Chương 3: Định Luật Nhiệt động I Và Các Quá Trình Cơ Bản Của Chất Khí

Có thể bạn quan tâm

Đăng ký
Đăng nhập
Liên hệ

TimTaiLieu.vn - Tài liệu, ebook, giáo trình, đồ án, luận văn

TimTaiLieu.vn - Thư viện tài liệu, ebook, đồ án, luận văn, tiểu luận, giáo trình, hướng dẫn tự học

Trang Chủ
Tài Liệu
Upload

Năng lượng - Chương 3: Định luật nhiệt động i và các quá trình cơ bản của chất khí

Định luật nhiệt động I 3.1.1. Nội dung và ý nghĩa Định luật nhiệt độngmột là định luậtbảo toàn và chuyển hoánănglượng ứngdụng trongphạm vi nhiệt. Nhiệtnăng có thể được chuyển hoá thành cácdạngnănglượng khác.Mộtlượng nhiệtnăngbị tiêu hao thìsẽ cómộtlượng xác địnhnănglượng khác được hình thành vàtổngnănglượng của hệthốngkhôngthay đổi. Định luật nhiệt động thứ nhất đềcậptới việc biến hóa giữa nhiệt và công và được đươc phát biểu: Nhiệt có thể có thể biến thành công và ngượclại côngcũng có thể biến thành nhiệt.

19 trang | Chia sẻ: tranhoai21 | Lượt xem: 3574 | Lượt tải: 0

Bạn đang xem nội dung tài liệu Năng lượng - Chương 3: Định luật nhiệt động i và các quá trình cơ bản của chất khí, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên 32 Chương 3 ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG I VÀ CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN CỦA CHẤT KHÍ 3.1. Định luật nhiệt động I 3.1.1. Nội dung và ý nghĩa Định luật nhiệt động một là định luật bảo toàn và chuyển hoá năng lượng ứng dụng trong phạm vi nhiệt. Nhiệt năng có thể được chuyển hoá thành các dạng năng lượng khác. Một lượng nhiệt năng bị tiêu hao thì sẽ có một lượng xác định năng lượng khác được hình thành và tổng năng lượng của hệ thống không thay đổi. Định luật nhiệt động thứ nhất đề cập tới việc biến hóa giữa nhiệt và công và được đươc phát biểu: Nhiệt có thể có thể biến thành công và ngược lại công cũng có thể biến thành nhiệt. 3.1.2. Phương trình định luật nhiệt động I a. Dạng tổng quát của phương trình định luật nhiệt động I Giả sử môi chất trong hệ nhận nhiệt lượng Q từ môi trường, lúc này năng lượng toàn phần của hệ sẽ biến đổi một lượng DW = W2 - W1 và hệ có thể sinh công ngoài Ln12 tác dụng tới môi trường. Từ nhận xét này và theo định luật bảo toàn và biến hóa năng lượng ta có phương trình cân bằng năng lượng như sau: Q = DW + Ln12 (3-1) q = Dw + ln12 (3-2) b. Phương tŕnh định luật nhiệt động I đối với hệ kín và hở v Đối với hệ kín: Theo các biểu thức (2-38) và (2-56) ta có: Dwk = Du và ln12 = l12 Thay vào (3-2) ta có: q = Du + l12 dq = du + vdp (3-3) Ta biết hệ kín: i = u + pv nên u = i - pv và du = di - pdv - vdp Thay vào (3-3) ta có: dq = di – vdp = di + dlkt (3-4) v Đối với hệ hở: Theo (2-40) ta có: Dwh = Di + 2 2 wD + g.Dh (3-5) Thay vào (3-2) ta có: PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 33 q = Di + 2 2 wD + g.Dh + ln12 Mặt khác kết hợp (2-57): lkt12 = ln12 + 2 2 wD + g.Dh Do đó: q = Di + lkt12 (3-6) dq = di + dlkt (3-7) Nếu bây giờ ta thay i = u + pv hay di = du + pdv + vdp vào (3-7) ta lại