Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

CHƯƠNG :       NGUYÊN LÝ NHIỆT ÐỘNG LỰC HỌC
[Trở về trang chủ]

VI.      ỨNG DỤNG ÐỊNH LUẬT I ÐỂ TÍNH CÔNG THỰC HIỆN TRONG CÁC QUÁ TRÌNH.

TOP

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công trong quá trình thuận nghịchlà lớn hơn công trong quá trình không thuận nghịch. Ðể hiểu rõ điều này ta xét thí dụ về sự nén và giãn khí trong xi-lanh.

Gọi:   p là áp suất của ngoại vật tác dụng lên chất khí.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Vậy ta có thể thấy đối với quá trình không thuận nghịch, để nén khí ta phải dùng một công có giá trị lớn hơn so với quá trình thuận nghịch, nhưng khi để khí dãn ra thì công mà ta thu được lại nhỏ hơn so với quá trình thuận nghịch.

Vậy so với quá trình thuận nghịch thì trong các quá trình không thuận nghịch ta không lợi về công. Nói một cách khác nếu các quá trình thực được thực hiện càng gần đúng là thuận nghịch bao nhiêu thì ta càng lợi về công bấy nhiêu.

Dưới đây ta sẽ tính công trong một số quá trình. Ta cần chú ý rằng có hai cách tính công: hoặc dựa vào công thức (10.33), hoặc dựa vào biểu thức giải tích của nguyên lý thứ nhất (10.21). Tùy trường hợp cụ thể để thuận tiện cho việc tính toán, ta sẽ chọn một trong hai cách nói trên.

           1. Công trong quá trình đẳng tích, đẳng áp và đẳng nhiệt của khí lý tưởng

TOP

Ðể tính công trong các quá trình này, ta dựa vào công thức (10.33)

a) Ðối với quá trình đẳng tích (dV = 0):

         

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
                                     (10.40).

b) Ðối với quá trình đẳng áp(p = const):

         

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
                             (10.41)

c)  Ðối với quá trình đẳng nhiệt (T = const):

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Vậy khi truyền cho khí một phần năng lượng dưới hình thức công thì ngay sau đó khí phải truyền một phần năng lượng cho ngoại vật dưới hình thức nhiệt. Hai phần năng lượng mà khí nhận vào và truyền đi có giá trị bằng nhau. Vậy, trong quá trình đẳng nhiệt nếu hệ nhận công thì phải tỏa nhiệt và ngược lại nếu hệ sinh công thì phải nhận nhiệt. Giá trị của công thực hiện và nhiệt trao đổi trong trường hợp này là bằng nhau.

Muốn quá trình đúng là đẳng nhiệt thì ta cần các thành dẫn nhiệt lý tưởng nghĩa là nó dẫn nhiệt tức thời. Thực tế không có các thành dẫn nhiệt như thế nên các quá trình thực diễn ra càng chậm càng gần đúng là quá trình đẳng nhiệt.

           2. Công trong quá trình đoạn nhiệt của khí lý tưởng

TOP

Dựa vào công thức (10.33) để tính công sẽ không dẫn ta đến kết quả bởi vì dưới dấu tích phân sẽ còn lại ít nhất 2 biến số. Vì vậy ta dựa vào biểu thức (10.21).

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Nói cách khác trong quá trình đoạn nhiệt sự thay đổi nội năng của hệ là do sự trao đổi năng lượng giữa hệ với ngoại vật chỉ dưới một hình thức duy nhất là hình thức công.

Ðể thực hiện quá trình đoạn nhiệt hệ phải được cách ly với ngoại vật bằng những thành hoàn toàn không dẫn nhiệt. Thực tế không thể có những thành cách nhiệt như vậy, cho nên mọi quá trình thực chỉ có thể xảy ra gần đúng là quá trình đoạn nhiệt.

Theo định nghĩa công của quá trình, ta có:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Ðây là phương trình Poisson áp dụng cho một khối lượng khí bất kỳ. Từ (10.48) và (10.50) ta suy ra:

         

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
                     (10.51)

Từ các công thức (10.48) và (10.51) biểu thị sự liên hệ giữa T với V hoặc  giữa T với p ta có thể biểu diễn công A trong quá trình đoạn nhiệt như sau:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
     (10.52)

Chú ý rằng nếu xuất phát từ phương trình Poisson (coi như đã biết trước) thì ta có thể tính công trong quá trình đoạn nhiệt theo công thức (10.33).

