đơn vị nên biến thiên của nó chỉ phụ thuộc vào trạng
thái đầu và trạng thái cuối của quá trình chứ ko phụ thuộc vào đk tiến hành
quá trình ấy .
(u
2
u
1
)
a
= (u
2

u
1
)
b
= (u
2
u
1
)
c
=

u
Nội năng phụ thuộc vào KL của hệ nghĩa là nội năng của hệ phức tạp bằng
tổng các nội năng của hệ thành phần :
U =

=
n
i
i
U
1

Với hệ đồng nhất :

U = G.u
Đối với khí lí tởng do ko có lực tơng tác giữa các ptử nên u
t
= 0 , vì vậy u

= u
đ
hay chỉ có nội động năng , nó là hàm của nhiệt độ u = u (T) .

Câu 13
:Tính biến thiên nội năng của khí lí tởng , khí thực ?
Trả lời :
* Tính biến thiên nội năng của khí lí tởng ;
Gs cho 1 kg khí lí tởng ở nhiệt độ T
1
nhiệt lợng q và giữ cho thể tích v của
nó ko thay đổi , khi đó nhiệt độ của nó thay đổi từ T
1
sang T
2
. Chất khí ko
sinh công mà tất cả nhiệt lợng cấp vào chỉ để thay đổi nhiệt độ từ T
1
đến T
2
nghĩa là thay đổi nội năng u .
q
v
=

u = u
2
u
1
= C

v
(T
2
T
1
)

9
Với quá trình VCB :
dq
v
= du = C
v
dT
Với Gkg :
Q
v
= C
v
G(T
2
T
1
)
Với khí lí tởng nội năng là hàm của T nên những công thức trên là những
công thức phổ biến để tính biến thiên nội năng cho mọi quá trình

Câu 14
: Trình bày KN entanpi của chất khí , nêu tính chất của chúng?
Trả lời :

KN : Trong tính toán nhiệt động ngời ta thờng gặp đại lợng u + pv . Nếu
kí hiệu i = u + pv thì i đợc định nghĩa là entanpi .
i(kj / kg) : Là entanpi của hệ co kl 1kg .
I(kj) : Là entanpi của hệ co kl bất kì G kg .
Tính chất :
- Entanpi là hàm trạng thái nên biến thiên của nó chỉ phụ thuộc vào trạng
thái đầu và trạng thái cuối của quá trình chứ ko phụ thuộc vào đk tiến hành
quá trình ấy .
(i
2
i
1
)
a
= (i
2
i
1
)
b
= (i
2
i
1
)
c
=

u
- Entanp phụ thuộc vàp kl của hệ nghĩa là entanp của hệ phức tạp bằng tổng

các entanpi của hệ thành phần :
I =

=
n
i
i
I
1

- Với hệ đồng nhất : U = G.u
- Đối với khí lí tởng : u = f(T) , pv = RT =

(T) , i =

(T) + f(T) =

(T)
Là hàm trạng thái đơn vị của T
- Trạng thái tiêu chuủân i
0
= 0

Câu 15
: Tính biến thiên entanpi của khí thực , khí li tởng ?
Trả lơi :
* Biến thiên entanpi của khí lí tởng
Vì i là hàm trạng thái nên viết dới dạng vi phân toàn phần :
di = du + d(pv) = C
v

dT + RdT = (C
v
+ R)dT = C
p
dT


i = i
2
i
1
= C
p
(T
2
T
1
)
Với khí kí tởng entanpi là hàm đơn vị của T nên các công thức trên là
những công thức phổ biến tính biến thiên entanpi cho moih quá trình .

Câu 16
: Thiết lập biểu thức tính công giãn nở của chất khí ?
Trả lời :
Gs có Gkg khí có thể tích V , áp suất p đặt trong môi trờng có áp suất p
,
= -
p tác dụng đều theo mỗi phía . Do t/đ nào đó chất khí tiến hành quá trình

10

giãn nở VCB , thể tích thay đổi dV . Khi đó chất khí thực hiện 1 công : dL
= -p
,
Fdx = -p
,
dV = pdV
Trong đó :
F : là diện tích bao quanh khối khí ứng với thể tích V
dx: là độ di chuyển của diện tích xung quanh ứng với V
Với quá trình hữu hạn thì :
L =
dVp
v
v
V

