1. Trang Chủ
  2. Vật lý
  3. Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 2.2 - TS. Hà Anh Tùng

Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 2.2 - TS. Hà Anh Tùng

Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 2.2 cung cấp cho người học những kiến thức như: Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng (KLT). Mời các bạn cùng tham khảo! Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM Chương 2 (phần 2): 2.5 Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng (KLT) 2.5.1 Các bước tính toán trong 1 quá trình đối với KLT 2.5.2 Quá trình đẳng tích v = const 2.5.3 Quá trình đẳng áp p = const 2.5.4 Quá trình đẳng nhiệt T = const 2.5.5 Quá trình đoạn

Thể loại Tài liệu miễn phí Vật lý

Số trang 29

Ngày tạo 4/3/2023 9:05:39 AM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 0.59 M

Tên tệp

Tải Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 2.2 - TS. Hà ... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM Chương 2 (phần 2): 2.5 Một số quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng (KLT) 2.5.1 Các bước tính toán trong 1 quá trình đối với KLT 2.5.2 Quá trình đẳng tích v = const 2.5.3 Quá trình đẳng áp p = const 2.5.4 Quá trình đẳng nhiệt T = const 2.5.5 Quá trình đoạn nhiệt Q = 0 2.5.6 Quá trình đa biến pvn = const p.1
  2. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2.5.1 Các bước tính toán trong 1 quá trình đối với Khí lý tưởng Bước 1: phác thảo sơ đồ trao đổi NĂNG LƯỢNG của quá trình Quá trình 1-2 p1v1 = RT1 p 2 v 2 = RT2 (u1, h1, s1) Q, W ? (u2, h2, s2) Bước 2: xác định : - Quá trình biểu diễn = PT gì ? - Các thông số nào đã biết ? - Các thông số nào cần phải tìm ? p.2
  3. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM Bước 3: TÍNH TOÁN 1/ Từ PT biểu diễn quá trình Æ xác định quan hệ giữa p1, v1, T1 p2, v2, T2 2/ Δu = u 2 − u1 = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Chú ý: KLT Æ cp=cv + R Δi = i2 − i1 = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq ds = (kJ/kg.K) T 3/ Công giãn nở v2 Công kỹ p2 (nén) của quá w = ∫ pdv thuật của wKT = − ∫ vdp trình: v1 quá trình: p1 p.3
  4. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình: 1 trong 3 cách * q = c (T2 − T1 ) (kJ/kg) (chú ý: dùng NDR c gì là phụ thuộc vào tính chất của quá trình) hoặc * q = Δu + w (kJ/kg) (Từ PT định luật nhiệt động thứ nhất) T2 hoặc * q = ∫ T ds (kJ/kg) T1 Δu 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình: α= q 6/ Biểu diễn quá trình trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.4 v1 v2 v
  5. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2.5.2 Quá trình đẳng tích v = const 1/ PT biểu diễn quá p1 p 2 v = const ⇒ = trình đẳng tích: T1 T2 2/ Δu = u 2 − u1 = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = i2 − i1 = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq cv dT ⎛ T2 ⎞ ⎛ p2 ⎞ ds = = ⇒ Δ s = cv ln⎜⎜ ⎟⎟ = cv ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ T1 ⎠ ⎝ p1 ⎠ p.5
  6. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 3/ Công giãn nở (nén) của Công kỹ thuật của quá quá trình đẳng tích: trình đẳng tích: v2 p2 w= ∫ pdv = 0 wKT = − ∫ vdp = v( p1 − p 2 ) v1 p1 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đẳng tích: q = cv (T2 − T1 ) = Δu (kJ/kg) Δu 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình: α= =1 q 6/ Biểu diễn quá trình đẳng tích trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.6