Bây giờ ta hãy so sánh quá trình đẳng nhiệt với quá trình đoạn nhiệt của khí.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Nếu bây giờ để khối lượng khí giãn đẳng nhiệt hoặc đoạn nhiệt thì ứng với cùng một độ biến thiên thể tích trong trường hợp đoạn nhiệt do nhiệt độ của khối lượng khí giảm nên áp suất của khí giảm nhanh hơn so với giãn đẳng nhiệt. Do đó đường cong giãn đoạn nhiệt MB' nằm phía dưới đường cong giãn đẳng nhiệt MB.

3. Công trong quá trình đa biến (Polytropic)

TOP

Các quá trình đẳng nhiệt và đoạn nhiệt là những quá trình lý tưởng bởi vì chúng đòi hỏi các thành phân cách giữa hệ với ngoại vật phải hoàn toàn cách nhiệt. Ðiều đó trong thực tế không thể có mà chỉ có những thành không hoàn toàn dẫn nhiệt tức thời, và cũng không hoàn toàn cách nhiệt nghĩa là các quá trình trung gian này là quá trình đa biến, đó là quá trình mà nhiệt dung riêng C của hệ không đổi trong suốt quá trình.

Vận dụng biểu thức giải tích (10.21) cho quá trình này ta có:           

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

4. Công thực hiện trong chu trình.

TOP

Quá trình mà đến cuối quá trình đó hệ lại trở về trạng thái ban đầu gọi là quá trình kín hay chu trình. Hệ thực hiện chu trình thường gọi là tác nhân. 

Quá trình mà đến cuối quá trình đó hệ lại trở về trạng thái ban đầu gọi là quá trình kín hay chu trình. Hệ thực hiện chu trình thường gọi là tác nhân.

Chu trình thuận nghịch gồm một dãy các quá trình thuận nghịch (dãn và nén) và được biểu diễn trên đồ thị (p, V) bằng một đường cong khép kín.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Một cách tổng quát công thực hiện trong chu trình được viết dưới dạng

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Giá trị của công A bằng điện tích của hình giới hạn bởi đường khép kín biểu diễn chu trình trên đồ thị (p, V).

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Nếu chiều tiến hành của chu trình ngược chiều kim đồng hồ (đường biểu diễn quá trình giãn thấp hơn đường biểu diễn quá trình nén) thì công trong chu trình âm, tức là tác nhân đã nhận công của ngoại vật (hình 10.11b).

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Ðộng cơ nhiệt và máy làm lạnh có tên gọi chung là máy nhiệt. Những quá trình xảy ra trong các máy nhiệt sẽ được nghiên cứu cụ thể hơn trong phần sau.

VII.  NGUYÊN LÝ THỨ HAI CỦA NHIỆT ÐỘNG LỰC HỌC.

           1. Ðộng cơ vĩnh cửu loại 2

TOP

             Ta biết, tác nhân muốn sinh ra công A thì phải nhận nhiệt lượng Q của ngoại vật. Vậy  trong thực tế có phải toàn bộ nhiệt lượng Q mà tác nhân đã nhận đều được chuyển thành  công A hay không ? Nếu ta chế tạo được một động cơ có thể biến toàn bộ nhiệt lượng Q thành công A thì động cơ như thế gọi là động cơ vĩng cửu loại 2. Ưu điểm của loại động cơ đó là chỉ cần một nguồn nhiệt cung cấp năng lượng Q cho máy là đủ.

            Trong thực tế, ta không thể chế tạo loại động cơ như vậy. Các động cơ nhiệt hiện nay, đều phải tuân theo điều kiện là trong mỗi chu trình, động cơ nhận nhiệt lượng Q1 của ngoại vật (nguồn nóng) để tạo ra công A đồng thời nó phải truyền một nhiệt lượng Q2 cho một nguồn nhiệt khác (nguồn lạnh), cho nên ta có :

                       Q1 - Q2 = A

            Từ đó ta phát biểu nguyên lý sau đây: không thể thực hiện một chu trình sao cho kết quả duy nhất của nó là tác nhân sinh công khi nhận nhiệt từ một nguồn hay nói khác đi không thể thực hiện được động cơ vĩnh cửu loại 2.

