O slideshow foi denunciado.
Utilizamos seu perfil e dados de atividades no LinkedIn para personalizar e exibir anúncios mais relevantes. Altere suas preferências de anúncios quando desejar.
HIỆU SUẤT
TRONG CÁC CHU TRÌNH

NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Nguyễn Đình Tấn
Ta xét quá trình biến đổi trạng thái của một khối
khí lí...
VD 3
Cho một máy nhiệt hoạt động theo chu trình gồm
các quá trình: đẳng nhiệt 1-2, đẳng tích 2-3 và
đoạn nhiệt 3-1 (Hình 3...
Hình 6

3
2U0
U0 = 2p0V1  V1 = 3p
0

3
4U0
4U0 = 22p0V3  V3 = 3p = 2V1
0

Các quá trình:
p0
1-2: Đường thẳng có phương t...
3
= A + p3(V3 - V1) + 2nR(T2 - T1)
= 6nRT1
Hiệu suất thực của chu trình
1
nRT1
A 2
1
H = Q = 6nRT = 12 = 0,83%
1
1
Hiệu su...
Próximos SlideShares
Carregando em…5
×

de

Chu trình nhiệt động lực học vật lí Slide 1 Chu trình nhiệt động lực học vật lí Slide 2 Chu trình nhiệt động lực học vật lí Slide 3 Chu trình nhiệt động lực học vật lí Slide 4
Próximos SlideShares
Đề thi trắc nghiệm Xác suất thống kê có lời giải
Avançar

27 gostaram

Compartilhar

Chu trình nhiệt động lực học vật lí

Chu trình nhiệt động lực học vật rắn bòi dưỡng học sinh giỏi
DOWNLOAD :http://www.xn--tiliuminph123-pdb8rk518b4a.vn/2013/12/chu-trinh-ong-nhiet-hoc.html