  7. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2.5.3 Quá trình đẳng áp p = const 1/ PT biểu diễn quá v1 v 2 p = const ⇒ = trình đẳng áp: T1 T2 2/ Δu = u 2 − u1 = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = i2 − i1 = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq c p dT ⎛ T2 ⎞ ⎛ v2 ⎞ ds = = ⇒ Δ s = c p ln⎜⎜ ⎟⎟ = c p ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ T1 ⎠ ⎝ v1 ⎠ p.7
  8. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 3/ Công giãn nở (nén) của quá trình đẳng áp: Công kỹ thuật: v2 p2 w= ∫ pdv = p (v v1 2 − v1 ) = R (T2 − T1 ) (kJ/kg) wKT = − ∫ vdp = 0 p1 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đẳng áp: q = c p (T2 − T1 ) = Δi = Δ u + w (kJ/kg) Δu c v (T2 − T1 ) 1 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của α= = = q c p (T2 − T1 ) k quá trình đẳng áp: 6/ Biểu diễn quá trình đẳng áp trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.8
  9. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2.5.4 Quá trình đẳng nhiệt T = const 1/ PT biểu diễn quá T = const ⇒ p1v1 = p 2 v 2 trình đẳng nhiệt: 2/ Δu = cv (T2 − T1 ) = 0 (kJ/kg) Δi = c p (T2 − T1 ) = 0 (kJ/kg) dq Δq ⎛ v2 ⎞ ⎛ p1 ⎞ ds = ⇒ Δs = = R ln⎜⎜ ⎟⎟ = R ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ v1 ⎠ ⎝ p2 ⎠ p.9
  10. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 3/ Công giãn nở (nén) của quá trình đẳng nhiệt: Chú ý: v2 v2 RT ⎛ v2 ⎞ ⎛ p1 ⎞ RT = p1v1 w = ∫ pdv = ∫ dv = RT ln⎜⎜ ⎟⎟ = RT ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg) v1 v1 v ⎝ v1 ⎠ ⎝ p2 ⎠ = p2 v2 Công kỹ thuật của quá trình đẳng nhiệt: p2 p2 dp ⎛ p1 ⎞ ⎛ v2 ⎞ wKT = ∫ − vdp = ∫ − RT = RT ln⎜ ⎟ = RT ln⎜⎜ ⎜ ⎟ ⎟⎟ = w (kJ/kg) p1 p1 p ⎝ p2 ⎠ ⎝ v1 ⎠ 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đẳng nhiệt: ⎛ v2 ⎞ ⎛p ⎞ q = Δ u w w RT ⎜⎜ + = = ln ⎟⎟ = RT ln⎜⎜ 1 ⎟⎟ = T (s 2 − s1 ) (kJ/kg) ⎝ v1 ⎠ ⎝ p2 ⎠ p.10
  11. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 5/ Hệ số biến đổi năng lượng của quá trình đẳng nhiệt: Δu α= =0 q 6/ Biểu diễn quá trình đẳng nhiệt trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.11
  12. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2.5.5 Quá trình đoạn nhiệt Q = 0 Chú ý: 1/ PT biểu diễn quá q = 0 ⇒ pv k = const Số mũ cp trình đoạn nhiệt: ⇒ pv = p v k k k= 1 1 2 2 đoạn nhiệt cv 1 k −1 k p 2 ⎛ v1 ⎞ v ⎛p ⎞ k T2 ⎛ p 2 ⎞ k ⎛v ⎞ k −1 = ⎜⎜ ⎟⎟ ; 2 = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ; = ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ p1 ⎝ v 2 ⎠ v1 ⎝ p 2 ⎠ T1 ⎝ p1 ⎠ ⎝ v2 ⎠ 2/ Δu = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq ds = = 0 ⇒ Δ s = 0 ⇒ s 2 = s1 (kJ/kg.K) T p.12
  13. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 3/ Công giãn nở (nén) của quá trình đoạn nhiệt: v2 v2 dv - Từ định nghĩa: w = ∫ pdv = p v ∫ k k 1 1 (kJ/kg) v1 v1 v R p1v1 − p 2 v 2 w= (T1 − T2 ) = k −1 k −1 RT1 ⎡ ⎛ v1 ⎤ pv ⎡ ⎛v ⎤ k −1 k −1 ⎞ ⎞ hoặc: w = ⎢1 − ⎜⎜ ⎟⎟ ⎥ = 1 1 ⎢1 − ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎥ k − 1 ⎢ ⎝ v2 ⎠ ⎥⎦ k − 1 ⎢⎣ ⎝ v 2 ⎠ ⎥⎦ ⎣ ⎡ k −1 ⎤ ⎡ k −1 ⎤ RT1 ⎢ ⎛ p2 ⎞ k ⎥ p1v1 ⎢ ⎛ p2 ⎞ k ⎥ hoặc: w = 1 − ⎜ ⎟ = 1 − ⎜ ⎟ k − 1 ⎢ ⎜⎝ p1 ⎟⎠ ⎥ k − 1 ⎢ ⎜⎝ p1 ⎟⎠ ⎥ ⎢⎣ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎥⎦ - Từ ĐLNĐ 1: q = Δu + w = 0 ⇒ w = − Δu = cv (T1 − T2 ) * Công kỹ thuật của quá trình đoạn nhiệt: wKT = k w p.13