có biểu thức: dq = du + pdv + vdp - vdp = du + pdv dq = du + dlkt (3-8) Khi thay các quan hệ du = CvdT; di = CpdT vào (3-3) và (3-4) ta có dạng phương trình định luật nhiệt động I dùng cho cả hệ kín và hệ hở của khí lý tưởng. dq = CvdT + pdv (3-9) dq = CpdT - vdp (3-10) c. Phương trình định luật nhiệt động I cho dòng khí hoặc hơi chuyển động Dòng khí chuyển động trong các ống dẫn là một hệ hở khi không thực hiện công ngoài với môi trường (ln12 = 0). Từ đó phương trình định luật nhiệt động I theo (3-2) ta có: q = Dw = Di + 2 2 wD + g.Dh Ở đây: Dh = h2 - h1 là hiệu số giữa chiều cao so với mặt đất của đoạn ống khi ra và khi vào của dòng khí. Vì Dh thường là nhỏ cho nên biến đổi thế năng gDh cũng có giá trị rất nhỏ so với biến đổi động năng và entanpi và thường được bỏ qua gDh ≈ 0. Vậy phương trình định luật nhiệt động I cho dòng khí sẽ là: q = Dw = Di + 2 2 wD (3-11) dq = di + 2 2 d w æ ö ç ÷ è ø (3-12) d. Phương trình định luật nhiệt động I đối với các quá trình hỗn hợp Khi hỗn hợp các chất khí không thực hiện công đối với môi trường (ln = 0) và giả thiết rằng không trao đổi nhiệt với môi trường (dq = 0). Vậy từ dạng tổng quát của phương trình định luật nhiệt động I ta có: DW = 0 ; Wh1 = Wh2 = const (3-13) Ở đây: PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 34 Wh1 - năng lượng toàn phần của hệ trước khi xảy ra quá trình hỗn hợp; Wh2 - năng lượng toàn phần của hệ sau khi xảy ra quá trình hỗn hợp. 3.2. Quá trình hỗn hợp của khí 3.2.1. Hỗn hợp trong thể tích đă cho Giả sử cho một bình kín với thể tích V bên trong có một vách ngăn N (hình 3.1). Phía trái vách ngăn có chứa chất khí 1 có (p1, V1, T1); bên phải vách ngăn chứa khí 2 có ( p2, V2, T2). Khi bỏ vách ngăn, hai chất khí sẽ hỗn hợp vào nhau. Ở đây cần xác định nhiệt độ T, áp suất p của hỗn hợp khi đă biết thể tích V của hỗn hợp. Theo tính chất của hỗn hợp khí ta có: V = V1 + V2 G = G1 + G2 Ở đây: G - khối lượng của hỗn hợp khí; G1, G 2 - khối lượng của khí thành phần. Hệ nhiệt động trước khi xảy ra quá trình hỗn hợp gồm chất khí 1 và chất khí 2 trong bình là hệ kín, năng lượng toàn phần của hệ được biểu thị bằng nội năng: Wh1 = U1 + U2 Hệ nhiệt động sau khi xảy ra quá trình hỗn hợp là hỗn hợp khí cũng ở trong bình, năng lượng toàn phần của hệ là nội năng của nó: W2 = U Theo định luật nhiệt động I cho các quá trình hỗn hợp ta có: Wh1 = Wh2 U = U1 + U2 (3-14) Đối với khí lý tưởng, nếu quy ước nội năng của khí ở 0ºC bằng không thì nội năng ở nhiệt độ Ti nào đó sẽ là ui = Cvi Ti . Vậy từ (3-14) ta có: GCvT = G1Cv1T1 + G2Cv2T2 1 1 1 2 2 2+= v v v G C T G C TT GC = 1 1 1 2 2 2v v v g C T g C T C + Theo công thức (2-14) Cv = ∑giCvi , vậy ta có: T = 1 1 1 2 2 2v v v g C T g C T C + = 1 1 1 2 2 2 1 1 2 2 + + v v v v g C T g C T g C g C Tổng quát đối với hỗn hợp của n chất khí lý tưởng, ta có: Hình 3-1. Hỗn hợp trong thể tích đó cho N p1 V1 T1 p2 V2 T2 p V T PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 35 1 1 = = = å å n i