           2. Hiệu suất của động cơ nhiệt

TOP

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

         a) Mô tả chu trình: Cho một xy-lanh có pit-ton đựng khí lý tưởng. Thành bình và pit-ton cách nhiệt lý tưởng. Ðáy bình là một nắp cũng cách nhiệt tốt.

            - Khi kéo nắp ra, khí trong xy-lanh tiếp xúc với nguồn nhiệt .

            - Khi đậy nắp lại khí trong xy-lanh  ngăn cách với nguồn nhiệt.

Chu trình gồm 4 quá trình diễn biến như sau:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Ðây là điều kiện khép kín của chu trình Carnot.

Tính hiệu suất:

Chu trình Carnot là một chu trình thuận nghịch. Nếu tiến hành theo chiều thuận (như trên), ta có động cơ nhiệt. Công tổng cộng trong chu trình là:

            A= A1+A2+A’+A”

Với các quá trình  đoạn nhiệt, ta có :

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
           

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Kết luận: hiệu suất của động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot với tác nhân là khí lý tưởng chỉ phụ thuộc nhiệt độ tuyệt đối của các nguồn nhiệt: nóng và lạnh.

Hiệu suất càng lớn khi sự chênh lệch nhiệt độ nguồn nóng và nguồn lạnh càng nhiều.

           

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Vậy trong Chu trình Carnot với tác nhân bất kỳ, ta cũng có thể chứng minh rằng với tác nhân bất kỳ thì hiệu suất của chu trình Carnot thuận nghịch vẫn là:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
 

Nghĩa là hiệu suất của động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot không phụ thuộc vào tác nhân. Với các chu trình Carnot thuận nghịch ta luôn có :

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

            Trong các động cơ thực tế, chu trình Carnot không hoàn toàn thuận nghịch bởi vì các quá trình trong chu trình không hoàn toàn đẳng nhiệt hay đoạn nhiệt, vì vậy ta tính hiệu suất chu trình không thuận nghịch với dạng:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

           5. Ðộng cơ nhiệt làm việc với chu trình thuận nghịch không phải Carnot

TOP

      Về nguyên tắc ,ta có thể chia một chu trình thuận nghịch bất kỳ ra thành nhiều chu trình Carnot thuận nghịch nguyên tố và đi đến nhận xét rằng:

            Hiệu suất của chu trình thuận nghịch bất kỳ không thể  lớn hơn hiệu suất chu trình Carnot thuận nghịch, nếu như tác nhân hoạt động giữa hai nguồn nhiệt T1 và T2 .

           6. Chu trình bất kỳ không thuận nghịch

TOP

           Về nguyên tắc ta cũng có thể chia chu trình nầy thành các chu trình Carnot không thuận nghịch nguyên tố. Mỗi chu trình nguyên tố ấy đều có hiệu suất.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Vì vậy chu trình Carnot thuận nghịch là chu trình có hiệu suất cao hơn cả.

           7. Cách phát biểu định lượng nguyên lý II

TOP

            Ta thấy với mọi loại chu trình hiệu suất tối đa

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Với máy làm lạnh, ta phát biểu nguyên lý II: Nhiệt không thể tự động truyền từ nguồn lạnh sang nguồn nóng được. Thật vậy, vật nóng có thể tự động truyền nhiệt cho vật lạnh nhưng quá trình ngược lại phải thông qua tác nhân. 

           1.Bất đẳng thức Clausius

TOP

Từ cách phát biểu nguyên lý II dưới dạng định lượng:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Với chu trình Carnot thuận nghịch ta có :

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Nếu qui ước nhiệt lượng mà nguồn nhiệt truyền cho tác nhân là dương (Q1>0) và nhiệt lượng mà tác nhân truyền cho nguồn lạnh là âm (Q2<0), ta có :

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Các tỷ số Q/T được gọi là nhiệt lượng rút gọn .