Audiolivros relacionados

Gratuito durante 30 dias do Scribd

Ver tudo

Chu trình nhiệt động lực học vật lí

  1. 1. HIỆU SUẤT TRONG CÁC CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC Nguyễn Đình Tấn Ta xét quá trình biến đổi trạng thái của một khối khí lí tưởng (tác nhân). Quá trình khép kín gọi là một chu trình. Theo nguyên lí I: ΔU = Q - A’ Do tác nhân trở về trạng thái ban đầu nên không có sự thay đổi nội năng, ΔU = 0, suy ra tổng đại số nhiệt lượng cung cấp cho tác nhân Q bằng công A’ mà tác nhân thực hiện. Q = A’ Trong đó công A’ do tác nhân thực hiện được tính bằng diện tích hình giới hạn bởi chu trình trong hệ tọa độ pV. A’ > 0 nếu chu trình biến đổi theo chiều kim đồng hồ, A’ < 0 nếu chu trình biến đổi theo chiều ngược lại. Nhiệt lượng Q là hiệu độ lớn nhiệt lượng cung cấp cho tác nhân với độ lớn nhiệt lượng mà tác nhân truyền ra ngoài Q = Q1 - Q2 Hiệu suất của chu trình A Q1 - Q2 Q2 H=Q = Q =1-Q 1 1 1 Để tính hiệu suất, ta phải xác định được trong chu trình, quá trình nào tác nhân nhận nhiệt lượng Q1, quá trình nào tỏa nhiệt lượng Q2: + Áp dụng nguyên lí I cho từng quá trình Q = ΔU + A’ + Dựa vào tính chất của quá trình để xác định dấu của Q. Nếu Q > 0, quá trình nhận nhiệt lượng, nếu Q < 0, quá trình thu nhiệt lượng. Độ biến thiên nội năng được tính bằng công thức: 3 3 ΔU = 2nR.ΔT = 2(p2V2 - p1V1) khí đơn nguyên tử 5 5 ΔU = 2nR.ΔT = 2(p2V2 - p1V1) lưỡng nguyên tử VD 1 Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi theo chu trinh như hình 1. Tính hiệu suất của chu trình. Giải Hình vẽ cho ta thấy dễ dàng tính công mà khối khí thực hiện trong chu trình 1 1 A = 2(2p0 – p0)(2V0 – V0) = 2p0V0 Ta xét từng quá trình để xác định Q1 và Q2 + Quá trình 1-2 Đẳng tích, công A12’ = 0, áp suất tăng suy ra nhiệt 3 độ tăng và Q12 = ΔU12 = 2p0V0 > 0 + Quá trình 2-3 Đẳng áp Q23 = A23’ + ΔU23 = 2p0V0 + 3p0V0 = 5p0V0 13 Q1 = Q12 + Q23 = 2 p0V0 Hiệu suất 1 pV A 2 0 0 1 H = Q = 13 = 13 = 7,7% 1 2 p0V0 VD 2 Hình 2 biểu diễn một chu trình biến đổi của một lượng khí lí tưởng đơn nguyên tử. Các quá trình 1-2 và 3-4 là đoạn nhiệt, 2- 3 là quá trình đẳng áp còn 4-1 là quá trình đẳng tích. Nhiệt độ tại các điểm 1, 2, 3, 4 trên đồ thị lần lượt là T1, T2, T3, T4. Tính hiệu suất của chu trình. Hình 2 Giải Các quá trình đoạn nhiệt khối khí không trao đổi nhiệt với bên ngoài nên Q12 = Q34 = 0 Quá trình 2-3 đẳng áp, giãn nở, khí nhận nhiệt lượng Q1 = Q23 = ΔU23 + A23’ 3 = 2nR(T3 - T2) + p2(V3 – V2) 3 = 2nR(T3 - T2) + nR(T3 - T2) 5 = 2nR(T3 - T2) Quá trình 4-1 đẳng tích, áp suất giảm, khí nhận nhiệt lượng có độ lớn 3 Q2 = Q14 = ΔU14 = nR(T4 - T1) 2 Hiệu suất Q2 3(T4 - T1) H = 1 - Q = 1 - 5(T - T ) 1 3 2
  2. 2. VD 3 Cho một máy nhiệt hoạt động theo chu trình gồm các quá trình: đẳng nhiệt 1-2, đẳng tích 2-3 và đoạn nhiệt 3-1 (Hình 3). Hiệu suất của máy nhiệt này là H và hiệu nhiệt độ cực đại và cực tiểu của khí trong chu trình bằng T. Biết rằng chất công tác trong máy nhiệt này là n mol khí lý tưởng đơn nguyên tử. Hãy xác định công mà khối khí đó thực hiện trong quá trình đẳng nhiệt. Hình 3 Giải Quá trình 1-2 là đẳng nhiệt ΔU12 = 0, nhiệt lượng khí nhận vào bằng công mà nó thực hiện Q1 = Q12 = A12’ Quá trình 2-3 là đẳng tích A23 = 0, nhiệt lượng khí tỏa ra bằng độ biến thiên nội năng, độ lớn: 3 Q2 = Q23 = ΔU23 = 2nR(T2 - T3) Từ hình vẽ ta thấy T1 = T2 = Tmax, T3 = Tmin hay T2 – T3 = 3 Q2 = 2nR.