vi i i n i vi i g C T T g C (3-15) Khi đă biết thể tích hỗn hợp V và nhiệt độ T tính theo (3-15) ta có thể xác định được áp suất p của hỗn hợp khí lý tưởng từ phương trình trạng thái: = GRTp V ; = å i iR g R = iGGå Ri , vậy GR = i iG Rå Ta có: p = T V (G1R1 + G2R2) và p = T V ( 1 1 1 p V T + 2 2 2 p V T ) Tổng quát đối với hỗn hợp n khí lý tưởng ta có: p = T V 1 n i i i i pV T= å (3-16) 3.2.2. Hỗn hợp theo dòng Hỗn hợp theo dòng được tạo thành khi ta nối ống dẫn các dòng khí thành phần vào một ống chung. Hệ nhiệt động trước khi xảy ra quá trình hỗn hợp gồm các dòng khí 1 và dòng khí 2 là hệ hở, năng lượng toàn phần của hệ được biểu thị bằng entanpi (bỏ qua động năng và thế năng của dòng khí). Lúc này ta có: Wh1 = I1 + I2 Hệ nhiệt động sau khi xảy ra quá trình hỗn hợp là dòng khí hỗn hợp (hệ hở), năng lượng toàn phần cũng được biểu thị bằng entanpi Wh2 = I Từ phương trình định luật nhiệt động I cho quá trình hỗn hợp ta có: Wh1 = Wh2 và I = I1 + I2 G.i = G1.i1 + G2.i2 và i = g1.i1 + g2i2 Tổng quát, khi có n dòng khí hỗn hợp ta có: å = = n 1i iiigi (3-17) Đối với khí lý tưởng, khi quy ước entanpi ở 0ºK bằng không (3-17) ta có: CpT = å = n i ipii TCg 1 (3-18) Hình 3-2. Hỗn hợp theo dòng PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 36 å å == pii n 1i ipii Cg TCg T (3-19) Khi biết áp suất và nhiệt độ tính theo (3-19) ta có thể tính được thể tích khi sử dụng phương trình trạng thái của khí lý tưởng đối với hỗn hợp: pV = GRT V = p T GR = å ii RGp T = å i ii T Vp p T (3-20) v Với khí thực (ví dụ hơi nước) ta có thể giải bài toán bằng đồ thị i-s: Thực tế là quá trình hỗn hợp là quá trình không thuận nghịch, nhưng khi giả thiết quá trình hỗn hợp đoạn nhiệt là thuận nghịch thì biểu thức biến đổi entropi sẽ bằng không: DS = 0 hay Sh1 = Sh2 S = S1 + S2 G.s = G1.s1 + G2.s2 và s = g1.s1 + g2 .s2 Tổng quát ta có: å = = n 1i iisgs (3-21) Vậy là nếu giả thiết quá trình hỗn hợp đoạn nhiệt là thuận nghịch thì trạng thái hỗn hợp trên đồ thị i-s (hình 3-3) thỏa mãn các đẳng thức (3-19) và (3-21) . Ta thấy trạng thái hỗn hợp 3 phải nằm trên đường hỗn hợp 1-2 và được chia theo tỷ lệ nghịch với g1 và g2 . Nghĩa là đoạn 1-3 và 3-2 phải thỏa mãn: 23 31 - - = 1 2 g g Khi biết điểm 3 là trạng thái của hỗn hợp, từ đồ thị i-s ta dễ dàng xác định được nhiệt độ, thể tích riêng và áp suất của hỗn hợp. Chứng minh điểm hỗn hợp 3 thỏa mãn (3-17) và (3- 21): Thật vậy, hai tam giác vuông 1b3 và 3a2 đồng dạng với nhau nên ta có: 3 2 b a = 13 32 - - hay 13 32 ss ss - - = 2 1 g g Từ đó: g1(s3 – s1) = g2(s2 – s3) (g1 + g2)s3 = g1s1 + g2s2 3 g2 b a g1 2 1 i2 i3 i1 i s s2 s3 s1 Hình 3-3. Đồ thị i-s quá trình hỗn hợp theo dòng theo dũng PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 37 s3 = g1s1 + g2s2 ; thỏa mãn (3-21) Cũng từ hai tam giác đồng dạng trên ta có: 13 32 - - = 1 3 b a hay 2 1 g g = 13 32 ii ii - - Từ đó ta cũng tìm được: i3 = g1i1 + g2i2 ; thỏa mãn (3-17) 3.2.3. Hỗn hợp khi nạp vào thể tích cố định Giả