Chuong 2 định luật nhiệt động thứ nhất

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

MÔN HỌC:

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

1


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CHƢƠNG 2:

ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

2


Chƣơng 2

Công

1. CÔNG
Trong hệ thống kín

Trong hệ thống hở

Công thay đổi
thể tích

Công lưu động +
công kỹ thuật

Chú ý

Công không phải là
thông số trạng thái

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

3


Chƣơng 2

Công

Công thay đổi thể tích
1

p1

p

p2

p1

2

- Khi G = 1 kg:
2

1
b
a

p2
V1

dV

V2

w tt   p.dv

c

1

2

V

- Khi G ≠ 1 kg:

p

V1

f
x1

dx

x2

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

V2

V

2

Wtt  G  pdv
1

4


Chƣơng 2

Công

Công lưu động
- Khi G = 1 kg:

G

2

2

1

w lđ   dpv
1

p1
v1

1
F1

p2 2
v2 F2

F
G
 const
v

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

- Khi G ≠ 1 kg:
2

Wlđ  G  dpv
1

5


Chƣơng 2

Công

Công kỹ thuật
2

p2

- Khi G = 1 kg:
2

wkt
p1
V2

w kt    vdp
1

1
V1

V

- Khi G ≠ 1 kg:
2

Van thaûi

Wkt  G  vdp

Van naïp
ÑCT a

ÑCD

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

1

6


Chƣơng 2

Công

Quy ước dấu của công
 Hệ thống sinh công:

W>0

 Hệ thống nhận công: W < 0
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, …
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

W = 500 kJ

7


Chƣơng 2

Nhiệt lƣợng

2. 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.

Quy ước dấu:

Chú ý

 Hệ thống nhận nhiệt: Q > 0
 Hệ thống nhả nhiệt:

Q<0

Nhiệt lượng
không phải là
thông số trạng thái

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

8


Chƣơng 2

Nhiệt lƣợng

Xác định nhiệt lượng theo độ biến thiên entropy
Theo định nghĩa entropy:

q
ds 
T

q  Tds

 Nhiệt lượng trao đổi trong một quá trình hữu hạn
từ 1 đến 2 ứng với 1 kg chất môi giới:
2

q   T.ds

q  Ts 2  s1  , kJ/kg

1

Chú ý

Chỉ áp dụng công thức này để tính
nhiệt lượng cho quá trình thuận nghịch

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

9


Chƣơng 2

Nhiệt lƣợng

Xác định nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng
 Nhiệt lượng trao đổi trong một quá trình khi có
sự thay đổi nhiệt độ:

q  c.dT

q  cT2  T1 

Trong đó: c – Nhiệt dung riêng của chất môi giới
Nhiệt dung
riêng là gì???
Làm sao xác
định đây???

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

10


Chƣơng 2

Nhiệt lƣợng

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.
 Có các loại nhiệt dung riêng sau:
 Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng tích: cv , kJ/kgK
 Nhiệt dung riêng khối lượng đẳng áp: cp , kJ/kgK
 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
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

, kJ/m3K
, kJ/m3K

, kJ/kmolK
, kJ/kmolK
11

Chƣơng 2

Nhiệt lƣợng

Nhiệt dung riêng (tt)
Quan hệ giữa các loại nhiệt dung riêng:

c p  c p  22,4.cp

c v  c v  22,4.cv

Bảng nhiệt dung riêng của chất khí:
Khí lý tưởng
Khí 1 nguyên tử
Khí 2 nguyên tử
Khí 3 nguyên tử
trở lên

kcal/kmolK

kJ/kmolK

k

cp

cv

cp

cv

cp

3
5

5
7

12,6
20,9

20,9
29,3

1,667
1,4

7

9

29,3

37,7

1,286

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

cv

12


Chƣơng 2

Nhiệt lƣợng

Nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí lý tưởng
n

c vhh  g1c v1  g 2 c v2  ...  g n c vn   g i c vi , kJ/kgK
i 1
n

c phh  g1c p1  g 2 c p2  ...  g n c pn   g i c pi , kJ/kgK
i 1

k hh 

c phh
c v hh

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

13

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:

Q  U  Wtt
Q  I  Wkt

- Khi G = 1 kg:

q  u  w tt
q  i  w kt

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 (tt)
- Viết dưới dạng vô cùng bé:

q  du  pdv

q  di  vdp
- Viết cho khí lý tưởng:

q  c v dT  pdv
q  c p dT  vdp
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

15


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Hết chƣơng 2

CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM

16