Slide bài giảng Hóa lý 1

THÔNG TIN CHUNG V MÔN H C
Tên môn h c: Hóa lý 1
¢ Mã môn h c: 217111
¢ S tín ch : 2 LT
¢ T ng s ti t: 30
¢ Môn h c: b t bu c
¢ Các môn h c tiên quy t: không
¢ Gi tín ch
i v i các ho t ng:
v Nghe gi ng lý thuy t: 20
v Làm bài t p trên l p: 10
v T h c: 90
¢

HÓA LÝ 1
M C TIÊU MÔN H C
c p m t s ki n th c c s v Nhi t ng
l c h c và ng d ng trong kh o sát các quá
trình hóa h c và m t s v n k thu t.

¢ Cung

¢N

¢N
¢

m
c m t s tính ch t nhi t c a v t ch t
ng th i áp d ng chúng
kh o sát nh ng v n

trong th c t và k thu t

m

c ý ngh a c a các

nh lu t 1 và 2.

ng d ng các nh lu t này
kh o sát các quá
trình hóa h c, quá trình nhi t và thi t b nhi t và
các tính toán n gi n c a các quá trình và thi t
b này.

N I DUNG
¢ Ch

ng 1: M t s khái ni m c b n

¢ Ch

ng 2: Khí và h n h p khí lý t

¢ Ch

ng 3:

¢ Ch

ng 4: Quá trình nhi t

ng c b n

¢ Ch

ng 5:

ng th hai

¢ Ch

ng 6: H i n

¢ Ch

ng 7: Nhiên li u

nh lu t nhi t
nh lu t nhi t

ng

ng th nh t

c & không khí m


¢H

H C LI U

c li u b t bu c:

1.Tr ng V nh (2006/2012). Nhi t k thu t. Giáo trình
B Môn Công Ngh Hóa H c, i h c Nông Lâm TP
HCM.
¢H

c li u tham kh o:

2. Haberman W. L. , John J. E. A., (1986).
Engineering Thermodynamics with Heat Transfer,
Allyn and Bacon, Massachusettes.

YÊU C U

I V I SINH VIÊN

¢ Hi

n di n trên l p: sinh viên ph i có
m t không d i 2/3 s ti t lý thuy t
m i
c d thi cu i k .

¢ Làm

y

các bài t p v nhà.

3. McMullan, J.T. and Morgan, R. (1981). Heat
pumps. Adam Hilger Ltd, Briston.
4. Lydersaen, A.L. (1979) Fluid Flow and Heat
Transfer, John Wiley & Sons, Chichester.

ÁNH GIÁ K T QU
¢ Hi

n di n (c ng, tr

¢ Ki

m tra 15 phút/bài t p v nhà (10%)

¢ Ki

m tra gi a k (30%)

¢ Thi

cu i k (60%)

CH

i m)

1.1

1.2

1.3

NG 1: CÁC KHÁI NI M C

• H nhi t

ng và môi tr

B N

ng

• Môi ch t

•Tr ng thái và thông s tr ng thái


CH

NG 1: CÁC KHÁI NI M C

B N

h c liên quan n nhi t và công và s bi n i gi a
chúng.
¢ Môn h c liên quan
n nh lu t th nh t và th hai c a
nhi t ng h c.
¢ L1 là tr

ng h p
n gi n c a nh lu t b o toàn và
chuy n hóa n ng l ng áp d ng trong l nh v c nhi t. Cho
phép xác nh s l ng nhi t và công trao i trong quá
trình chuy n hóa n ng l ng;
¢ L2 xác
nh i u ki n, m c
bi n i gi a nhi t và
công, ng th i xác nh chi u h ng c a các quá trình
x y ra trong t nhiên.
¢ K t qu
t
c cho phép xây d ng c s lý thuy t cho các
ng c nhi t và tìm ra ph ng pháp t
c công có ích
l n nh t trong các thi t b n ng l ng nhi t
¢ Khoa

1.1 H NHI T

NG & MÔI TR

NG

1.1.3 Phân lo i h N :
th phân h thành:
v H m (h ): là h có n ng l
ng và v t ch t có th
trao i v i môi tr ng ngoài.

¢ Có

vH

óng (kín): là h ch có trao i n ng l ng mà
không có s trao i v t ch t v i môi tr ng.

vH
vH

cô l p: là h không trao

o n nhi t: là h ch thay
trao i nhi t v i môi tr ng.

i gì v i môi tr
i nhi t

ng.

mà không

1.1 H NHI T
1.1.1 H N :

NG & MÔI TR

NG

m t ph n c a không gian hay v t ch t

c t
ra
nghiên c u. Nh ng v t khác không n m trong
h g i là môi tr ng xung quanh.

¢ Là

1.1.2 Môi tr

ng:

¢ Ph

n còn l i ngoài h , nó là ph n v tr xung quanh
h . Gi a môi tr ng và h cách nhau b i ranh gi i.