sử ta có một bình thể tích V trong đó có chứa sẵn một chất khí có khối lượng G1 ở áp suất p1 và nhiệt độ T1 (hình 3-4). Bây giờ qua đường ống dẫn ta nạp thêm vào bình dòng khí có khối lượng Gi , áp suất pi (pi > p1) và nhiệt độ Ti . Lúc này trong bình xảy ra quá trình hỗn hợp, ta cần xác định nhiệt độ T và áp suất p của hỗn hợp. Hệ nhiệt động trước khi xảy ra quá trình hỗn hợp gồm khối khí có trong bình (hệ kín) và dòng khí nạp thêm vào (hệ hở). Vậy năng lượng toàn phần của hệ trước khi xảy ra quá quá trình hỗn hợp là: Wh1 = U1 + Ii Sau khi hỗn hợp, hỗn hợp khí trong bình là hệ kín với năng lượng toàn phần là nội năng U. Vậy ta có: Wh2 = U Từ phương trình định luật nhiệt động I cho quá trình hỗn hợp ta có: Wh1 = Wh2 và U = U1 + Ii Gu = G1u1 + Giii và u = g1u1 + giii Tổng quát, khi nạp vào bình từ 2 đến n+1 dòng khí ta có: u = g1u1 + å + = 1 2 n i ipii TCg (3-22) Mặt khác Cv = å viiCg Vậy ta có: å å + = + = Vii 1n 2i ipii11v1 Cg TCgTCg T (3-23) Khi biết nhiệt độ T và thể tích V, ta có thể tìm được áp suất p của hỗn hợp khí lý tưởng từ phương trình trạng thái: pV = GRT P1 G1 T1 pi Gi Ti p T V Hình 3-4. Hỗn hợp khi nạp vào thể tích cố định PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 38 p = V T GR = å ii RGV T = å i ii T Vp V T (3-24) 3.3. Các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng 3.3.1. Khái niệm quá trình nhiệt động Quá trình nhiệt động là quá trình biến đổi liên tục của các thông số trạng thái từ trạng thái cân bằng này sang một trạng thái cân bằng khác theo một quá trình nào đó. 3.3.2. Các giả thiết khi nghiên cứu quá trình nhiệt động - Môi chất là 1 kg khí lý tưởng - Quá trình là quá trình thuận nghịch: đó là những quá trình chỉ gồm những trạng thái cân bằng, khi tiến hành theo chiều thuận và tiến hành ngược trở lại thì hệ và môi trường là không đổi. + Quá trình thuận nghịch là quá trình trong đó môi chất biến đổi qua các trạng thái đều là các trạng thái cân bằng. + Trạng thái cân bằng là trạng thái trong đó các thông số trạng thái của hệ thống phân bố đồng đều trong toàn bộ hệ thống và cân bằng với môi trường. 3.3.3. Xét quá trình tổng quát đa biến Quá trình đa biến là một quá trình tổng quát của khí lý tưởng, trạng thái thay đổi theo một quy luật bất kỳ. Phương trình biểu diễn quá trình đa biến: Dựa vào biểu thức của định luật nhiệt động I đq = Cv.dT + p.dv đq = Cp.dT - v.dp Giả sử nhiệt dung riêng của quá trình đa biến là Cn ta có: đq = CndT (3-25) Ta có: CndT = Cv.dT + p.dv CndT. = Cp.dT - v.dp (Cn - Cp).dT = - v.dp (Cn - Cv).dT = p.dv Chia phương trình trên cho phương trình dưới ta có: pdv vdp CC CC vn pn -= - - (3-26) Đặt: vn pn CC CC n - - = (3-27) Ta có: npdv+vdp=0; đây là phương trình vi phân biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số trong quá trình đa biến. Giải phương trình vi phân này ta có phương trình biểu diễn quá trình đa biến. Để giải phương trình trên ta tiến hành phân ly biến số ta có: 0 p dp v dvn =+ Tích phân hai vế, rút