2
1
)(

Đối với 1 kg khí :
l =
dvp
v
v
v

2
1
)(

Theo ĐN tích phân xđ trên đồ thị p-v (đồ thị công ) , công 1 đợc biểu thị
bằng diện tích hình thang phía dới đờng cong quá trình . Do vậy khi t/c
của quá trình thay đổi thì công 1 cũng thay đổi . Nghĩa là công là hàm của
quá trình nhiệt động .
Khi giãn nở : v
2
> v
1
chất khí sinh công dơng , l > 0
Khi nén : v
2
< v
1
chất khí sinh công âm , l < 0

Câu 17
: Thiết lập biểu thức tính công kĩ thuật của chất khí ?
Trả lời :
Để tồn tại đợc với thể tích v trong môi trờng có áp suất p = -p
,
thì chất khí
phải dự trữ 1 nl đẩy w
t
chống lại môi trờng ngoài gọi la thế năng áp suất .
Thế năng áp suất của 1 kg khí : w
t
= pv
Thế năng áp suất của G kg khí : W
t

= pV

11
Khi chất khí giãn nở sinh công 1 thì k phải tất cả công này là có ích mà 1
phần của nó đã tiêu tốn để thay đổi nl đẩy từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 .
Độ biến thiên thế năng áp suất đợc gọi là công đẩy dịch hay công lu động
. Kí hiệu : l
/

l
/
=

(pv) = p
2
v
2
p
1
v
1

Phần còn lại gọi là công kĩ thuật l
k
(j /kg)

l
k
= l l
/

=

2
1
v
v
pdv
- (p
2
v
2
p
1
v
1
) =

2
1
v
v
pdv
-

22
11
)(
vp
vp
pvd

l
k
=

2
1
v
v
pdv
-








+

2
1
2
1
p
p
v
v
vdppdv

= -

2
1
p
p
vdp

Công kĩ thuật đợc sử dụng làm tăng ngoại động năng .


Biểu diễn công kĩ thuật trên đồ thị p-v

Câu 18
: Viết biểu thức giải thích của định luật nhiệt động học thứ nhất cho
trờng hợp khối khí ko chuyển đông vĩ mô ?
Trả lời :
Gs có 1 kg khí thực , ta cấp cho nó 1 nhiệt lợng VCB dq thì trong trờng
hợp chung nhiệt độ tăng lên dT , chất khí giãn nở dv . Khi nhiệt độ tăng lên
dT thì nội động năng chất khí thay đổi là du
đ
, nội năng thay đổi du
t
, tức là
nội năng tăng lên du . Do giãn nở dv mà chất khí sinh công dl . Theo ĐL bảo
toàn và chuyển hoá nl ta có :
dq =du + dl
Với quá trình hữu hạn :
q =

u + l
Với G kg khí ta có :
dQ = dU + dL , Q =

U + L

12
Với khí lí tởng :
du = C
v
dT , dU = GC
v
dđợc
Với chu trình nhiệt động :


dq =

du +

dl
Dạng khác của ĐL 1 :
dq = du + dl
dq = di - vdp
dq = di + dl
k

Với quá trình là đẳng áp : dp = 0
dq
p

= di ; q
p
= i
2
i
1

Với quá trình là đoạn nhiệt : dq = 0
dl
k
= i
1
i
2

Vởy công kĩ thuật sinh ra do entanpi giảm xuống và ngợc lại .

Câu 19
: Viết biểu thức giải thích của định luật nhiệt động học thứ nhất cho
trờng hợp khối khí chuyển đông vĩ mô ?
Trả lời :
Gs cho dòng khí c/đ trong ống với lu lợng kl (G kg /s) trong đk liên tục và
ổn định nghĩa là ở mọi thời điểm lu lợng của dòng khí tại mọi tiết diện đều
bằng nhau và bằng lu lợng trung bình tại tiết diện đó

Dòng khí c/đ trong ống
Từ các giả thiết trên ta có :
G =
=
1

11
v
F

. =
n
nn
v
F

= cosnt
Trong đó :
G : Lu lợn kl của dòng khí , kg /s
F : Diên tích tiết diện ngang của ống , m
2


: Tốc độ lu động trung bình của dòng khí tại tiết diện tơng ứng ,m/s

13
v : Thể tích riêng của khí ở tiết diện tơng ứng , m
3
/kg
Tính công lu động
Trên dòng khí lu động ta xét 2 tiết diện I và II cất gần nhau nh hình vẽ
Tại tiết diện I có : F ,

, p , v
Taih tiết diện II có : F + dF ,

+ d

, p + dp , v + dv
Công do chất khí lu động thực hiện đợc gọi là công ku động và đợc xđ
theo công thức sau :
dL
/
= (F + dF )(