Vậy đối với chu trình Carnot thuận nghịch tổng nhiệt lượng rút gọn bằng không.  Còn đối với chu trình Carnot không thuận nghịch, ta có :

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Với chu trình Carnot không thuận nghịch tổng nhiệt lượng rút gọn nhỏ hơn không.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Bất đẳng thức trên được gọi là bất đẳng thức Clausius, đó cũng là một hình thức phát biểu khác nữa của nguyên lý II: Ðối với mọi chu trình tổng nhiệt lượng  rút gọn của cả chu trình không thể lớn hơn không. Trong trường hợp nhiệt độ của các nguồn nhiệt biến thiên liên tục, bất đẳng thức Clausius được viết là:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

trong quá trình thuận nghịch đưa hệ từ trạng thái A đến trạng thái B .Tích phân nầy không phụ thuộc đường đi mà chỉ phụ thuộc trạng thái đầu và trạng thái cuối. (X =Y)

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Quá trình không thuận nghịch

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
 

Trường hợp tổng quát

Kết hợp hai trường hợp khảo sát trên đối với một quá trình nào đó, ta viết:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Ta có đẳng thức đối với quá trình thuận nghịch và bất đẳng thức đối với quá trình không thuận nghịch. 

Cách phát biểu tổng quát nguyên lý II

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Ðây là kết quả rất quan trọng được suy ra từ nguyên lý II, nên kết quả trên cũng được xem là một cách phát biểu khác của nguyên lý II, một cách phát biểu tổng quát vừa có tính chất định tính vừa có tính chất định lượng, nó còn gọi là nguyên lý tăng Entropy.

Trong một hệ cô lập, những quá trình xảy ra phải theo chiều mà Entropy của hệ không  giảm.

           3. So sánh một số tính chất của Entropy và nội năng

TOP

a). Giống nhau : S và U đều là các hàm trạng thái, nghĩa là không phụ thuộc vào quá trình đưa hệ từ trạng thái nầy sang trạng thái khác. S và U đều là các đại lượng công được. Entropy của một hệ phức tạp bằng tổng  Entropy của từng phần riêng biệt.

                 - Giá trị tại một trạng thái được xác định sai kém một hằng số cộng.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

b). Khác nhau: Trong trường hợp hệ cô lập, U của hệ không đổi, còn S của hệ chỉ có thể tăng (nếu xảy ra quá trình không thuận nghịch) hoặc không đổi (nếu xảy ra quá trình thuận nghịch)

      - Căn cứ vào độ biến thiên entropy của hệ cô lập, ta có thể xác định quá trình đó có thuận nghịch hay không. Nếu là quá trình không thuận nghịch, độ biến thiên Entropy cho ta tiên đoán một quá trình nào đó có thể xảy ra hoặc không xảy ra hay xảy ra theo chiều nào .

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Trạng thái 1 và trạng thái 2 là hoàn toàn đồng nhất, tương tự trạng thái 3 và trạng thái 4 cũng hoàn toàn đồng nhất nếu A và B giống nhau hoàn toàn nên ta có 3 trạng thái vĩ mô thật sự.

Trạng thái 1 tương ứng 1 trạng thái vi mô.

Trạng thái 2 tương ứng 4 trạng thái vi mô.

Trạng thái 3 tương ứng 6 trạng thái vi mô.

 

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Xác suất nhiệt động tương ứng bằng 1, 4, 6. Trong thực tế ta thấy trạng thái thứ 3 (các phân tử phân bố đều và hỗn loạn hơn) cho nên có nhiều khả năng tồn tại nhất. Như vậy xác suất nhiệt động của một trạng thái càng lớn thì khả năng hệ tồn tại ở trạng thái đó càng lớn.

Vậy trong một chất khí nếu sự phân bố phân tử lúc đầu chưa đồng đều thì trong  sự chuyển động của các phân tử sẽ dẫn đến sự phân bố đều tức là hệ  biến đổi  theo chiều tăng xác suất nhiệt động lực học. Vậy trong một hệ cô lập các quá trình phải xảy ra theo chiều không giảm xác suất nhiệt động lực học.