gọn: pvn = const ; n được gọi là số mũ đa biến (3-28) Từ biểu thức số mũ đa biến n ta có thể xác định được nhiệt dung riêng của quá trình đa biến: 1n knCC vn - - = Ứng với mỗi giá trị của n ta có một quá trình nhiệt động cụ thể và tìm được biểu thức nhiệt dung riêng của quá trình đó. PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 39 Quan hệ giữa các thông số của quá trình suy ra từ phương trình của quá trình như sau: 1 2 p p = n 2 1 v v ÷÷ ø ö çç è æ ; 1 2 v v = n 1 2 1 p p ÷÷ ø ö çç è æ (3-29) Để tìm quan hệ giữa nhiệt độ và áp suất hoặc thể tích, ta sử dụng phương trình trạng thái: p1v1 = RT1 và p2v2 = RT2 , suy ra 1 2 T T = 1 2 p p . 1 2 v v = 1 2 p p . n 1 2 1 p p ÷÷ ø ö çç è æ Vậy 1 2 T T = n 1n 1 2 p p - ÷÷ ø ö çç è æ = 1n 2 1 v v - ÷÷ ø ö çç è æ (3-30) Công thay đổi thể tích của quá trình đa biến có thể tìm từ quan hệ dl = pdv khi rút pvn = p1v1 thế vào lấy tích phân từ v1 đến v2, qua biến đổi cuối cùng ta có: l12 = ò 2 1 v v n n 11 dv v vp = p1v1n dvv 2 1 v v nò - = 1n vp n11 - (v11-n – v21-n) = 1n vp 11 - ( 1- n1 1 2 v v - ÷÷ ø ö çç è æ ) l12 = 1n pv1 - (1 – 1n 2 1 v v - ÷÷ ø ö çç è æ ) = 1n pv1 - (1 – n 1n 1 2 p p - ÷÷ ø ö çç è æ ) Công kỹ thuật của quá trình đa biến: dlkt = ndl lkt12 = 1n vpn 11 - (1 – n 1n 1 2 p p - ÷÷ ø ö çç è æ ) Nhiệt dung riêng của quá trình đa biến Cn có thể tìm được: Cn = Cv. 1n kn - - (3-31) Lượng nhiệt trao đổi với môi trường trong quá trình đa biến: dq = CndT hay q = Cn(T2 – T1) (3-32) hoặc q = Du + l12 và q = Di + lkt12 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 40 Độ biến thiên entrôpi của quá trình đa biến sẽ là: ds = T dq = T dTCn , suy ra Ds = s2 – s1 = Cnln 1 2 T T (3-33) 3.3.4. Một số quá trình nhiệt động cơ bản a. Quá trình đẳng áp Khái niệm : Quá trình đẳng áp là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện áp suất không đổi. p = const Từ phương trình p.vn = const, với n = 0 ta có p = const. Vậy với n = 0 ta có quá trình đẳng áp. Quan hệ giữa các thông số : Áp dụng phương trình trạng thái: pv = RT Trạng thái 1: p1.v1 = R.T1 Trạng thái 2: p2.v2 = R.T2 Với p1 = p2 = const chia hai phương trình cho nhau ta có: 1 2 1 2 v v T T = (3-34) (Trong quá trình đẳng áp thể tích tỷ lệ thuận với nhiệt độ T) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-v và T-s: Để có đường đẳng áp trên đồ thị T-s ta cũng phải vẽ từng điểm một theo các hàm T =f(s)p=const. Đường đẳng áp là tập hợp những đường cong lôgarit có bề lồi quay về phía trục hoành, đường biểu diễn càng xa trục tung có trị số càng nhỏ: pa > pb > pc. Xác định độ biến thiên nội năng, công, nhiệt lượng của quá trình: + Độ biến thiên nội năng: Với mọi quá trình ta có: du = CvdT Với quá trình 1-2: Du = CvDT = Cv(T2 - T1) = Cv(t2 - t1); [kJ/kg] (3-35) + Công của quá trình: - Công thay đổi thể tích của quá trình: 2 1 p p1 = p2 v1 v2 v T T2 T1 s1 s2 s lgn 1 2 Hình 3-5 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 41 ò= 2 1 gn dv.pl ; [J/kg] = 10 -3.p(v2 - v1); [kJ/kg] (3-36) - Công kỹ thuật của quá trình: 0dp.vl 2 1 kt =-= ò (3-37) + Nhiệt lượng của quá trình; quá trình đẳng áp có nhiệt dung riêng là Cp cho nên ta có: đq = CpdT và q = CpDt = CpDT = Cp(T2 - T1) = Cp(t2 - t1); [kJ/kg]. Áp dụng định luật nhiệt động 1: q = Du + lgn = CvDT + p(v2 - v1) suy ra CpDT = CvDT + R.DT (3-38) Ta suy ra: Cp = Cv + R ; Cp - Cv = R ; đây chính là công thức Mayer . Như vậy, áp dụng định luật nhiệt động 1 vào quá trình đẳng áp ta đã chứng minh được công thức Mayer. b. Quá trình đẳng tích Khái niệm : Quá trình đẳng tích là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện thể tích không đổi : v = const. Với n = ¥ ta có quá trình đẳng tích. Áp dụng phương trình trạng thái: pv = RT Với trạng thái 1: p1.v1 = R.T1 Với trạng thái 2: p2.v2 = R.T2 Với v1 = v2 = const chia hai phương trình cho nhau ta có: 1 2 1 2 p p T T = (3-39) (Trong quá trình đẳng tích áp suất tỷ lệ thuận với nhiệt độ T) Biểu diễn quá trình trên đồ thị p-v và T-s : Ta xét quá trình 1-2 Trên đồ thị p-v đường v = const là tập hợp các đường thẳng song song với trục tung. Từ đồ thị ta thấy ngay công thay đổi thể tích lgn = 0. Để biểu diễn đường v = const trên đồ thị T-s người ta phải vẽ từng điểm theo các hàm T = f(s)v=const. Đặc điểm v = const trên đồ thị T-s là đường cong logarit có độ dốc cao, quay bề lồi về phía trục hoành, đường biểu diễn càng xa trục tung có giá trị càng lớn; va < vb < vc. Xác định độ biến thiên nội năng, công, nhiệt lượng của quá trình : + Độ biến thiên nội năng; với mọi quá trình ta có: du = CvdT Hình 3-6 v1= v2 v 2 1 s2 s1 s 1 2 lkt q p p1 p2 T T1 T2 PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 42 Với quá trình 1-2: Du = CvDT = Cv(T2 - T1) = Cv(t2 - t1); [kJ/kg] (3-40) + Công của quá trình: - Công thay đổi thể tích của quá trình: ò == 2 1 gn 0dv.pl (vì quá trình v = const có dv = 0) (3-41) - Công kỹ thuật của quá trình: )pp(vdp.vl 12 2 1 kt --=-= ò ; [J/kg] (3-42) + Nhiệt lượng của quá trình; quá trình đẳng tích có nhiệt dung riêng là Cv cho nên ta có: đq = CvdT và q = Cv(T2 - T1) = Cv(t2 - t1); [kJ/kg] (3-43) Mặt khác theo định luật nhiệt động 1: q = Du + lgn = Du = Cv(T2 - T1) (3-44) + Nhận xét: Trong quá trình đẳng tích nhiệt lượng của quá trình hoàn toàn dùng để thay đổi nội năng. c. Quá trình đẳng nhiệt Khái niệm: Quá trình đẳng nhiệt là quá trình nhiệt động được tiến hành trong điều kiện nhiệt độ không đổi: T=const. Áp dụng phương trình trạng thái: pv = RT Trạng thái 1: p1.v1 = R.T1 Trạng thái 2: p2.v2 = R.T2 Trạng thái n: pn.vn = R.Tn Vì T1 = T2 = ... =Tn cho nên p1.v1 = p2.v2 = = pn.vn = const. Vậy phương trình biểu diễn quá trình đẳng nhiệt là: pv = const. (Từ phương trình pvn = const với n = 1 ta có quá trình đẳng nhiệt) Quan hệ giữa các thông số : Từ phương trình pv = const ta có: p1.v1 = p2.v2 suy ra 2 1 p 2 v v p p = ; (3-45) (Vậy trong quá trình đẳng nhiệt áp suất và thể tích tỷ lệ nghịch với nhau). Biểu diễn quá trình trên đồ thị p -v và T –s : Trên