+ d

)( p + dp) - pF


Sau khi khai triển quá trình trên và bỏ các VCB bậc 2,3 ta có :
dL
/
= pFd

+ p

dF + F

dp = d(pF

)
F

= Gv nên dL
/

= Gd(pv)
Với G = 1kg thì :
dl
/
= d(pvđợc
Viết pt nl cho dòng khí :
Nếu 1 kg khí kh lu động trong ống nhận đợc nhiệt lợng dq thì nội năng
của nó biến thiên du , thực hiện công lu động dl
/
và ngoại động năng của nó
thay đổi d(
2

/2) . Theo ĐL bảo toàn và chuyển hoá nl ta có
dq = du + dl
/
+ d(
2

/2đợc
Đây là PT lu động viết cho dong khí lu động .Thay giá trị công lu động
vào ta có :
dq = du + d(pv) + d(
2

/2) = di + d(
2

/2)
Đây là PT nl viết cho dòng khí lu động

Nếu

>> có thể coi lu động là đoạn nhiệt dq = 0
dq= di + d(
2

/2)
di = - d(
2

/2)
Ngoại động năng tăng lên do entanpi giảm xuống và ngợc lại .

Câu 20
:Phát biểu nội dung nêu ý nghĩa của định luật nhiệt động thứ 2 ?
Trả lời :
- Nội dung :
Giữa nhiệt và công ko có sự biến đổi ngang giá vì công biến thành nhiệt thì
ko cần đk nào và biến đổi hoàn toàn , còn nhiệt biến thành công cần phải có
những đk nhất định chứ ko tuỳ ý đợc .
Định luật 2 ko mâu thuẫn với định luật 1 mà nó bổ xung thêm cho định luật
1 và cũng là cơ sở xây dựng lí thuyết nhiệt động và lý thuyết động cơ nhiệt .
+ Điều kiện biến nhiệt thành công .
+ Mức độ biến nhiệt thành công .
+ Chiều diễn biến của quá trình trong hệ cô lập .
* Y nghĩa : Cùng ĐL I làm cơ sở để xây dựng lí luận nhiệt động học . Nó
cùng ĐL I chỉ ra các quy tắc chế tạo các động cơ nhiệt .


14

Câu 21
: Phát biểu định luật Các-nô ?
Trả lời :
Điều kiện để biến nhiệt thành công làphải có hiệu số nhiệt độ và ko thể biến
hoàn toàn nhiệt của nguồn nóng truyền qua chất công tác trong chu trình
thành công .

Câu 22
: Thiết lập biểu thức giải tích của định luật nhiệt động học cơ bản thứ
nhất ?
Trả lời :
* Biểu thức giải tích của định luật nhiệt động 2 cho các chu trình thuận
nghịch
Với chu trình Cacnô thuận nghịch có :

1

=
1
21
q
qq

=
2
2
1
1
1
21

T
q
T
q
T
TT
=



00
2
2
1
1
==+

i
i
T
q
T
q
T
q
( * )
Trị số
T
q
đợc gọi là nhiệt quy dẫn .

Với chu trình Cácnô thuận nghịch thì tổng nhiệt quy dẫn bằng 0 .
Biểu thức (*) đúng cho mọi chu trình thuận nghịch bất kì khác .
Khảo sát 1 chu trình thuận nghịc bất kì :

Chu trình thuận nghịch bất kì
Chia chu trình thành nhiều chu trình nhỏ bởi các đờng đoạn nhiệt . Mỗi chu
trình con sẽ là 1 chu trình Cácnô thuận nghịch . Nhiệt lợng cấp vào cho chu
trình con là dq
1
và nhiệt lợng nhả ra dq
2

1 -
=
1
2
dq
dq
1 -
0
1
2
=

i
i
T
dq
T
T

Tổng các chu trình con ta có :
0=

T
dq

* Biểu thức giải tích định luật 2 cho các chu trình ko thuânh nghịch
Theo định lí 3 của Cácnô :

tTNtkTN


<

1 -
01
1
2
1
2
1
2
1
2
<><

i
i
T

q
T
T
q
q
T
T
q
q


15
Xét chu trình ko thuận nghịch bất kì :


Chia chu trình thành nhiều chu trình nhỏ bởi các đờng đoạn nhiệt . Mỗi chu
trình VCB sẽ là 1 chu trình Cácnô ko thuận nghịch VCB ta có :

0
2
1
1
2
<+
T
T
dq
dq

Tơng tự nh trên ta có :

0<

T
dq

Vởy tổng quát ta có :


0

T
dq

Dấu = trờng hợp biểu thức định luật 2 cho các chu trình thuận nghịch .
Dấu < trờng hợp biểu thức định luật 2 cho các chu trình ko thuận nghịch .