1.1 H NHI T

NG & MÔI TR

NG


1.1 H NHI T

NG & MÔI TR

NG

1.1 H NHI T

1.1.4 Quy

c v d u:

¢ Trong

H

óng v i th
tích thay i

vN

u s trao
i n ng l ng có liên quan n s
chuy n d ch nh ng kh i l ng v t ch t d i tác
d ng c a nh ng l c nào ó thì s trao i n ng l ng
này
c th c hi n d i d ng công (W).

H m

1.1 H NHI T

NG & MÔI TR

t a nhi t: Q<0

vH

thu nhi t (nh n nhi t): Q>0

vH

sinh công (t o công): W >0

vH

nh n công: W<0

L u ý:
q, w – nhi t l

ng và công tính cho 1kg (kJ/kg)

Q,W – nhi t l

ng và công tính cho G (kg); (kJ)
Q=G*q và W=G*w

1.2 MÔI CH T

NG

c v d u:

vH

Ta có:

NG

quá trình trao i n ng l ng gi a h và môi
tr ng:
i n ng l ng có liên quan n s thay
v N u s trao
i c ng
chuy n ng phân t thì s trao i
n ng l ng này
c th c hi n d i d ng nhi t (Q);

H óng v i th
tích không i

1.1.4 Quy

NG & MÔI TR

t trung gian dùng
truy n t i, trao i, và
chuy n hóa n ng l ng trong h nhi t ng. Môi
ch t có th là r n, l ng, khí, h i.

¢ Ch

th c t , môi ch t th ng th l ng, khí ho c
h i vì chúng d dàng nén, ép, có kh n ng thay i
th tích l n, thu n l i cho vi c trao i công.

¢ Trong

¢

i v i ch t khí,
ni m:

n gi n ng

i ta

a ra khái

lý t ng: Không có l c h p d n gi a các phân
t và th tích các phân t b ng không.

v Khí

v Khí

trên.

th c: là khí không thõa mãn hai tiêu chu n


1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
¢ Tr ng thái: t ng h p các các
c tr ng v t lý
c a môi ch t t i m t i m nào ó.
s tr ng thái: i l ng v t lý xác

tr ng thái c a m t môi ch t.

¢ Thông

s o tr c ti p
th tích riêng.

v Thông

c: nhi t

s không o tr c ti p
enthalpy, entropy, exergy
thông qua các thông s khác

v Thông

nh

, áp su t,

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
¢ Hàm s tr ng thái:
vM

t hàm
c g i là hàm tr ng thái n u bi n thiên
các i l ng ch ph thu c vào tr ng thái u và
tr ng thái cu i (không ph thu c vào cách th c

bi n i c a h )

c: n i n ng,
tính
toán

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
¢ Thông s tr ng thái - hàm s tr ng thái:

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.1 Nhi t
¢ Bi u th m c
nóng l nh c a v t ch t
¢ Th hi n t c
chuy n ng c a các nguyên t
và phân t
¢ Xác
nh h ng chuy n ng c a dòng nhi t
Ø Thang o nhi t
bách phân (oC)
Ø Thang o nhi t
tuy t i (K)
Ø Thang o nhi t
Rankine (R)
Fahrenheit (F)
Ø Thang o nhi t

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.1 Nhi t
¢ Nhi

c:

t

bách phân (Cellcious,°C) ký hi u là t, quy

nhi t
n c á ang tan
c a n c nguyên ch t ang sôi
Ø100°C: nhi t
Ø Chia thang o ra 100 ph n b ng nhau thì m i ph n
t ng ng v i 1°C
bách phân không ph n ánh m c
Ø Nhi t
chuy n ng c a các phân t mà nó ph thu c vào
ch t dùng xây d ng thang o.
Ø0°C:

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 Nhi t
¢ Ngoài ra còn có nhi t
Fahrenhei (F) và
Rankine (R)
ØC

ØK
ØR

F

tuy t

T c
trung bình chuy n
phân t càng l n thì nhi t

i là thông s tr ng thái

ng t nh ti n c a các
c a v t?

T = t + 273,15 ≈ t+273

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 Áp su t
¢ Áp su t tuy t
i: l c tác d ng c a môi ch t lên
m t n v di n tích c a b m t ranh gi i theo
ph ng pháp tuy n.
¢ Theo

R

F

Ch có nhi t

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.1 Nhi t
¢ Nhi t
tuy t i (Kelvin, K) ký hi u T
Ø D a vào m i quan h gi a nhi t
và t c
chuy n ng trung bình c a nguyên t , phân t
v t ch t.

thuy t

ng h c phân t :

n: s l ng phân t khí có ch a trong m t n
v th tích
a: h s t l , ph thu c vào kích th c và l c
t ng tác c a các phân t ;
a = 1 v i khí lý t ng


1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 Áp su t
¢
n v o áp su t là N/m2 hay Pa (Pascal).

ra còn dùng atmosphere,
cao c t ch t
l ng nh mmH2O và mmHg (torr).