đồ thị p-v đường T=const được biểu diễn bằng đường cong hypecbol đối xứng. Trên đồ thị T-s đường T=const là đường thẳng song song với trục hoành. Xác định độ biến thiên nội năng, công, nhiệt lượng của quá trình : + Độ biến thiên nội năng; với mọi quá trình ta có: du = CvdT p p1 p2 T1 = T2 T s1 s2 s v1 v2 v 2 1 1 2 Hình 3-7 lgn q PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 43 Với quá trình đẳng nhiệt 1-2 của khí lý tưởng: Du = 0 + Công của quá trình: - Công thay đổi thể tích của quá trình: ò= 2 1 gn dv.pl ; [J/kg]. Trong quá trình đẳng nhiệt p luôn thay đổi. Từ công thức pv = const ta có pv = p1v1 suy ra v vp p 11= . Thay trị số p vào biểu thức xác định công ta có: 2 1 1 2 2 1 2 1 11gn p plnRT v vlnRT v dv.vpdv.pl ==== ò ò ; [J/kg] (3-46) (Trong quá trình đẳng nhiệt ta có thể thay 2 1 p 2 v v p p = ) - Công kỹ thuật của quá trình: Trong quá trình đẳng nhiệt p1v1 = p2v2 nghĩa là công lưu động bằng không cho nên công kỹ thuật bằng công thay đổi thể tích. + Nhiệt lượng của quá trình: Theo định luật nhiệt động 1 ta có: q = Du + lgn Với khí lý tưởng khi T = const thì Du = 0. Vì vậy: 2 1 1 2 2 1 2 1 11gnkt12 p plnRT v vlnRT v dv.vpdv.pllq ====== ò ò ;[J/kg]. (3-47) Mặt khác ta có T đqds = cho nên đq = Tds. Vậy: q = T.Ds = T.(s2 - s1); [kJ/kg] (3-48) d. Quá trình đoạn nhiệt Khái niệm: Quá trình đoạn nhiệt là quá trình thay đổi trạng thái một cách liên tục trong điều kiện không trao đổi nhiệt với môi trường. q = 0 thì đq = 0; đq=CndT = 0 dẫn đến Cn=0. Ta cũng có: đq=Tds =0 nên ds =0 và s = const. Quá trình đoạn nhiệt có entropi không đổi. Để xây dựng phương trình biểu diễn quá trình đoạn nhiệt ta dựa vào định luật nhiệt động 1: đq = Cv.dT + p.dv đq = Cp.dT - v.dp Vì quá trình đoạn nhiệt có đq = 0 cho nên ta có: Cv.dT + p.dv = 0 Cp.dT - v.dp = 0 Cv.dT = - p.dv (a) Cp.dT = v.dp (b) Chia (b) cho (a) ta được dv dp. p v C C v p -= cho nên ta có: 0 dv dp. p vk =+ PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version 44 Giải phương trình vi phân trên ta được: lnvk + lnp = const lnpvk = Tài liệu liên quan

Tìm hiểu về Phổ phân tử
38 trang | Lượt xem: 1327 | Lượt tải: 0
Nghiên cứu quy trình công nghệ sấy ớt. Tính toán, thiết kế máy sấy bơm nhiệt năng suất 200 kg/mẻ
112 trang | Lượt xem: 2247 | Lượt tải: 2
Trang trại gió Phú Lạc Kinh nghiệm từ tỉnh Bình Thuận
12 trang | Lượt xem: 2098 | Lượt tải: 4
Năng lượng tái tạo tại Việt Nam
14 trang | Lượt xem: 1608 | Lượt tải: 0
Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả qua một số môn học và hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp ở trường phổ thông
54 trang | Lượt xem: 1646 | Lượt tải: 0
Vũ trụ và hệ mặt trời
14 trang | Lượt xem: 1790 | Lượt tải: 0
Pressurized Water Reactor Systems
24 trang | Lượt xem: 1294 | Lượt tải: 1
Phân tích tài chính dự án đầu tư
67 trang | Lượt xem: 1372 | Lượt tải: 1
Biến đổi năng lượng điện cơ
7 trang | Lượt xem: 2123 | Lượt tải: 0
Tiết kiệm điện năng
47 trang | Lượt xem: 1910 | Lượt tải: 1