  14. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 4/ Nhiệt lượng tham gia trong quá trình đoạn nhiệt: q=0 Δu 5/ Hệ số biến đổi năng lượng: α= =∞ q 6/ Biểu diễn quá trình đoạn nhiệt trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.14
  15. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2.5.6 Quá trình đa biến c = const Chú ý: 1/ PT biểu diễn quá c = const ⇒ pv n = const Số mũ đa c − cp trình đa biến: ⇒ pv = p v n n n= 1 1 2 2 biến c − cv 1 n −1 n p 2 ⎛ v1 ⎞ v ⎛p ⎞ n T2 ⎛ p 2 ⎞ n ⎛ v1 ⎞ n −1 = ⎜⎜ ⎟⎟ ; 2 = ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ; = ⎜⎜ ⎟⎟ = ⎜⎜ ⎟⎟ p1 ⎝ v 2 ⎠ v1 ⎝ p 2 ⎠ T1 ⎝ p1 ⎠ ⎝ v2 ⎠ Nhận xét: quá trình đa biến là quá trình tổng quát với số mũ đa biến n−k n = (− ∞ ) ÷ (+ ∞ ) và nhiệt dung riêng c = c v n −1 + Khi n = ±∞ là quá trình đẳng tích với NDR cv + Khi n = 0 là quá trình đẳng áp với NDR cp + Khi n = 1 là quá trình đẳng nhiệt với NDR cT = ±∞ + Khi n = k là quá trình đoạn nhiệt với NDR c k = 0 p.15
  16. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 2/ Các công thức tính số mũ đa biến n p1 log p2 n= v log 2 v1 T2 log T1 hoặc: n −1 = v log 1 v2 T2 log n −1 T1 hoặc: n = p log 2 p1 p.16
  17. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 3/ Δu = cv (T2 − T1 ) (kJ/kg) Δi = c p (T2 − T1 ) (kJ/kg) dq c dT ⎛ T2 ⎞ ds = = ⇒ Δ s = c ln⎜⎜ ⎟⎟ (kJ/kg.K) T T ⎝ T1 ⎠ T2 v hoặc từ: dq = cv dT + pdv Δs = cv ln + R ln 2 T1 v1 T2 p hoặc từ: dq = c p dT − vdp Δs = c p ln − R ln 2 T1 p1 v2 p hoặc từ: pdv + vdp = RdT Δs = c p ln + cv ln 2 v1 p1 p.17
  18. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 4/ Công giãn nở (nén) của quá trình đa biến: v2 v2 dv - Từ định nghĩa: w = ∫ pdv = p v ∫ n n 1 1 (kJ/kg) v1 v1 v w= R (T1 − T2 ) = p1v1 − p 2 v2 n −1 n −1 RT1 ⎡ ⎛ v1 ⎤ pv ⎡ ⎛v ⎤ n −1 n −1 ⎞ ⎞ hoặc: w = ⎢1 − ⎜⎜ ⎟⎟ ⎥ = 1 1 ⎢1 − ⎜⎜ 1 ⎟⎟ ⎥ n − 1 ⎢ ⎝ v2 ⎠ ⎥⎦ n − 1 ⎢⎣ ⎝ v 2 ⎠ ⎥⎦ ⎣ ⎡ n −1 ⎤ ⎡ n −1 ⎤ RT1 ⎢ ⎛ p2 ⎞ n ⎥ p1v1 ⎢ ⎛ p2 ⎞ n ⎥ hoặc: w = 1 − ⎜ ⎟ = 1 − ⎜ ⎟ n − 1 ⎢ ⎜⎝ p1 ⎟⎠ ⎥ n − 1 ⎢ ⎜⎝ p1 ⎟⎠ ⎥ ⎢⎣ ⎥⎦ ⎢⎣ ⎥⎦ * Công kỹ thuật của quá trình đa biến: wKT = n w p.18
  19. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM 5/ Nhiệt lượng tham gia n−k q = c ΔT = cv ΔT (kJ/kg) trong quá trình đa biến: n −1 Δu cv (T2 − T1 ) n −1 6/ Hệ số biến đổi năng lượng: α = = = n−k q cv (T2 − T1 ) n − k n −1 7/ Biểu diễn quá trình đa biến trên đồ thị công p-v và đồ thị nhiệt T-s p.19
  20. Người soạn: TS. Hà anh Tùng 1/2009 ĐHBK tp HCM VD 2.13 sách “Nhiệt động lực học kỹ thuật” q? 1 kg không khí đẳng áp w? Hỏi Δu ? T1= 20 oC T2= 110 oC Δs ? Quá trình là đẳng áp do đó: q = c p (T2 − T1 ) w = R (T2 − T1 ) Δu = c v (T2 − T1 ) ⎛ T2 ⎞ Δs = c p ln⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ T1 ⎠ p.20
nguon tai.lieu . vn
Toán học Môi trường Vật lý Sinh học Địa Lý Hoá học Nông - Lâm - Ngư Cơ khí - Chế tạo máy Tiếng Anh phổ thông Khoa học ứng dụng Nông - Lâm Kiến thức tổng hợp Giáo dục học Xã hội học