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 Áp su t
at

Pa

mm H2O

¢ Ngoài

at (atmosphere k thu t) = 1 kg/cm2 = 98,066
kPa = 98066 N/m2 = 735,5 mmHg

¢1

atm (atmosphere v t lý) = 101,325 kPa =
1,013x105 N/m2 = 760 mmHg

¢1

¢ 1mmHg
¢1

1 Pa

1 mm H2O
1 mm Hg
1 bar

1 9,81.104
1
1,02.10-5

10 -4
1,36.10-3
1,02

9,81
133,3
105

104
0,102

7,5.10-3

MPa = 103 kPa = 106 Pa = 106 N/m2

chân không (áp su t chân không): Áp su t
bình ch a (p) nh h n áp su t khí quy n (pa),
ph n nh h n g i là
chân không (p c).

¢ Áp

d

su t khí quy n o b ng barometer, áp su t
c o b ng manometer,
chân không
c o b ng chân không k (vacumeter).

bar
0,981
10-5

1 73,56.10-3 9,81.10-5
13,6
1 1,33.10-3
750
1
1,02.104

= 13,6 mmH2O

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 Áp su t
¢ Áp su t d : Áp su t bình ch a (p) l n h n áp
su t khí quy n (pa), ph n l n h n g i là áp su t
d (pd).
¢

1 at

mm Hg
(tor)
735,56

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 M i quan h gi a các lo i áp su t

p = pa + pd
p = pa – pc


1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.2 Áp su t

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.3 Th tích riêng (v)
¢ T s gi a th tích choán ch (V) và kh i l
(G) t ng ng c a v t ch t.
¢ Ngh ch
o c a kh i l ng riêng.

v
¢ Áp

su t d và
chân không

chênh l ch c t ch t l ng h:

pd =

ghd hay pc =

Ch có áp su t tuy t

c tính toán t

(m3/kg)

Ch có th tích riêng là thông s tr ng thái

ghc

i là thông s tr ng thái

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.4 N ng l ng c a h
ng n ng, th n ng và n i n ng.
¢G m
¢

ng

ng n ng: n ng l ng chuy n ng t do c a
toàn h . B ng ½ Gv2, v là v n t c c a h .
n ng: t ng t t c các th n ng tr ng tr ng,

ly tâm và i n tr ng c a h . Th n ng liên
quan n l c t ng tác gi a các phân t nên nó
ph thu c vào kho ng cách gi a các phân t .

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.4 N ng l ng c a h
ng n ng ph thu c vào môi
¢ Th n ng và
tr ng xung quanh.
¢

N i n ng ph thu c vào b n ch t c a h và môi
tr ng xung quanh.

¢

N i n ng có th t n t i d
t ho c nhi t

¢ Th

i d ng c , hóa, i n,


1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.5 N i n ng
¢

Là n ng l ng do chuy n ng c a các nguyên t ,
phân t bên trong v t và l c t ng tác gi a chúng.

¢

N i n ng g m 2 thành ph n: n i ng n ng (ud) và
n i th n ng (up): u = ud + up
n i n ng là m t
hàm c a nhi t
và th tích riêng?
ud=f(T) và up= f(v)

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI

1.3.5 N i n ng
¢ u là n i n ng c a 1(kg) môi ch t thì U = G.u là n i
n ng c a G(kg). n v : kJ hay kWh, kcal
1 kcal = 4,187 kJ; 1kJ = 277,77x10-6 kWh.
¢

N i n ng là m t hàm tr ng thái không o tr c ti p
c mà ph i tính toán thông qua các thông s khác

¢

Khi h thay i t tr ng thái này sang tr ng thái khác,
s thay i n i n ng ch ph thu c vào các thông s
tr ng thái u và cu i c a h .

¢

Trong m i quá trình: n i n ng

u=f(T,v)
¢

i v i khí lý t
nhi t ?

ng, n i n ng ch ph thu c vào
u=f(T)

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI

1.3.6 Enthalpy (nhi t hàm)
¢ Enthalpy c a môi ch t là t ng c a n i n ng và tích s
pV:
1 kg:
i = u + pv
(kJ/kg)
G kg:
I = U + pV
(kJ)
¢ Enthalpy là m t thông s tr ng thái không o tr c ti p
c mà ph i tính toán thông qua các thông s khác
¢ Enthalpy c a khí th c ph thu c vào nhi t
T và th
tích v:

i=f(T,v)
i v i khí lý t ng, enthalpy ch ph thu c vào nhi t
¢
:
I =f(T)
¢ Trong m i quá trình, enthalpy
c xác nh:
di = CpdT và ∆i = i2 – i1

c xác

nh:

du = CvdT và ∆u = u2 – u1

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.7 Entropy
¢ Là m t thông s tr ng thái,
c tr ng cho m c
xáo
tr n hay
t do c a m t h
¢
c ký hi u là s i v i 1 kg môi ch t, và có vi phân
toàn ph n:
ds = q/T
(kJ/kg.K)
¢
c ký hi u là S i v i G (kg) môi ch t, và có vi

phân toàn ph n:
dS = ds.G=dQ/T
(kJ/K)
¢ Enttopy là m t thông s tr ng thái không o tr c ti p
c mà ph i tính toán thông qua các thông s khác
∆s

