Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật - Chương 2: Định luật nhiệt động thứ nhất - Nguyễn Thị Minh Trinh

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 Công lưu động + thể tích công kỹ thuật Công không phải là Chú ý thông số trạng thái CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 3 Chƣơng 2 Công Công thay đổi thể tích p 1 1 - Khi G = 1 kg: p 1 2 p1 p 2 2 c w tt  p.dv b  1 a p 2 2 V1 V V dV 2 - Khi G ≠ 1 kg: p 2 V1 V2 V f Wtt  G pdv x x  1 dx 2 1 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 4 Chƣơng 2 Công Công lưu động - Khi G = 1 kg: G 2 1 2 w lđ  dpv 1 p1 1 p2 2 v1 F1 v2 F2 - Khi G ≠ 1 kg: 2 F G   const Wlđ  Gdpv v 1 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 5 Chƣơng 2 Công Công kỹ thuật p 2 2 - Khi G = 1 kg: 2 w kt   vdp wkt p 1 1 1 V V V 2 1 - Khi G ≠ 1 kg: 2 Van thaûi W  G vdp Van naïp kt  1 ÑCT a ÑCD CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 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 W = 500 kJ hành một quá trình thì ta nhận được một công là 500 kJ, CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 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.  Hệ thống nhận nhiệt: Q > 0 Quy ước dấu:  Hệ thống nhả nhiệt: Q < 0 Nhiệt lượng Chú ý 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 q Theo định nghĩa entropy: ds  q  Tds T . Nhiệt lượng trao đổi trong một quá trình hữu hạn từ 1 đến 2 ứng với 1 kg chất môi giới: 2 q  T s s q  T.ds  2 1  , kJ/kg 1 Chỉ áp dụng công thức này để tính Chú ý 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 3 . Nhiệt dung riêng thể tích đẳng tích: c’v , kJ/m K 3 . Nhiệt dung riêng thể tích đẳng áp: c’p , kJ/m K . Nhiệt dung riêng kmol đẳng tích: cv , kJ/kmolK . Nhiệt dung riêng kmol đẳng áp: cp , kJ/kmolK CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 11 Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Nhiệt dung riêng (tt) Quan hệ giữa các loại nhiệt dung riêng: cv  cv  22,4.cv cp  cp  22,4.cp Bảng nhiệt dung riêng của chất khí: kcal/kmolK kJ/kmolK c Khí lý tưởng k  p cv cp cv cp cv Khí 1 nguyên tử 3 5 12,6 20,9 1,667 Khí 2 nguyên tử 5 7 20,9 29,3 1,4 Khí 3 nguyên tử 7 9 29,3 37,7 1,286 trở lên CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 12 Chƣơng 2 Nhiệt lƣợng Nhiệt dung riêng của hỗn hợp khí lý tưởng n c  g c  g c ...  g c  g c vhh 1 v1 2 v2 n vn  i vi , kJ/kgK i1 n c  g c  g c ...  g c  g c , kJ/kgK phh 1 p1 2 p2 n pn  i pi i1 c k  phh hh c vhh 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  cvdT pdv q  cpdT vdp CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 15 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ế ƣơ H t ch ng 2 CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM 16