Câu 23 : Trình bày về Entropi của chất khí ?
*Định nghĩa : Từ biểu thức giải tích định luật 2 cho các chu trình thuận
nghịch :
0=

T
dq
.Theo toán giải tích , tích phân theo đờng cong kín của
biểu thức dới dấu tích phân phải là vi phân của 1 hàm điểm nao đó . Vởy
dq/T là hàm vi phân toàn phần của hàm trạng thái đơn vị nào đó đặt tên là
hàm trạng thái entropi .
Kí hiệu : s (kj/kg
0

K) entropi của vật hay hệ có kl là 1 kg
S (kj/kg
0
K) - entropi của vật hay hệ có kl là Gkg.

16
ds = đợc
*Tính chất :
- Cũng nh các thông số trạng thái khác entropi hoàn toàn xđ khi biết 2
thông số trạng thái bất kì .
- Có tính chất nh nội năng , entanpi .
- Quy ớc ở trạng thái tiêu chuẩn có s
0
= 0 .
*Tính thay đổi entropi trong quá trình ko thuận nghcịh
Vì trong quá trình ko thuận nghịch ds

T
dq
nên ko tính trực tiếp đợc s mà
phải tính

s bằng cách so sánh .
Gs có quá trình ko thuận nghịch 1a2 ta phải so sánh :


s = s
2
s
1

~

T
dq

Cho chất công tác tiến hành quá trình thuận nghịch 2b1 khi đó ta có chu
trình ko thuận nghịch 1a2b1 . Do vậy :

0

T
dq



>=><+<+
21
21
21
2
1
2
1211221
00
aa
s
s
s
ssba
T

dq
sss
T
dq
dsds
T
dq
T
dq
T
dq

Vậy với quá trình ko thuận nghịch VCB :
ds >
T
dq

*Chiều diễn biến của quá trình thuận nghịch và ko thuận nghịch trong hệ cô
lập .
Gs có hệ cô lập : dq = 0 , dl =0 . Trong hệ chỉ có khả năng xảy ra 2 loại quá
trình là thuận nghịch và ko thuận nghịch .
- Nếu quá trình thuận nghịch :
ds =
== s
T
dq
0 const
- Nếu quá trình ko thuận nghịch :
ds >
=> s

T
dq
0

Trong thực tế hầu hết các quá trình đều là ko thuận nghịch do đó các quá
trình nhiệt động trong hệ cô lập đều xảy ra theo chiều hớng tăng entropi .
Đây là nội dung chính của ĐL 2 .

Câu 24
: Trình bày khái niệm : dẫn nhiệt , trờng nhiệt độ ko ổn định và ổn
định .
Trả lời :
- Dẫn nhiệt là quá trình trao đổi giữa các vật hay giữa các phần của vật có
nhiệt độ khác nhau . Muốn có quá trình dẫn nhiệt xảy ra thì giữa các vật phải

17
có độ chênh lệch nhiệt độ và phải tiếp xúc với nhau . Quá trình dẫn nhiệt có
thể xảy ra đối với chất lỏng , chất khí va chất rắn .
- Tập hợp tất cả những giá trị của các điểm khác nhau trong ko gian khảo sát
tại 1 thời điểm nàop đó gọi là trờng nhiệt độ .
Vì những điểm khác nhau , nhiệt độ sẽ khác nhau ở những thời điểm khác
nhau . Do đó nhiệt độ phụ thuộc vào cả không gian và thời gian .
Tổng quát ta biểu diễn trờng nhiêt độ nh sau :
t = f(x,y,z,

)
Trờng nhiệt độ nh vậy là trờng nhiệt độ ko ổn định ba chiều . Tơng tự
nh vậy ta có trờng nhiệt độ ko ổn định 2 chiều t = f(x,y,z,

) và trờng

nhiệt độ ko ổn định 1 chiều : t = f(x,y,z,

).
Nếu nhiệt độ ko phụ thuộc vào thời gian t = f(x,y,z,

) trờng nhiệt độ gọi là
trờng nhiệt độ ổn định 3 chiều . Tơng tự ta có trờng nhiệt độ ổn định 2
chiều t = f(x,y,z,

) và 1 chiều t = f(x) .
Quá trình dẫn nhiệt trong đó trờng nhiệt độ là ổn định gọ là dẫn nhiệt ổn
định và quá trình ứng với trờng nhiệt độ ko ổn định và quá trình ứng với
trờng nhiệt độ ko ổn định gọi là dẫn nhiệt ko ổn định .