= s2 – s1


1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.8 Tr ng thái cân b ng c a h
¢ Khi thông s tr ng thái t i m i i m trong toàn
b th tích c a h có tr s
ng nh t và không
có s thay i theo th i gian, ta nói h
tr ng
thái cân b ng.
¢

Ng c l i khi không có s
ng nh t này
ngh a là h tr ng thái không cân b ng.

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC THÔNG S
TR NG THÁI
trình thu n ngh ch: là quá trình cân b ng, khi
th c hi n chi u ng c l i t cu i n u, h s i qua
t t c các tr ng thái cân b ng trung gian khi i t

u
n cu i.

q Quá

§

Ví d : H2Or
Dao

H2Ol

0oC, 1atm

ng c a con l c không ma sát

trình không thu n ngh ch: không th a mãn i u
ki n trên, ây là th c t . Trong k thu t, các quá trình
c th c hi n càng g n v i quá trình thu n ngh ch

q Quá

§

Ví d : N
Dao

c ch y t trên cao xu ng th p
ng c a con l c có ma sát

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI

1.3.9 Quá trình
¢ Quá trình là s thay

i tr ng thái c a h .

¢

Quá trình x y ra khi có ít nh t m t thông s tr ng thái c a
h thay i

¢

Quá trình h là quá trình có tr ng thái
cu i không trùng nhau

¢

Quá trình kín hay chu trình là quá trình có tr ng thái
trùng v i tr ng thái cu i.

¢

Quá trình cân b ng: h
b ng.

¢

Quá trình không cân b ng: h
không cân b ng.

u và tr ng thái

u

i qua hàng lo t tr ng thái cân

i qua hàng lo t tr ng thái

1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.9 Quá trình
¢ Quá trình
ng tích: v = const
¢

Quá trình

ng áp: p =const

¢

Quá trình

ng nhi t: T = const

¢

Quá trình o n nhi t: là quá trình
hi n trong i u ki n không có s trao
l ng gi a h v i môi tr ng ngoài.

c th c
i nhi t


1.3 TR NG THÁI VÀ CÁC
THÔNG S TR NG THÁI
1.3.10
th tr ng thái
¢ Bi u di n m i quan h gi a các tr ng thái c a
m th
¢

p-v, T-v, T-s, p-T ho c p-v-T

¢

M i i mc a
cân b ng.

¢

M t
ng cong bi u di n m t quá trình, m t
ng cong kín bi u di n m t chu trình.

TH TR NG THÁI

th s bi u di n m t tr ng thái

TH TR NG THÁI

CH

NG

2:
KHÍ & H N H P KHÍ


N I DUNG
¢2.1

Khí lý t

ng và khí th c.

¢2.2

Ph

ng trình tr ng thái khí lý t

¢2.3

Ph

ng trình tr ng thái khí th c.

¢2.4

H n h p khí lý t

ng.

Turbojet engine

ng c nhi t

ng.

H n h p các ch t khí khi th tích
không i.

¢2.5

Máy i u hòa nhi t

T l nh

Khí óng vai trò quan tr ng trong các thi t b nhi t?

2.1 KHÍ LÝ T

NG VÀ KHÍ TH C

v

Khí lý t ng: là ch t khí th a mãn 2 i u
ki n không có l c h p d n gi a các phân
t và th tích các phân t b ng không.
Ví d : O2, N2, H2,… áp su t th p và
nhi t cao

v

Khí th c: là khí không th a mãn hai tiêu
chu n trên
Ví d : các ch t khí áp su t cao, nhi t
th p

2.2 PH

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ LÝ T
NG
Ph ng trình tr ng thái là ph ng trình bi u
di n m i quan h gi a các thông s tr ng
thái c a môi ch t
f (T, p, v,…) = 0
2.2.1 nh lu t Boyle – Mariotte:
i v i m i khí nh t nh, khi nhi t
không i thì tích s gi a th tích và áp
su t tuy t i b ng const.
T = const
pV = const ho c pv = const

2.2 PH

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ LÝ T
NG
2.2.2 nh lu t Gray – Lussae:
i v i m i l ng khí xác nh, khi áp
su t không i thì t s gi a th tích t l
thu n v i nhi t tuy t i

p = const

2.2 PH

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ LÝ T
NG

2.2.3 PT tr ng thái khí lí t ng
T 2 L trên & thuy t ng h c phân t , ng
ta xây d ng
c PT tr ng thái khí lí t ng:
v
i v i 1 kg ch t khí:

i

R hay pv = RT

hay

p: áp su t tuy t i c a ch t khí (N/m2)
v: th tích riêng (m3/kg)
T: nhi t tuy t i c a ch t khí (K)
R: h ng s ch t khí (J/kg.K)

