03 nguyen ly thu hai nhiet dong luc hoc

NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
1. Hiệu suất của động cơ nhiệt



A QH  QL
Q

 1 L
QH
QH
QH

QH - là nhiệt mà tác nhân nhận được của nguồn nóng
QL - là nhiệt mà tác nhân tỏa ra nguồn lạnh

2. Hệ số làm lạnh của máy lạnh



QL
QL

A QH  QL

QL- là nhiệt lương mà tác nhân nhận của nguồn lạnh
QH - là nhiệt mà tác nhân tỏa ra nguồn nóng

3. Hiệu suất của động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Carnot thuận

  1

TL
TH

4. Hệ số làm lạnh của máy lạnh hoạt động theo chu trình Carnot ngược



TL
TH  TL

5. Độ biến thiên etropy giữa 2 trạng thái (1) và (2) của một quá trình thuận nghịch
 S  S 2  S1 

(2)



(1)

Q
T

Đối với khí lý tưởng:
m
T2
V  m
p
V 
 R ln 2    C V ln 2  C p ln 2 

 C V ln

T1
V1   
p1
V1 
(2)
 Đoạn nhiệt: Q  0   S   Q  0  S  const
T
(1)

S 



Đẳng nhiệt: T  const   S 

(2)



(1)

Q 1

T
T

(2)

Q

 Q  T

(1)

6. Nguyên lý tăng Entropy
Với các quá trình nhiệt động thực tế xảy ra trong 1 hệ cô lập, entropy của hệ luôn tăng
S  0
Dấu “=” xảy ra nếu quá trình là thuận nghịch, dấu “>” xảy ra nếu quá trình là không thuận
nghịch.
Các bài tập cần làm:
9.1, 9.3, 9.4, 9.6, 9.7, 9.10, 9.12, 9.14, 9.16, 9.18, 9.19, 9.20, 9.21, 9.22, 9.23, 9.25, 9.27
MỘT SỐ BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG
Bài 9.4. Một động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot, sau mỗi chu trình sinh một công A
= 7,35. 104J. Nhiệt độ của nguồn nóng là 100°C, nhiệt độ của nguồn lạnh là 0°C. Tìm:
a) Hiệu suất của động cơ?
b) Nhiệt lượng nhận được của nguồn nóng sau một chu trình?
c) Nhiệt lượng nhà cho nguồn lạnh sau một chu trình?


Tóm tắt:
A  7,35.104  J  , t H  100o C  TH  373K, t L  0o C  TL  273K
a)carnot  ?
b)Q H  ?
c)QL  ?
Bài giải:
T
273
a) carnot  1  L  1 

 26,81%
TH
373

A
7,35.104

 27, 42.104  J 
carnot 26,81%
c) QL  QH  A  27, 42.104  7,35.104  20,07.104  J 
Bài 9.7. Một máy lạnh làm việc theo chu trình Carnot nghịch, tiêu thụ công suất là 36800W.
Nhiệt độ của nguồn lạnh là -10°C, nhiệt độ của nguồn nóng là 17°C. Tính:
a) Hệ số làm của máy?
b) Nhiệt lượng lấy được của nguồn lạnh trong 1 giây?
c) Nhiệt lượng nhả cho nguồn nóng trong 1 giây?
Tóm tắt:
P  36800  W  , t L  10o C  TL  263K, t H  17 o C  TH  290K
a)  ?
b)t  1 s   Q L  ?
c)t  1 s   QH  ?
Bài giải:
TL
263
a)  

 9, 74
TH  TL 290  263
Q
b) Ta có:   L  Q L  A  Pt  9, 74.36800.1  0, 36.10 6  J 
A

c) Ta có: QH  A  QL  A  A  A    1  Pt    1  36800.1.  9, 74  1  0,395.106  J 
Bài 9.14. Hình 9-2 trình bày giản đồ lý thuyết của động cơ đốt trong 4 kỳ.
a) Trong quá trình đầu tiên, hỗn hợp cháy được
nạp vào xi lanh, khi đó p 0  const và thể tích tăng từ
(nhánh AB);
b) Trong quá trình thứ hai (nhánh BC), hỗn hợp
cháy được nén đoạn nhiệt từ V1  V2 . Khi đó nhiệt độ
tăng từ T0 đến T1 và áp suất từ p 0  p1 ;
c) Tiếp theo là quá trình đốt cháy nhanh hỗn hợp
cháy bằng tia lửa điện; khi đó áp suất tăng từ , thể tích
không đổi và bằng V2 ( nhánh CD), nhiệt độ tăng đến
T2 ;
d) Tiếp theo là quá trình giãn đoạn nhiệt từ V2 đến V1 ( nhánh DE), nhiệt độ giảm xuống
T3 ;
e) Ở vị trí cuối cùng của pittông ( điểm E) , van mở, khí thoát ra ngoài, áp suất giảm
nhanh đến p 0 , thể tích không đổi và bằng V1 (nhánh EB)
g) Cuối cùng là quá trình nén đẳng áp ở áp suất p 0 (nhánh BA).
b) QH 


Hãy tính hiệu suất của chu trình nếu hệ số nén

V1
 5 và hệ số đoạn nhiệt là 1,33.
V2

Bài giải:
- Trước hết ta thấy quá trình AB và BA là quá trình thuận nghịch nên:
Q AB  Q BA , AAB   ABA
- 2 quá trình đoạn nhiệt BC và DE không trao đổi nhiệt.

- Quá trình CD là quá trình nhận nhiệt: QH  QCD  CV  TD  TC 

- Quá trình EB là quá trình tỏa nhiệt: QL  QL  C V  TB  TE 
Hiệu suất:
i
 R  TB  TE 
CV  TB  TE 
R  TB  TE 
QL
QL
p V  p E VE
  1
 1
 1
 1 2
 1
 1 B B
i
CV  TD  TC 
R  TD  TC 
QH
QH
p D VD  pC VC
 R  TD  TC 
2
V p p
VB  V1 , VE  V1 , VD  V2 , VC  V2    1  1 B E
V2 p D  p C
Mặt khác xét 2 quá trình đoạn nhiệt BC và DE ta có:


p
 V2 
B
  




 pC  V1 
p
p
p  pE
p  pE
p B VB  pC VC
p B V1  pC V2


 B  E  B
 B






pC p D pC  pD
p D  pC
 p E  V2 
p D VD  p E VE
p D V2  pE V1


 

 p D  V1 
Thay vào:



1

1,331

V 
V p  pE
V p
V V 
1
  1 1 B
 1 1 B  1 1  2   1  2   1  
 41, 2%
V2 p D  pC
V2 pC
V2  V1 
5
 V1 
Bài 9.18. Tính độ biến thiên entropy khi hơ nóng đẳng áp 6,5 gram hidro, thể tích khí tăng lên
gấp đôi.
Tóm tắt:
H 2 , m  6,5g, p  const, V2  2V1
S  ?

Bài giải:
Quá trình đẳng áp:
2
m
m
dT m
T m
V 6,5 5
. .8,31.ln 2  65,52  J / K 
Q  Cp dT  S   C p
 C p ln 2  Cp ln 2 


T

T1 
V1
2 2
1