Xác định công của hệ trong các quá trình cân bằng từ giản đồ(P.V)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG

B Á O --------------------------------------------CÁO BÀI TẬP LỚN
MÔN VẬT LÝ

ĐỀ TÀI 7:
Xác định công của hệ trong các quá
t r ì n h c â n b ằ n g t ừ g i ả n đ ồ ( P. V )

GVHD

: TRẦN HỒNG NHẬT

NHÓM TH : NHÓM 7
NHÓM

: L11-CA

THỨ 6

: TIẾT 1-2

LỚP

: MO1303

KHÓA

: 2013-2014

TP.HỒ CHÍ MINH – 1/2014


DANH SÁCH NHÓM 4

STT

HỌ VÀ TÊN

MSSV

1

NGUYỄN THỊ TIỆM

91304133

2

HOÀNG THỊ XUÂN

91304970

3

NGUYỄN HUỲNH THỦY TIÊN

91304083

4

NGÔ VI THÙY

91304032

5

HOÀNG THU THẢO

91303701

6

PHẠM VĂN THÀNH

91303685

7

TRẦN THỊ THU

91303986

8

NGUYỄN THỊ THU

91303985

LỜI NÓI ĐẦU
Cuốn sách Vật lý đại cương A1 được biên soạn lại theo chương trình chung của bộ
giáo dục – đào tạo, nhằm giúp cho sinh viên có kiến thức cơ bản về thực nghiệm
trong quá trình được đào tạo tại trường Đại Học Bách Khoa- Đại học quốc gia
thành phố Hồ Chí Minh. Các bài học được xây dựng trên cơ sở giúp cho sinh viên
có cơ sở áp dụng thực tế khi đi sâu vào chuyên ngàng sau này.
Cuốn sách Vật lý Đại cương có 3 phần là : động lực học chất điểm, nhiệt
học, điện từ trường, nội dung bao hàm trong 9 chương:
•

Chương 1 động học chất điểm.

•

Chương 2 động lực học chất điểm.

•

Chương 3 cơ học hệ chất điểm và vật rắn

•

Chương 4 Các định luật thực nghiệm về chất khí

•

Chương 5 các nguyên lí nhiệt động học

•

Chương 6 trường tĩnh điện trong chân không

•

Chương 7 điện trường trong không gian có điện môi-vật dẫn.

•

Chương 8 trường tĩnh từ trong chân không.

•

Chương 9 hiện tượng cảm ứng điện từ.

Đề tài thuyết trình của nhóm em là xác định công của hệ trong các quá
trình từ giản đồ p,v
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn đã đóng góp nhiều ý kiến quý
báu về nội dung của các bài học, để chúng em có thể tiếp thu bài học dễ dàng hơn
và có thể nhờ đó mà chúng em hoàn thành tốt hơn những môn chuyên ngành.


CƠ SỞ LÍ THUYẾT
1. Công của hệ trong quá trình cân bằng

r
r
Chất lưu thực hiện lên pittong một lực nén PSe x , e x là vecto đơn vị trên trục
Ox. Theo định luật tác dụng và phản tác dụng, pittong sẽ tác dụng lên chất lưu
một lực ngược lại

r
r
F  PSe x

r
r
r
Khi pittong thực hiện một dịch chuyển dl  dxe x thì công của F tương ứng
với công của chất lưu trao đổi với môi trường ngoài

rr
 W  Fdl   PSdx   PdV

Vậy : -Đối với một biến đổi vi cấp mà hệ chất lưu ở một trạng thái gần với trạng
thái cân bằng nhiệt động, công mà hệ trao đổi với môi trường bên ngoài là

 W   PdV
ở đây P là áp suất khí,  W  0 khi nén khí và  W<0 khi dãn khí dV>0
-Đối với một biến đổi chậm mà thể tích thay đổi từ V1 � V2
V2

W  �
PdV
V1

2. Biểu diễn quá trình biến đổi bằng đồ thị
-quá trình dãn khí: Giản đồ Clapeyron cho trường hợp giãn khí ,thể tích tăng

V2 > V1 => công âm
-quá trình nén khí: : Giản đồ Clapeyron cho trường hợp nén khí, thể tích giảm
V2 < V1 => công dương
-khi có sự biến thiên cho một chu trình của chất lưu. Chất lưu trở về trạng thái
ban đầu sau một loạt biến đổi
Nếu chu trình đi theo chiều thuận (ngược kim đồng hồ) công là dương. Ngược
lại, công âm