2.2 PH

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ LÝ T
NG

2.2.3 PT tr ng thái khí lí t ng
i v i G kg ch t khí:
v

pV = GRT
V = v.G là th tích c a G kg ch t khí, (m3)
v
i v i 1 kmol ch t khí:

T pv = RT
pvµ=µRT
pVµ = RµT
Vµ = µ.v là th tích c a 1 kmol ch t khí,(m3/kmol)
Rµ = µ.R (J/kmol.K) – h ng s c a 1 kmol ch t khí
µ: kh i l ng phân t ch t khí, (kg/kmol)

2.2 PH

2.2.4

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ LÝ T
NG

nh lu t Avogadro:

i u ki n nhi t
và áp su t nh nhau
thì 1 kmol các ch t khí khác nhau có th tích
nh nhau.
v
i u ki n tiêu chu n (p=1,01326.10 5 Pa,
T=273,15K) thì th tích 1 kmol t t c các khí
lý t ng u là 22,4 m3
Rµ » 8314 J/kmol.K
v Trong

í (J/kg.K)


2.2 PH

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ LÝ T
NG

T P:
Xác nh th tích riêng c a SO3 t i p=15 bar,

T=30°C. Xem SO3
i u ki n trên là khí lý
t ng
v GI I:
q µSO = 80 (kg/kmol)
3
q RSO = 8314/80 = 103,925 (J/kg.K)
3
q pv = RT
v BÀI

àv

:H s

b: H s

NG

nh ngh a:

H n h p khí lý t ng là h n h p c h c c a hai
hay nhi u ch t khí lý t ng k t h p v i nhau.
v H n h p lí t
ng
c coi nh là m t n ch t khí
lí t ng t ng
ng khi gi a chúng ch k t h p
v i nhau v m t c h c, mà không x y ra ph n
ng hóa h c gi a các ch t khí thành ph n.

Môi ch t là m t h n h p c a nhi u ch t khí mà
gi a chúng không x y ra ph n ng hóa h c. Ví d :
không khí là h n h p c a N2 và O2.
v

NG TRÌNH TR NG THÁI
KHÍ TH C
v Ph
ng trình Van - der - waals:
V i các khí th c ph i xây d ng các h s
hi u ch nh b ng th c nghi m:
a
p
v b
RT
v
i u ch nh áp su t k

i u ch nh áp su t k

nl ct

ng tác

n th tích phân t

(m3/kg)

2.4 H N H P KHÍ LÝ T
2.4.1

2.3 PH

2.4 H N H P KHÍ LÝ T

NG

2.4.2 Tính ch t c a m t h n h p khí lí t

ng:

su t riêng ph n (phân áp su t) c a m t ch t khí
trong h n h p: là áp su t c a ch t khí i khi tách
riêng nó ra kh i h n h p thì v n gi nguyên th
tích và nhi t nh c a h n h p: pi.V=Gi.Ri.T (1)

q Áp

q Th

tích riêng ph n (phân th tích) c a m t ch t khí
trong h n h p: là th tích c a ch t khí i khi tách
riêng nó ra kh i h n h p thì v n gi nguyên áp
su t và nhi t nh c a h n h p: p.Vi=Gi.Ri.T (2)

ØT

(1) và (2) ta có: pi.V= p.Vi hay: V p
i
= i

V
p


2.4 H N H P KHÍ LÝ T

NG

2.4.2 Tính ch t c a m t h n h p khí lí t
v

2.4 H N H P KHÍ LÝ T

ng:

Áp su t c a h n h p khí lí t ng tuân theo nh
lu t Dalton: áp su t c a h n h p khí b ng t ng áp
su t riêng ph n c a t t c các ch t khí thành ph n
t o nên h n h p.

p = p1 + p2+…+pn = pi
v

NG

2.4.2 Tính ch t c a m t h n h p khí lí t
v

ng:

Kh i l ng c a h n h p khí b ng t ng kh i l ng
c a t t c các ch t khí thành ph n t o nên h n h p.

G =G1 + G2 +….+ Gn = Gi
v

Nhi t
c a các ch t khí thành ph n b ng nhi t
c a h n h p khí.

Th tích c a h n h p khí b ng t ng th tích riêng
ph n c a t t c các ch t khí thành ph n t o nên h n
h p.