Nếu là quá trình thuận  nghịch thì diễn biến của quá trình không làm thay đổi xác suất nhiệt động lực học của hệ.  Còn nếu quá trình không thuận nghịch (hệ ở trạng thái không cân bằng) thì diễn biến quá trình theo chiều tăng xác suất nhiệt động lực học và kết thúc khi xác suất nhiệt động lực học của hệ đạt cực đại và lúc đó hệ ở trạng thái cân bằng.

          Sự biến đổi xác suất nhiệt động lực học và sự biến đổi Entropy  trong hệ  cô lập ta thấy hoàn toàn tương tự nhau. Chính Boltzmann đã chứng  tỏ rằng  Entropy của một trạng  thái nào đó của hệ cô lập tỉ lệ với logarit Nêpe của xác suất nhiệt động lực học. Năm  1906 Planck  cụ thể  hóa thành công thức dưới dạng:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Với lưu ý: dấu đẳng thức xảy ra với quá trình thuận nghịch còn dấu bất đẳng thức xảy ra với quá trình bất thuận nghịch.

Nhận xét : ở độ không tuyệt đối, các phân tử dừng chuyển động nhiệt hỗn loạn nên xác suất nhiệt động lực học của hệ là W=1 (hệ chỉ ở trạng  thái vĩ  mô duy  nhất) thay  vào công thức (10.79) ta  suy ra Entropy bằng không, hay nói một cách chính xác hơn Entropy của mọi  vật sẽ tiến tới không khi nhiệt độ tiến tới không.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Khẳng định này là nội dung của định lý Nernst đôi khi còn được gọi là định lý thứ 3 của nhiệt động lực học.

X. CÁC THẾ NHIỆT ÐỘNG

TOP

 Một trong các phương pháp cơ bản của nhiệt động lực học là phương pháp các thế nhiệt động. Theo phương pháp này, nhiều đại lượng vật lý đặc trưng cho hệ vĩ mô có thể tính như đạo hàm riêng của các thế nhiệt động và trong những điều kiện xác định, chiều diễn biến của quá trình và điều kiện cân bằng được xác định dựa vào các thế nhiệt động.

Ta có thể định nghĩa các thế nhiệt động như sau: Thế nhiệt động là hàm trạng thái của hệ mà độ biến thiên của nó trong những điều kiện xác định bằng công hoặc nhiệt do hệ nhận được.

Các thế nhiệt động được định nghĩa như vậy có thứ nguyên của năng lượng và được tính bằng những đơn vị năng lượng. Vì thế nhiệt động là hàm trạng thái, nên số gia vô cùng nhỏ của nó là vi phân toàn phần. Ta nhớ lại nó là vi phân toàn phần của hàm f(x,y) của 2 biến x và y được xác định bằng biểu thức:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Sau đây ta sẽ dẫn ra bốn thế nhiệt động quan trọng nhất cho trường hợp khi số hạt của hệ được giữ cố định.

Trong phần đầu của chương ta đã quen biết nội năng. Bây giờ ta sẽ xét nội năng như một thế nhiệt động theo định nghĩa trên đây. Ta hãy viết lại biểu thức thứ nhất của nguyên lý nhiệt động học đối với quá trình thuận nghịch.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Entanpi hoặc hàm nhiệt là một hàm trạng thái được định nghĩa như sau:

W = U + pV                                                   (10.85)

Ðể thấy rằng W là một thế nhiệt động ta lấy vi phân biểu thức (10.85) và để ý đến (10.81)

dW = dU + pdV + Vdp = Tds + Vdp                                     (10.86)

Từ (10.86) ta thấy entanpi là thế nhiệt động của 2 biến S và p. Các đạo hàm riêng của nó bằng:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Năng lượng tự do của hệ là một hàm trạng thái được định nghĩa như sau:

F = U - TS                                                    (10.89)

Ðể thấy F là một thế nhiệt động ta hãy tính vi phân của nó:

dF = dU - TdS - SdT = - SdT - pdV                                   (10.90)

Từ (10.90) ta thấy F là thế nhiệt động của 2 biến T và V và các đạo hàm riêng của nó bằng:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Trong điều kiện nhiệt độ không thay đổi dT = 0 ta có :

dF = -pdV =  dA

Nghĩa là trong quá trình đẳng nhiệt thuận nghịch, độ biến thiên của năng lượng tự do bằng công hệ nhận vào trong quá trình đó.

