Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật: Chương 3 - TS. Nguyễn Minh Phú

Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 3: MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH NÑ CUÛA KLT CHƯƠNG 3 MỘT SỐ QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG 1. KHÁI QUÁT Các quá trình nhiệt động cơ bản gồm: - Quá trình đẳng tích: v = const - Quá trình đẳng áp: p = const - Quá trình đẳng nhiệt: T = const - Quá trình đoạn nhiệt: là quá trình không trao đổi nhiệt lượng giữa chất môi giới và môi trường: q =T.ds=0s =const - Quá trình đa biến: Không có thông số nào giữ không đổi. Những nội dung nghiên cứu các quá trình trên gồm: - Viết phương trình đặc trưng, vẽ đồ p-v. - Thiết lập mối quan hệ giữa các thông số đầu và cuối của quá trình. - Tính Δu, Δs,w, q CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -1- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 3: MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH NÑ CUÛA KLT 2. PHƯƠNG TRÌNH ĐẶC TRƯNG Xét quá trình đa biến Theo định luật nhiệt động thứ nhất: q = cpdT−vdp q = cvdT+ pdv cdT= cpdT−vdp cdT= cvdT+ pdv (c−cp )dT= −vdp (c−cv )dT= pdv Lập tỷ số c−cv = − pdv Đặt n = c−cp , n gọi là số mũ đa biến (n∈) v  n = −vdp  vdp+n.pdv= 0 chia 2 vế cho tích số pv ta được: dp +n dv = 0 Lấy tích phân 2 vế được: lnp + nlnv = const  lnp + lnvn = const  ln(p.vn) = const hay p.vn = const Chứng minh tương tự đối với quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch (q = 0) 0 = cpdT−vdp 0 = cvdT+ pdv CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -2- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 3: MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH NÑ CUÛA KLT Lập tỷ số cv = − pdv Đặt k = cp , k > 1 do di > du v … p.vk = const Nhận xét: - Quá trình đoạn nhiệt thuận nghịch là trường họp đặc biệt của quá trình đa biến khi n = k - Khi n = 1 thì pv = RT = const quá trình đẳng nhiệt - Khi n = 0 thì p = const quá trình đẳng áp - Khi n = c−cp =thì c = cv quá trình đẳng tích v 3. ĐỒ THỊ p – v VÀ T – s p T n = 1 n = k v s 4. THIẾT LẬP MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀ CUỐI CỦA QUÁ TRÌNH Phöông trình toång quaùt p.vn = const Hay p1v1 = p2v2 CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -3- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 3: MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH NÑ CUÛA KLT Keát hôïp vôùi phöông trình traïng thaùi khí lyù töôûng pv = RT ta tìm ñöôïc caùc quan heä: n−1 T p  n T  p1  n−1 2 =  v1  5. LƯỢNG BIẾN ĐỔI ENTRÔPI, ENTANPI, NỘI NĂNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG TRAO ĐỔI GIỮA CHẤT MÔI GIỚI VÀ MÔI TRƯỜNG. 5.1. LƯỢNG BIẾN ĐỔI ENTRÔPI Đối với quá trình thuận nghịch: ds= q = du+w = cvdT+ pdv (di−pdv−vdp)+ pdv cpdT−vdp T T vì di = du + d(pv) ds= cv dT +R dv = cp dT −R dp (3) Lấy tích phaân 2 veá ta ñöôïc ds= cv dT +R dv = cp dT −R dp 1 1 1  Δs = cv ln T2 +Rln v2 = cp ln T2 −Rln p2 1 1 1 1 Caùc coâng thöùc Δs khaùc: pv = RT pdv + vdp = RdT Chia 2 veá cho pv ñöôïc: dv + dp = dT thay vaøo (3) ñöôïc CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -4- Baøi giaûng Nhieät ñoäng hoïc kyõ thuaät CHÖÔNG 3: MOÄT SOÁ QUAÙ TRÌNH NÑ CUÛA KLT  ds= cv dv+ dp+Rdv = cv dp+(cv +R)dv = cv dp+cp dv  Δs= cv lnp2 +cp lnv2 1 1 Vì i = u + pv = u + RT di = du + RdT di = du +R cp = cv + R Hay ds= q = cdT  Δs= cln T 2 5.2. LƯỢNG BIẾN ĐỔI ENTANPI cp = di  Δi = cp (t2 −t1) 5.3. LƯỢNG BIẾN ĐỔI NỘI NĂNG cv = du  Δu = cv (t2 −t1) 5.4. CÔNG a) Công thay đổi thể tích (hệ kín) 2 w = pdv 1 Do p1vn = pvn  p = p1v1 Nên w = p1v1 2 dv = p1v1 1−n 1  = p1v1 v1−1−n1−n = p2 1−n 1v1 (4) Các công thức biến đổi khác: Từ (4) thay pv = RT vào ta được: w =1−n (t2 −t1) CBGD: TS. NGUYEÃN MINH PHUÙ -5- ... - tailieumienphi.vn