V =V1 + V2 +….+ Vn = Vi

T1 = T2 = T3=….= Tn = T

2.4 H N H P KHÍ LÝ T
2.4.3 Ph

NG

ng trình tr ng thái c a hh khí lí t

2.4 H N H P KHÍ LÝ T
ng:

i v i 1 (kg) h n h p khí lí t ng:
pv = RhhT

i v i G (kg) h n h p khí lí t ng:
v
pV = GRhhT
Trong ó:
V, G, p: th tích, kh i l ng, áp su t c a h n h p;
V= åVi v i Vi là th tích riêng ph n áp su t p, nhi t T.
p = åpi v i pi là áp su t riêng ph n th tích V, nhi t T.
G = åGi v i Gi là kh i l ng c a các ch t khí thành ph n

v

Rhh – h ng s khí h n h p (J/kg.K)

NG

2.4.4 Các thành ph n c a h n h p
ph n kh i l ng (gi): c a m t ch t khí i
trong h n h p là t s gi a kh i l ng c a ch t
khí ó (Gi) v i kh i l ng c a h n h p (G)

v Thành

g
§

Ta có:

G=∑G i
ågi = 1

(%)


2.4 H N H P KHÍ LÝ T
2.4.4 Các thành ph n c a h
vThành ph n th tích (r i): c
trong h n h p là t s gi
ph n c a ch t khí ó (Vi)
h n h p (V).

r
•

NG

nh p
a m t ch t khí i
a th tích riêng
v i th tích c a

2.4 H N H P KHÍ LÝ T

NG

2.4.4 Các thành ph n c a h n h p
ph n kmol (ri): c a m t ch t khí i
trong h n h p là t s gi a kmol c a ch t khí
ó (ni) v i s kmol c a h n h p (n).

vThành

= (%)

(%)

•

V = åVi

•

n = åni
åri = 1

•

åri = 1
2.4 H N H P KHÍ LÝ T

NG

2.4.3 Các thành ph n c a h n h p
v Kh i l ng phân t (kg/kmol):
v Kh

il

l

i l

ng:

v Thành

ng phân t

v Thành

= åµiri

ph n th tích theo thành ph n kh i l

ph n kh i l

ng theo thành ph n th tích:

g

h n h p theo thành ph n kh i
v Kh

il

ng riêng h n h p:

r
vH

ng s khí h n h p: R

gR

ng:

r

ng phân t h n h p theo thành ph n th tích:
µhh =

v Kh

2.4 H N H P KHÍ LÝ T
NG
2.4.4 Quan h gi a các thành ph n


2.5 H N H P CÁC CH T KHÍ KHI
TH TÍCH KHÔNG
I

2.5 H N H P CÁC CH T KHÍ KHI
TH TÍCH KHÔNG
I

Tr c khi h n h p có V1, V2,…,Vn và p1 ® pn; T1
® Tn
Th tích (V), nhi t
(T) và áp su t (p) c a h n
V
V

h p là:

T

CH

p

T V

pv
T

N I DUNG

NG III

NH LU T NHI T
TH NH T

pv
pv
T

NG

3.1 S trao i n ng l ng
3.2 Nhi t
3.3 Công
3.4

nh lu t nhi t ng I


3.1 S TRAO

I N NG L

NG

3.1 S

Trong s t ng tác gi a h và mơi tr ng có th
x y ra s trao i n ng l ng. S trao i n ng
l ng này di n ra theo 2 cách:
• N u s trao
i n ng l ng có liên quan n s
thay i c ng
chuy n ng phân t c a h
thì s trao i này
c th c hi n d i d ng
nhi t;
i n ng l ng có liên quan n s
• N u s trao
chuy n d ch nh ng kh i l ng v t ch t v mơ
d i tác d ng c a nh ng l c nào ó thì s
chuy n n ng l ng này
c th c hi n d i
d ng cơng.

§

3.1 S

3.1 S

§

TRAO

I N NG L

NG

§

§

TRAO

I N NG L

NG

Nhiệt và công là các đại lượng đặc
trưng cho sự trao đổi năng lượng giữa
h và môi trường khi thực hiện một
quá trình.
Khi h trao đổi nhiệt v i mơi tr ng
thì luôn tồn tại sự chênh lệch nhiệt
độ

Khi h trao đổi công với môi trường
thì kèm theo s chuyển d ch v trí

TRAO

I N NG L

NG


3.2 NHI T L
§

§

§

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – KHÁI NI M

NG

Nhiệt l ng là năng lượng trao i giữa
hệ và môi trường do sự khác biệt v nhiệt
độ
Ký hiệu: Q n u tính cho G (kg), n v : (kJ)
q n u tính cho 1 kg n v : (kJ/kg)
Qui ước:
q > 0: vật nhận (thu) nhiệt
q < 0: vật tỏa nhiệt

§ N: NDR là nhi t l ng c n thi t cung c p
cho 1 n v v t ch t
nhi t
c a nó t ng lên
1 .
§ Ký hi u: C

n v : kJ/kg C hay kJ/kg.K

§ Trong m t q trình nhi t ng, khi cung c p
cho mơi ch t m t nhi t l ng dq làm t ng nhi t
d
mơi ch t lên m t l ng dT thì: C
§ dq

Nhi t là 1 hàm c a q trình

§ NDR ph thu c vào b n ch t, p, và T mơi ch t

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – PHÂN LO I

Theo đơn vò đo môi chất:
F[kg]

- NDR kh i l

F [m3] -

ng, C=

NDR th tích, C’=

[kmol] - NDR kmol, Cµ=
v

Theo quá trình nhi t ng:
+ Quá trình có áp su t không

[kJ/kg. ]
[kJ/m3tc. ].
[kJ/kmol.