Câu 25
: Thế nào là mặt đẳng nhiệt , đờng đẳng nhiệt , Gradiant nhiệt độ ?
Trả lời :
-Mặt đẳng nhiệt : là bề mặt chứa tất cả các điểm có cùng giá trị nhiệt độ tại 1
thời điểm đợc gọi là mặt đẳng nhiệt . Các mặt đẳng nhiệt . Các mặt đẳng
nhiệt ko cắt nhau chúng chỉ có thể là những mặt khép kín hay kết thúc trên
biên của vật .
- Gradian nhiệt độ :
Xét 2 mặt đẳng nhiệt , 1 mặt có nhiệt độ t còn mặt kia có nhiệt độ t +
t .
Nhiệt độ của điểm nào đó trên mặt có nhiệt độ t chỉ có thể thay đổi theo
hóng cắt các mặt đẳng nhiệt . Ta nhận thấy tốc độ thay đổi nhiệt độ theo
hớng pháp tuyến

t/

những là lớn nhất .
Gradian nhiệt độ đợc ĐN nh sau :
Gradt = lim
0r
n
t
n
t


=


,
0
K/m
Gradian nhiệt độ là 1 đại lợng vectơ có phơng vuông góc với mặt đẳng
nhiệt , chiều dơng là chiều tăng nhiệt độ

Câu 26
: Phát biểu và viết biểu thức định luật Furie về dẫn nhiệt ?
Phát biểu : Mật độ dòng điện là vectơ có phơng trùng với phơng của gradt
, chiều là chiều giảm nhiệt độ trị số bằng -
n
t



, W/m
2

18
Biểu thức : q = -

gradt = -
n
t



(W/m
2
)

Câu 27
: Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào những yếu tố nào ?
Trả lời :

đặc trng cho khả năng dẫn nhiệt của vật thể đợc gọi là hệ số dẫn nhiệt :
n
t
q


=

, W/m
0

K
- Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào bản chất của các chất :


rắn
>

lỏng
>

khí
- Hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ . Thông thơng sự phụ thuộc của hệ
số dẫn nhiệt vào nhiệt độ có thể lấy theo quan hệ sau :
)1(
0
bt+
=



Trong đó :
0

là hệ số dẫn nhiệt ở 0
0
C ; hệ số b đợc xđ bằng thực nghiệm có
thể là âm hoặc dơng
- Hệ dẫn nhiệt của kim loại nguyên chất , các chất lỏng( trừ nớc và
glyxerin) giảm khi nhiệt độ tăng.Đối với chất cách nhiệt , các chất khí hầu
nh hệ số dẫn nhiệt tăng khi nhiệt độ tăng .

- Đối với vật liệu xây dựng ,hệ số dẫn nhiệt phụ thuộc cào độ xốp và độ ẩm .

Câu 28
: Trình bày khái niệm : trao đổi nhiệt đối lu , toả nhiệt đối lu?
Trả lời :
- Trao đổi nhiệt đối lu là quá trình trao đổi nhiệt nhờ sự c/đ của chất lỏng
hoặc khí giữa những vùng có nhiệt độ khác nhau.
- Trong dòng chất lỏng hoặc chất khí luôn có những phần tử có nhiệt độ khác
nhau tiếp xúc với nhau , do đó trao đổi nhiệt đối lu luôn kèm theo hiện
tợng dẫn nhiệt . Tuy nhiên quá trình truyền nhiệt ở đây chủ yếu đợc thực
hiện bằng đối lu nên gọi la trao đổi nhiệt đối lu .
- Trong thực tế ngời ta thờng gặp quá trình trao đổi nhiệt giữa bề mặt vật
rắn với chất lỏng hoặc chất khí c/đ , quá trình này gọi là toả nhiệt đối lu .

Câu 29
: Phân tích những yếu tố ảnh hởng đến quá trao đổi nhiệt đối lu ?
Trả lời :
Vì quá trình trao đổi nhiệt đối lu luôn gắn lion với c/đ của chất lỏng hoặc
khí , do đó những nhân tố ảnh hởng đến c/đ của chất lỏng hoặc khí đều ảnh
hơng đến quá trình trao đổi nhiệt đối lu
- Nguyên nhân gây ra chuyển động
Chuyển động của chất lỏng hoặc khí có thể do các nguyên nhân khác nhau .
Dựa vào nguyên nhân gây ra c/đ ta phân thành c/đ tự nhiên và c/đ cỡng bức

19
+ C/đ tự nhiên là c/đ gây ra bởi độ chênh mật độ của chất lỏng giữa các vùng
có nhiệt độ khác nhau . Nếu chất lỏng hoặc khí ở trong trờng trọng lực thì
trị số lực nâng vào chất lỏng hoặc khí c/đ đợc x/đ bằng công thức :
p = g.