3. Công của hệ trong một số biến đổi đặc biệt

 W  �
PdV  0
- Biến đổi đẳng tích W  �
V2

 W  P �
dV  P(V1  V2 )
- Biến đổi đẳng áp W  �
V1
V

-

2
m
dV
m
V1
Biến đổi đẳng nhiệt W   RT �   RT ln


V

V2
V1

ĐỀ TÀI 7
Xác định công của hệ trong các quá trình cân bằng từ giãn đồ (p,V)


1. Yêu cầu
Công của hệ trong một số quá trình cân bằng được xác định như sau:
- Với quá trình đẳng tích:
- Với quá trình đẳng áp:
- Với quá trình đẳng nhiệt:

.
.
.

Bài tập này yêu cầu sinh viên sử dụng Matlab để biểu diễn giãn đồ (p,V) của các
quá trình cân bằng trên từ các giá trị p, V cho trước và từ các giá trị đó tính toán
tổng công của các quá trình đã được biểu diễn.

2. Điều kiện
1) Sinh viên cần có kiến thức về lập trình cơ bản trong MATLAB.
2) Tìm hiểu các lệnh Matlab liên quan symbolic và đồ họa.
3. Nhiệm vụ
Xây dựng chương trình Matlab:
1) Nhập dữ liệu về số mol n, áp suất ban đầu p, thể tích ban đầu V.
2) Tạo nút nhấn chọn quá trình nào (đẳng tích, đẳng áp, đẳng nhiệt hoặc thoát ra)

và nhập dữ liệu áp suất mới p hoặc thể tích mới V cho quá trình đó. (Có thể tham
khảo dòng lệnh bên dưới)
3) Vẽ đồ thị biểu diễn các quá trình trên trên giãn đồ (P,V).
4) Dùng các phép toán hình thức (symbolic) để tính tổng công của các quá trình
trên.

CODE
Trên cơ sở lí thuyết đã nêu, nhóm chúng tôi đã xây dựng một đoạn code để giải
chung cho các bài toán xác định công trong các đẳng quá trình. Dưới đây là đoạn
code của nhóm:
function giandoPV
k= input('Nhap vao so qua trinh, k= ');
n= input('Nhap vao so mol chat khi, n= ');
CONG= 0; R= 8.31; clf;
hold on
title('Gian do P - V')% đặt tên cho đồ thị


xlabel('V'); ylabel('P');% thêm tên vào trục tọa độ x,y
P1= input('Nhap vao P1, P1= ');
V1= input('Nhap vao V1, V1= ');
P(k)= 0; V(k)= 0;
for i= 1:k
P(i)= P1; V(i)= V1;
QUATRINH= menu(['Chon qua trinh cua giai doan thu '
num2str(i)], 'Dang tich', 'Dang ap', 'Dang nhiet');
disp(['Qua trinh thu ' num2str(i) ', P1= ' num2str(P1) ', V1=
' num2str(V1)])
switch QUATRINH %Cấu trúc switch-case cho phép chương trình
có nhiều lựa chọn và thực hiện chỉ một trong những nhánh này

case 1
disp(['Qua trinh dang tich, V2 = V1= ',
num2str(V1)]);
P2= input('Nhap vao qua P2, P2= ');
V2= V1;
CONG= CONG + 0;
plot([V1 V2], [P1 P2]);
P1= P2;
V1= V2;
hold on
case 2
disp('Qua trinh dang ap')
P2= P1;
V2= input('Nhap vao V2, V2= ');
CONG = CONG + P1*(V2 - V1);
syms x y
plot([V1 V2], [P1 P2]);
P1= P2;
V1= V2;
hold on
case 3
disp('Qua trinh nhiet')
V2= input('Nhap vao V2, V2= ');
T= input('Nhap vao nhiet do, T= ');
CONG= CONG + n*R*T*log(V1/V2);
C= n*R*T/V1;
syms x y
ezplot(C/x, [V1 V2]);
P1= P1*V1/V2;
V1= V2;

hold on
end
end
axis([min(V - 0.5), max(V + 0.5), min(V - 0.5), max(P + 0.5)])
%đặt lại các giá trị trên trục tọa độ
disp('Cong cua qua trinh');
disp(CONG)
end


KẾT QUẢ CHẠY THỬ