M i quan hệ gi a các lo i NDR:
C =
C = 22,4 C’

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – PHÂN LO I

]

FNDR

kh i l

FNDR

th tích

FNDR

kmol

ng

i:

ng áp, Cp (kJ/kg. )

ng áp, C’p (kJ/m3tc.
ng áp, Cµp (kJ/kmol. )

)


3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – PHÂN LO I

Theo quaù trình nhi t ng:
+ Quá trình có th tích không
F NDR kh i l

ng

F NDR th tích
F NDR kmol

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – QUAN H
Công th c Mayer: Cp- Cv=R
(Cp – Cv) = R hay C

i:

ng tích, Cv (kJ/kg.

- C v = R = 8314

)

ng tích, C’v (kJ/m3tc.
ng tích, Cµv (kJ/kmol.

p

(1)

)

(2)

)
T (1)và (2):
k- s m

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – QUAN H
B NG NHI T DUNG RIÊNG C A KHÍ LÝ T

k=Cp/Cv

Khí 1 nguyên t

1,67

12,6

20,9

Khí 2 nguyên t

1,40

20,9

29,3

Khí 3 ho c
nhi u nguyên t

1,29

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG – TÍNH CH T
NG

Cv
Cp
[kJ/kmol.K] [kJ/kmol.K]

Lo i khí

29,3

L u ý: 1 kcal = 4,187 kJ

37,7

o n nhi t

ØS

ph thu c c a NDR vaøo nhi t

C = ao + a1.t
C = ao + a1.t + a2.t2
C = ao + a1.t + a2.t2+a3t3 +…+ antn
a0, a1,…an – caùc h s
V i khí lý t

ng C = const


3.2.2 TÍNH NHI T L
NDR

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG TRUNG BÌNH
§

§

Nếu bi t NDR trung bình từ 0 đến t1 và t 0 n
t2 thì NDR trung bình t t1 n t2
c tính nh
sau:

t

Nếu

a

§

à q = C.dT à q

Cd

q = C(T2-T1) hay Q = G.q

Q = G.C.(T2 – T1) = G.C. T
= V.C’.∆T
= n.Cµ.∆T

bt có dạng đường thẳng thì:

3.2.1 NHI T DUNG RIÊNG C A H N H P
§

c

NG THEO

G: kh i l ng c a mơi ch t, (kg).
V: th tích mơi ch t

i u ki n chu n, (m3)
n: s kilơmol mơi ch t
C, C’, Cµ – NDR kh i l ng, NDR th tích, NDR
kmol

3.3 CƠNG
§

Nhiệt lượng tiêu tốn để nâng nhiệt độ hỗn hợp
lên 1 độ = tổng nhiệt lượng tiêu tốn để nâng
nhiệt độ các khí thành phần lên 1 đ
G.Chh = G1.C1 + G2.C2 + . . . . + Gn.Cn
Chh = g1.C1 + g2.C2 + . . . . + gn.Cn =
C’hh = r1.C’1 + r2.C’2 + . . . . + rn.C’n =
C

hh

= r1.C1m + r2.C2m + . . . . + rn.Cnm=

Công (W) là các dạng khác của năng lượng
trao i giữa hệ và môi trường.
Công của quá trình.
§ Độ lớn của công thực hiện
là tích của lực đẩy F với khoảng
cách di chuyển Dl của pit-tông.
§
§

Với gi - thành phần khối lượng

ri - thành phần thể tích.

W = F. l = (F/A).A. l = p. V
Công (J) là tích của áp suất p (N/m2 hay
Pa) với sự thay đổi thể tích của hệ V(m3).


3.3.1 CƠNG THAY

3.3 CƠNG

§

§

Qui ước:
FNếu W < 0: môi trường thực hiện công lên hệ
(h nh n cơng);
FNếu W > 0: hệ thực hiện công lên môi trường
(h sinh cơng)
§ Các loại công:
+ Cơng thay i th tích (công giãn n , cơng c
h c);
+ Công lưu động (công thay đổi vò trí),
+ Công kỹ thuật (công thay đổi áp suất)

3.3.2 CƠNG L U
§

§

§

NG

Khi hệ hở, có sự trao đổi chất bên ngoài với hệ
nên mơi ch t chuyển động sinh ra công lưu
động.
dll = d(pv)
llđ = pdv + vdp
V i q trình1-2:

§
p

dl = p.A.dx = p.dv
Công thay
i th
tích trong quá trình
(1) và (2):

dv

Di n tích (v112v2 ) = l

= p (v2-v1)

-Công phụ thuộc quá trình nên không phải là hàm trạng thái
-Vì p > 0 nên khi: dv > 0: l>0 : h giãn nở
sinh công
dv < 0: l<0 : h nén

nhận công

3.3.3 CƠNG K THU T
§

Khi môi chất tiến hành một quá trình, áp
suất thay đổi một lượng là dp thì thực hiện
một công kỹ thuật là dl kt

dlkt = dl- dll = pdv - d(pv)
= pdv - pdv – vdp = -vdp

đ

công lưu động chỉ phụ thuộc trạng thái đầu
và cuối.
§ V i q trình kín (tr ng thái 1 trùng v i tr ng
thái 2) công l u ng b ng 0.

I TH TÍCH

§

V i q trình1-2:


3.4

p2

NH LT 1

dp

3.4.1 Phát biểu:
biến đổi qua lại
F Nhi t l ng không mất đi
F Tổng nhi t l ng trong 1 hệ kín là không đổi .

p1

v

Di n tích (p112p2 ) = lkt

Quy c:
lkt > 0 – giãn n (p gi m) à mơi ch t sinh cơng
lkt < 0 – nén (p t ng) à mơi ch t nh n cơng

3.4

3.4.2 Ý nghóa:
F M i t ng quan gi a nhi t n ng và các d ng
n ng l ng khác.
F Tính b o tồn c a n ng l ng.

NH LT 1

T NG K T

3.4.3 Các dạng biểu thức

v

V i khí lí t

q = du + l = du + pdv
Nhi t l ng
h nh n vào

v

L

ng bi n
i n i n ng

ng ta có:
du = CvdT và di = CpdT

Cơng do h
sinh ra

dq = du + p.dv

= du + p.dv + v.dp - v.dp
= du + d(pv)=d(u + pv) - v.dp

q = di – vdp = di + lkt

q = du + l = Cv.dT + pdv
q = di + lkt = Cp.dT – vdp
V i m t quá trình c th :
q= u+l
q = i + lkt


3.4

NH LT 1

3.4.4 Áp d ng nh lu t 1 cho m t s q trình
v Q trình ng tích: v=const hay dv=0
§ Nhi t ẳng tích: qv = du = Cv.dT
v Q trình

Ch

ng IV

CÁC Q TRÌNH
NHI T
NG C B N

ng áp: p=const hay dp=0

§ Nhi t ẳng áp:
qp = di +l kt = di –vdp = di = Cp.dT
(dp=0

lkt =0)

N I DUNG
4.
1
4.
2
4.
3
4.
4
4.
5
4.
6

M C

CH NGHIÊN C U

QU TR NH
QU TR NH
QU TR NH

NG T CH
NG

P

NG NHI T

QU TR NH O N NHI T

QU TR NH A BI N

4.
M C CH NGHIÊN C U
1
1. KHÁI NIỆM
— Khi hệ cân bằng một trạng thái
các
thông số có giá trò xác đònh
— Khi môi chất hoặc hệ trao đổi nhiệt và công
với môi trường
ít nhất một thông số thay
đổi
thực hiện quá trình nhiệt động
vQuá trình nhi t đ ng là quá trình bi n đ i
liên t c c a các thông s tr ng thái t tr ng
thái cân b ng này sang m t tr ng thái cân
b ng khác.


4.
M C CH NGHIÊN C U
1
2. MỤC ĐÍCH
bi n
— Xác đònh sự thay đổi của p, v, T
thiên u, i, s, giá tr q, và l

— Lựa chọn vật liệu, cấu trúc và độ lớn của
thiết bò
— Xác đònh mối quan hệ các dạng năng lượng
Cơ sở tính toán dựa vào 2 ph ng trình của
L1
Ø
Ø

dq= du + l = Cv dT + pdv
dq= di + dlkt = Cp dT – vdp

Xác đònh quan hệ giữa các thông s
các tr ng thái (d a vào c i m q trình)

ü B3:

ü B4:

p2, v2, T2

Xác đ nh: - q, l, lkt
- u, i, s

-

=

}

Xác đònh các thông s t i m i tr ng thái

(d a vào ph ng trình bi u di n và các thơng
s ã bi t)

ü B2:

p1, v1

4.
M C CH NGHIÊN C U
1
3. CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU

p1, v1, T1

4.
M C CH NGHIÊN C U
1
3. CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU
ü B1: Xác nh: - Quá trình gì?
- Ph ng trình biểu diễn
- Các thơng s ã bi t
- Các thơng s c n tìm?

nh lu t I

T1

4.
M C CH NGHIÊN C U
1

3. CÁC BƯỚC NGHIÊN CỨU
üB5:

Bi u di n trên đ th p-v và T-s