Trong đó : g là gia tốc trọng trờng ;


là độ chênh lệch nhiệt độ của chất
lỏng giữa các vùng có nhiệt độ khác nhau
C/đ tự nhiên phụ thuộc vào bản chất của chất lỏng hay khí và phụ thuộc vào
độ chênh nhiệt độ . Độ chênh nhiệt độ càng lớn thì độ chênh mật độ càng lớn
nên c/đ tự nhiên càng mạnh .Trao đổi nhiệt đối lu ứng với c/đ tự nhiên gọi
là trao đổi nhiệt đối lu tự nhiên .
+ C/đ cỡng bức là c/đ của chất khí , chất lỏng gây ra bởi ngoại lực nh quạt
, bơm . Trong c/đ cỡng bức bao giờ cũng kèm theo hiện tợng c/đ tự nhiên
vì trong nội bộ chất lỏng hoặc khí luôn có những phàn tử có nhiệt độ khác
nhau . Anh hởng của c/đ tự nhiên đến c/đ cỡng bức là nhỏ nếu cờng độ
c/đ cỡng bức là nhỏ và ngợc lại .Trao đổi nhiệt đối lu tơng ứng với c/đ
cỡng bức gọi lá trao đổi nhiệt đối lu cỡng bức .
+ Chế độ c/đ
C/đ của chất lỏng hay khí có thể là chảy tầng hay rối
C/đ tầng là c/đ mà quỹ đạo các phần tử chất lỏng song song với nhau .
C/đ rối là c/đ mà quỹ đạo của các phần tử chất lỏng ko theo quy luật nào cả .
Chế độ chảy đợc x/đ băbgf tiêu chuẩn Reynol : Re =
v
l


Trong đó :

: Tốc độ c/đ , m/s
l : kích thớc x/đ ,m
v: Độ nhớt động học ,m

2
/s
+ Tính chất vật lí của chất lỏng hay khí
Quá trình trao đổi nhiệt đối lu phụ thuộc nhiều vào bản chất vật lí của chất
lỏng hay khí . Các chát lỏng hay khí khác nhau có tính chất vật lí khác nhau
thì khả năng trao đổi nhiệt đối lu cũng khác nhau . Những thông số vật lí
ảnh hỏng đến trao đổi nhiệt đối lu là khối lọng riêng

, nhiệt dung riêng
C

, hệ số dẫn nhiệt

, hệ số dẫn nhiệt độ a , độ nhớt động học v , hay độ
nhớt động lực

và hệ số giãn nở thể tích

.
+ Hình dạng , kích thớc , vị trí bề mặt trao đổi nhiệt
Bề mặt trao đổi nhiệt có thể có hình dạng khác nhau nh có thẻ là tấm phẳng
hay ống trụ , tấm hay ống có kích thớc khác nhau và đặt ở vị trí khác nhau .
Tất cả những nhân tố đó đều ảnh hởng đến quá trình trao đổi nhiệt .

Câu 30
: Viết biểu thức của Newton về trao đổi nhiệt đối lu , nêu các yếu tố
ảnh hởng đến hệ số trao đổi nhiệt đối lu ?
Trả lời :

20

- Công thức Newton :
Quá trình trao đổi nhiệt đối lu là 1 quá trình phức tạp , phụ thuộc vào nhiều
yếu tố . Để xđ nhiệt lợng trao đổi giữa bề mặt vách và chất lỏng hay khí ta
dùng công thức Newton :
q =

(t
w
t
f
), W/m
2

Q = q.F = F

(t
w
t
f
) , W
Trong đó :
q,Q : Mật độ dòng nhiệt , dòng nhiệt .
F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
t
w
:Nhiệt độ bề mặt vách
t
f
:Nhiệt độ chất lỏng ở xa bề mặt vách

: Hệ số toả nhiệt
Hệ số toả nhiệt đặc trng cho cờng độ trao đổi nhiệt đối lu .

)(
fw
ttF
Q

=

, W/m
20
K
Hệ số toả nhiệt đối lu

có trị số bằng nhiệt lợng trao đổi đối lu trên 1
đơn vị diện tích bề mặt trong 1 đơn vị thời gian khi độ chênh nhiệt độ giữa
bề mặt vách và chất lỏng hay chất khí là 1
0
C
- Hệ số toả nhiệt phụ thuộc vào nhiều yếu tố : hệ số dẫn nhiệt (

) , tốc độ
(

) , độ nhớt động học (v) , nhiệt độ bề mặt vách (t
w
) , nhiệt độ chất lỏng ở
xa bề mặt vách (t
f

), kích thớc xác định (l) , hệ số giãn nở thể tích (

) .