Ta hãy xét một quá trình không thuận nghịch xảy ra trong điều kiện nhiệt độ và thể tích được giữ không đổi (T = const, V = const). Như đã biết, đối với một quá trình bất kì thuận nghịch hay không thuận nghịch và kết hợp nguyên lý thứ nhất ta luôn có:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Từ đây suy ra trong điều kiện nhiệt độ và thể tích không đổi quá trình không thuận nghịch xảy ra theo chiều hướng tương ứng với sự giảm của năng lượng tự do của hệ và trạng thái cân bằng sẽ là trạng thái mà F là cực tiểu. 

           4. Thế nhiệt động Gibbs

TOP

Thế này là một hàm trạng thái được định nghĩa như sau:

f = U + pV - TS                                (10.94)

Biểu thức vi phân có dạng:

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác
                               (10.95)

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Nghĩa là quá trình không thuận nghịch xảy ra ở nhiệt độ và áp suất không đổi sẽ kèm theo sự giảm thế nhiệt động Gibbs của hệ và trạng thái mà 0 là cực tiểu sẽ là trạng thái cân bằng.

           5. Các hệ thức nhiệt động

TOP

Một thành tựu chính của nhiệt động lực là thiết lập các hệ thức giữa các đại lượng nhiệt động hoặc các đạo hàm của chúng (gọi là các hệ thức nhiệt động). Các hệ thức này có thể thu được dựa vào tính chất của vi phân toàn phần và đạo hàm riêng của hàm nhiều biến. Nếu :  df(x,y) = P (x,y)dx + Q (x,y)dy

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

TRỌNG TÂM ÔN TẬP

***@@@***

1-     Nội năng - Nhiệt lượng và công.

2-     Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học.

3-     Nhiệt dung riêng.

4-     Nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học.

5-     Entropy.

6-     Các thế nhiệt động  

BÀI TẬP

***@@@***

1-      Có 6,5 g Hydro giãn đẳng áp, thể tích tăng lên 2 lần. Nhiệt độ ban đầu của khí là 270C. Tính công mà khí thực hiện khi giãn, nhiệt lượng mà khí đã nhận được từ bên ngoài và độ biến thiên nội năng của khí.

2-      Một khối khí lý tưởng có trạng thái ban đầu xác định, được giãn từ thể tích V1 đến thể tích V2. Hãy biểu diễn trên đồ thị p,V và đồ thị U,V trong điều kiện giãn đẳng áp và giãn đẳng nhiệt. Trên đồ thị nầy so sánh công thực hiện và nhiệt lượng trao đổi trong các quá trình.

3-      Một máy lạnh làm việc theo chu trình Carnot thuận nghịch tiêu thụ công suất 36,8kW. Nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh là 1700C và 100 C Tính:

a)      Hiệu suất của máy làm lạnh.

b)      Nhiệt lượng lấy từ nguồn lạnh trong 1 giây.

c)      Nhiệt lượng truyền cho nguồn nóng trong 1 giây.

d)      So sánh và đứa ra kết luận về hai nhiệt lượng đó.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

7-      Một động cơ nhiệt Carnot có công suất là 100 mã lực. Làm việc với nhiệt độ nguồn nóng là 1000C, nhiệt độ nguồn lạnh là 00C tính:

a).  Nhiệt lượng mà động cơ nhận từ nguồn nóng trong 1 giây.

b).  Nhiệt lượng mà động cơ truyền cho nguồn lạnh trong 1 giây.

Công thức nào sai khí nói về thể tích công tác

CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM

***@@@***

1.      Nguyên lý II Nhiệt động lực học không dẫn đến hệ quả sau :

  a)  Xét theo cấp độ phân tử , trong vũ trụ tính trật tự sẽ dần dần trở thành bất trật tự.

b)  Tất cả các vật trong vũ trụ sẽ dần dần đi đến kết thúc ở cùng một nhiệt độ.

c)  Không có động cơ nhiệt nào chuyển nhiệt sang công với hiệu suất 100%.

d) Năng lượng tổng cộng trong vũ trụ, gồm cả năng lượng nghỉ, là một hằng số.