Câu 31
: Viết biểu thức tính toán các tiêu chuẩn Raynold(Re) , Grant(Gr) ,
Prant(Pr) và Nũten(Nu) ?
Trả lời :

Câu 33
: Trình bày khái niệm : trao dổi nhiệt bức xạ , tia nhiệt .Có mấy quá
trình biến đổi nl trong trao đổi nhiệt bức xạ ?
Trả lời :
- Trao đổi nhiệt bức xạ là quá trình trao đổi nhiệt đợc thực hiện bằng sóng
điện từ .
- Trong kĩ thuật nhiệt ta chỉ khảo sát những tia mà nhiệt độ thờng gặp
chúng có hiệu quả bức xạ nhiệt cao , các ta này đợc gọi là tia nhiệt .Tia
nhiệt bao gồm tia sáng (

=0,4
ữ
0,8

m) và tia hồng ngoại (
)4008,0 m


ữ=

- Quá trình trao đổi nhiệt bằng bức xạ liên quan đến 2 lần chuyển biến nl :

nhiệt năng biến thành nl bức xạ và năng lợng bức xạ lại biến thành nhiệt
năng. Một vật ko chỉ có khả năng phát đi nl bức xạ mà còn có khả năng hấp
thụ năng lợng bức xạ .Khi nhiệt độ của các vật bằng nhau , trị số nl hấp thụ
bằng trị số nl bức xạ ta nói vật ở trạng thái cân bằng .


21
Câu 34
: Nêu các khái niệm : hệ số hấp thụ , hệ số phản xạ ,hệ số xuyên qua
, vật đen tuyệt đối , vật trắng tuyệt đối , vật đục ,vật xám ?
Trả lời :
Gs có dòng bức xạ Q từ vật thể khác đập tới vật thể đang xét thì 1 phần bị
phản xạ Q
R
, 1 phần đợc vật hấp thụ Q
A
và 1 phần xuyên qua vật Q
0


Theo định luật bảo toàn nl ta có :
Q = Q
A
+ Q
R
+ Q
D

Hay 1 =
Q

Q
Q
Q
Q
Q
DRA
++

Các tỷ số :
A
Q
Q
A
=
gọi là hệ số hấp thụ
R
Q
Q
R
=
gọi là hệ số phản xạ
D
Q
Q
D
=
gọi là hệ số xuyên qua
Ta có : 1 = A + R + D
Giá trị của A,R,D (thay đổi 0
ữ

1) phụ thuộc vào bản chất của vật , phụ thuộc
vào chiều dài bớc sóng , nhiệt độ và trạng thái bề mặt .
- Nếu A=1 ( Rvà D =0) khi đó gọi là vật đen tuyệt đối , nghĩa là vật có khả
năng hấp thụ toàn bộ nl đập tới nó .
- Nếu R=1 ( A và D =0) khi đó gọi là vật trắng tuyệt đối , nghĩa là vật có khả
năng phản xạ lại toàn bộ nl đập tới nó .
- Nếu D =1 ( R và A=0 ) khi đó gọi là vật trong suốt tuyệt đối , nghĩa là vật
có khả năng cho toàn bộ nl đập tới nó đi qua .
- Các loại khí có số nguyên tử trong phân tử nhỏ hơn hoặc bằng 2 có thể xem
là vật trong suốt đối với tia nhiệt , D=0
- Các vật rắn và lỏng có thể coi D=0 và đợc gọi là vật đục . Đố với vật đục
A+R=0 , nghĩa là vật hấp thụ tốt thì phản xạ tồi và ngợc lại .

22
- Vât xám là vật mà I

của nó có dạng giống nh I
0
của vật đen tuyệt đối:
I

/I
0
= const . thực nghiệm cho thấy phần lớn các vật đều đợc coi la vật xám

Câu 35
: Nêu các khái niêm : dòng bức xạ toàn phần , năng suất bức xạ ,
cờng độ bức xạ , năng suất bức xạ riêng , năng suất bức xạ hiệu dụng , năng
suât bức xạ hiệu quả ?
Trả lời :

- Dòng bức xạ : là tổng nl bức xạ phát đi từ diện tích F của bề mặt vật theo
mọi hớng của ko gian bán cầu trong 1 đơn vị thời gian ứng với toàn bộ
chiều dài bớc sóng (

=0
ữ
) . Kí hiệu : Q(W)
Nếu bức xạ chỉ tơng ứng với 1 khoảng hẹp của chiều dài bớc sóng từ

đến


d+ thì gọ là bức xạ đơn sắc . Với bức xạ đơn sắc ta có dòng bức xạ đơn
sắc Q

.
- Năng suất bức xạ : là nl bức xạ phát đi từ 1 đơn vị diện tích bề mặt vật theo
mọi hớng của ko gian bán cầu trong 1 đơn vị thời gian ứng với toàn bộ
chiều dài bớc sóng .
Kí hiệu : E = dQ/dF , W/m
2

- Cờng độ bức xạ : là năng suất bức xạ ứng với 1 khoảng hẹp của chiều dài
bớc sóng .
Kí hiệu : I

= dE/d

, W/m
3

- Năng suất bức xạ riêng : là năng suất bức xạ E của bản thân vật .
- Năng suất bức xạ hiệu dụng
Gs có vật đục có nhiệt độ T , hệ số hấp thụ A , nl bức xạ của vật khác đập tới
nó là E
t
. Khi đó vật sẽ hấp thụ 1 phần là AE
t
, còn 1 phần phản xạ lại là (1-
A)E
t
=E
R

Năng suất bức xạ hiệu dụng là tổng năng suất bức xạ riêng và năng suất bức
xạ phản xạ : E
hd
= E + (1+A)E
t

- Năng suất bức xạ hiệu quả :
Dòng bức xạ hiệu quả là nl trao đổi giữa vật với môi trờng .
Q
hq
=
hdmA
QQQQ =
(W)
Năng suất bức xạ hệu quả :
q

h
=
hdmA
EEEE =
, W/m
2


Câu 36
: Phát biểu và viết biểu thức của định luật Srêphan-Bonzman về bức
xạ nhiệt ?
Trả lời :
Năng suất bức xạ của vật đen tuyệt đối tỷ lệ bâc 4 với nhiệt độ tuyệt đối
Năng suất bức xạ của vật đen tuyệt đối có thể đợc xđ bằng :
E
0
=
4
0
0
0
TdI


=


, W/m
2

23
0

- là hằng số bức xạ cảu vật đen tuyệt đối :
0

= 5,67 . 10
- 8
W/m
2 0
K
4

- Định luật Srêphan- Bonzman trong tính toán kĩ thuật thơng đợc viết dới
dạng :
E
0
= C
0






100
T
4
, W/m

2

C
0
là hằng số bức xạ của vật đen tuyệt đối ; C
0
=5,67 W/m
20
K
4

- Định luật Srêphan- Bonzam đối với vật xám :
E = C






100
T
4
,W/m
2

C : là hệ số bức xạ của vật xám .
Khi so sánh năng suất bức xạ của vật xám với năng suất bức xạ của vật đen
tuyệt đối có cùng nhiệt độ ta có :

=E/E

0


- độ đen của vật ; 10 ữ=


Giá trị của

đợc xác định bằng thực nghiệm ,

phụ thuộc vào nhiệt độ và
trạng thái bề mặt vật
Thay các giá trị E,E
0
vào ta có :

=C/C
0
C =

.C
0

Khi đó định luật Stêphan-Bonzman đối với vật xám có dạng :
E =

.C
0
4
100

T

,W/m
2


Câu 37
:Phát biểu và viết biểu thức của định luật Kiêchôp về bức xạ nhiệt ?
Trả lời :
Đối vơi những vật xám khác nhau nhng nhiệt độ nh nhau thì tỷ số giữa
năng suất bức xạ và hệ số hấp thụ là nh nhau và bằng năng suất bức xạ của
vật đen tuyệt đối ở cùng nhiệt độ :

0
2
2
1
1
E
A
E
A
E
=== hay

0
1
1
E
A
E
=
Ta có

=A nghĩa là về mặt trị số độ đen bằng hệ số hấp thụ . Điều này cũng
có nghĩa vật nào có khả năng bức xạ tốt thì cũng cũng có khả năng hấp thụ
tốt và ngợc lại . Vật trắng trong suốt ko hấp thụ nl thì ko bức xạ nl . ĐL này
cũng đúng cho bức xạ đơn sắc nghĩa là vật có khả năng hấp thụ ở những dải
bớc sóng nào thì cũng có khả năng bức xạ ở chính những giải bớc sóng đó
, ngoài những giải bớc sóng đó vật đợc coi là trong suốt .

Câu 38
: Viết biểu thức PT cân bằng nhiệt và PT truyền nhiệt ?
Trả lời :


24