2.      Entropy của một hệ càng lớn thì:

               a)   Năng lượng của hệ càng bé.

               b)   Năng lượng của hệ càng lớn.

               c)   Trật tự của hệ càng kém.

               d)  Trật tự của hệ càng cao.

3.      Một động cơ nhiệt lấy nhiệt từ nguồn nóng có nhiệt độ 127 o C và truyền nhiệt cho nguồn lạnh có nhiệt độ 77 o C.  Hiệu suất tối đa của nó là :

             a)  12,5 % .

              b)  39,2 % .

              c)  61,4 % .

d)      88,3 %.

4.      Một phân tử khí có số bậc tự do là 2 thì tỉ số của nhiệt dung riêng đẳng áp và nhiệt dung riêng đẳng tích là:

              a)   2

b)      3/2

c)      3

d)      5/3    

5.      Quá trình đoạn nhiệt được hiểu là:

a)      Quá trình mà thể tích của hệ là không đổi.

b)      Quá trình mà hệ không trao đổi nhiệt lượng với bên ngoài.

c)      Quá trình mà nhiệt độü của hệ là không đổi.

d)      Quá trình mà áp suất của hệ là không đổi.

6.      Tìm một câu phát biểu sai trong những câu sau đây:

a)      Trong chu trình Carnot không thuận nghịch tổng nhiệt lượng rút gọn nhỏ hơn không.

b)      Ðối với mọi chu trình tổng nhiệt lượng rút gọn nhỏ hơn không.

c)      Entropy và cả nội năng của hệ là những hàm số của trạng thái.

d)      Trong mọi quá trình, Entropy của hệ chỉ có thể tăng hoặc không đổi.

7.      Một máy làm lạnh hoạt động theo chu trình Carnot với tác nhân bất kỳ ở các nhiệt độ là 0 0C và -100 0C. Trong trường hợp nào hiệu suất của máy làm lạnh là không đổi:

a)      Giảm đồng thời nhiệt độ hai nguồn 200K.

b)      Tăng đồng thời nhiệt độ hai nguồn lên hai lần.

c)      Tăng  đồng thời nhiệt độ tuyệt đối của hai nguồn lên hai lần.

d)      Tăng nhiệt độ nguồn lạnh thêm 1000K.

8.      Tìm ra một câu phát biểu đúng trong những câu sau đây:

a)      Có thể tạo ra một động cơ  vĩnh cửu loại hai.

b)      Trong các quá trình đoạn nhiệt hệ không thể sinh ra công.

c)      Chu trình Carnot với khí thực cho hiệu suất cao hơn chu trình Carnot với khí lý tưởng.

d)      Trong quá trình đẳng nhiệt cho khí lý tưởng, nội năng của khí là không đổi.                                                                                                                                                                         

PHÂN TÍCH NHỮNG CÂU PHÁT BIỂU ĐÚNG SAI

***&&&***

1-      Trạng thái cân bằng có các thông số trạng thái không đổi đồng thời có xuất hiện sự chuyển pha.

2-      Trong phân tử có hai nguyên tử, số bậc tự do ứng với chuyển động tịnh tiến bằng số bậc tự do ứng với chuyển động quay.

3-      Ơí mỗi trạng thái xác định, hệ chỉ có một giá trị nội năng mà thôi.

4-      Nhiệt dung của khí lý tưởng là không phụ thuộc vào số bậc tự do.

5-      Chu trình Carnot gồm hai quá trình đẳng áp và hai quá trình đoạn nhiệt.

6-      Không thể biến hoàn toàn nhiệt nhận được thành cơ năng.

7-      Entropy của một hệ sẽ tiến về không ở nhiệt độ không tuyệt đối.

8-      Entanpi là một hàm nhiệt động phụ thuộc vào trạng thái của hệ.

9-      Nhiệt độ nguồn nóng càng cao thì hiệu suất của động cơ nhiệt càng lớn.   

[Trở về trang chủ]