ΔT Hiệu suất 3 2nRΔT Q2 H=1-Q =1- A ' 1 12 1,5nRΔT  A12’ = 1 - H VD 4 Hình 4 biểu diễn hai chu trình biến đổi của một khối khí lí tưởng. Chu trình 1-3-4-1 có hiệu suất H1, chu trình 1-2-3-4-1 có hiệu suất H’ bằng bao nhiêu? Hình 4 Giải Xét chu trình 1-3-4-1 Nhiệt lượng thu vào Q1 = Q13 = A13’ + (U3 - U1) Với A13’ = A + p1(V4 - V1), A là công của chu trình 1-3-4-1 A A H’ = Q = A + p (V - V ) + U - U 1 1 4 1 3 1 Xét chu trình 1-2-3-4-1 Nhiệt lượng thu vào Q1’ = Q12 + Q23 = U2 - U1 + U3 - U2 + 2A + p1(V4 - V1) = 2A + p1(V4 - V1) + U3 - U1 2A 2A H’ = Q ' = 2A + p (V - V ) + U - U 1 1 4 1 3 1 Kết hợp giữa H và H’ suy ra 2H H’ = H + 1 VD 5 Hình 5 biểu diễn một chu trình biến đổi của 3 mol khí lí tưởng đơn nguyên tử. Các quá trình 1-2, 2-3, 3-1 lần lượt là các quá trình đẳng tích, đoạn nhiệt, đẳng áp. Nhiệt lượng khối khí thu vào trong chu trình là Q1 = 300 J, hiệu giữa nhiệt độ ở trạng thái 2 và nhiệt độ ở trạng thái 3 là ΔT = 40 K. Tính hiệu suất của chu trình. Hình 5 Giải Nhiệt lượng thu vào Q1 trong quá trình 1-2 và nhiệt lượng tỏa ra Q2 trong quá trình 3-1 lần lượt : 3 Q1 = U2 - U1 = 2(p2V2 - p1V1) Q2 = Q13 = p1(V3 - V1) + U3 - U1 3 5 = p3V3 - p1V1 + 2(p3V3 - p1V1) = 2(p3V3 - p1V1) Phương trình trạng thái tại hai trạng thái 2 và 3: p2V2 = nRT2 và p3V3 = nRT3 p2V2 - p3V3 = nR(T2 - T3) = nRΔT Từ các biểu thức Q1, Q2 suy ra 2 2 Q1 - 5Q2 = p2V2 - p3V3 = nRΔT 3 5 5  Q2 = 3Q1 - 2nRΔT Hiệu suất 5 5 3Q1 - 2nRΔT Q2 H=1-Q =1= 16% Q1 1 VD 6 Hình 6 biểu diễn chu trình biến đổi của một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử trong hệ tọa độ áp suất p – nội năng U. Tính hiệu suất của chu trình. Giải Ta chuyển sang hệ tọa độ p-V Trước hết là xác định các giá trị thể tích của các trạng thái :
  3. 3. Hình 6 3 2U0 U0 = 2p0V1  V1 = 3p 0 3 4U0 4U0 = 22p0V3  V3 = 3p = 2V1 0 Các quá trình: p0 1-2: Đường thẳng có phương trình p = U U 0 p0 3 Hay p = U 2pV  V = V1 = hằng số (đẳng tích, 0 áp suất tăng từ p0 đến 2p0) 2-3: Đẳng áp nội năng tăng tức là nhiệt độ tăng 3-4: Đẳng tích, áp suất giảm từ 2p0 đến p0. 4-1: Đẳng áp, nhiệt độ giảm. Hình 7 Giải Xét chu trình 1-2-4-1 Q1 = Q12 + Q41 Q2 = Q42 Q2 Q42 H1 = 1 - Q = 1 - Q + Q 1 12 14 Chu trình 2-3-4-2, một cách tương tự, nhiệt lượng thu vào trong quá trình 4-2, thu vào trong quá trình 2-3 và 3-4 Q32 + Q43 H2 = 1 - Q 42 Với chu trình 1-2-3-4-1, nhiệt lượng thu vào trong các quá trình 1-2 và 4-1, tỏa ra trong các quá trình 2-3 và 3-4 Q12 + Q41 H=1-Q +Q 32 43 Dễ dàng nhận thấy 1 - H = (1 - H1)(1 - H2)  H = H1 + H2 - H1H2 VD 8 Một khối khí lí tưởng đơn nguyên tử biến đổi trạng thái theo chu trình như hình 9. Tỉ số giữa nhiệt độ tuyệt đối cực đại và nhiệt độ tuyệt đối cực tiểu trong chu trình là 4. Hiệu suất tối đa (hiệu suất lí tưởng) gấp bao nhiêu lần hiệu suất thực của chu trình? 2 Công khối khí thực hiện A = p0V1 = 3U0 Nhiệt lượng thu vào 4 Q1 = Q12 + Q23 = U2 - U1 + U3 - U2 + 3U0 13 = 3 U0 Hiệu suất H= A 2 = = 15,38% Q1 13 VD 7 Cho hiệu suất của chu trình 1-2-4-1 bằng H1 và của chu trình 2-3-4-2 bằng H2 (hình 8). Hãy xác định hiệu suất của chu trình 1-2-3-4-1, biết rằng các quá trình 4-1, 2-3 là đẳng tích, quá trình 3-4 là đẳng áp, còn trong các quá trình 1-2; 2-4 áp suất p phụ thuộc tuyến tính vào thể tích V. Các qúa trình nói trên đều được thực hiện theo chiều kim đồng hồ. Biết rằng chất công tác ở đây là khí lý tưởng. Hình 8 Hình 9 Giải Nhiệt độ tuyệt đối cực đại là T2, nhiệt độ tuyệt đối cực tiểu là T1 T2 = 4T1 Công mà khối khí thực hiện trong một chu trình 1 A = 2(p2 - p3)(V3 - V1) Các trạng thái 1 và 2 nằm trên một đường thẳng đi qua gốc tọa độ nên p1 p2 p2 p2 - p1 V1 = V2 = V3 = V3 - V1 Mặt khác p1V1 p2V2 p2V2 T1 = T2 = 4T1  4p1V1 = p2V2 Kết hợp lại ta được p2 = 2p1 = 2p3 và V3 = 2V1 1 V3 1  A = 2p3 2 = 2nRT1 Nhiệt lượng khí thu vào có độ lớn Q1 = Q12 = A12’ + ΔU12
  4. 4. 3 = A + p3(V3 - V1) + 2nR(T2 - T1) = 6nRT1 Hiệu suất thực của chu trình 1 nRT1 A 2 1 H = Q = 6nRT = 12 = 0,83% 1 1 Hiệu suất cực đại T1 3 Hmax = 1 - T = 4 2 Hmax 3/4  H = 1/12 = 9 Bài tập Xác định hiệu suất của chu trình ABCA được mô tả ở hình 10. Hình 10
  • tienphungsp

    Sep. 16, 2021
  • ManaMini

    Jul. 14, 2021
  • KimVuy1

    Mar. 20, 2021
  • LinhPham531

    Dec. 28, 2020
  • LinhKhnh125

    Aug. 24, 2020
  • LinhKhnh125

    Aug. 24, 2020
  • hnkimchau2001

    May. 27, 2020
  • RowanLth1

    May. 16, 2020
  • Xunng17

    Dec. 11, 2019
  • huynhvimama

    Oct. 24, 2019
  • hongloanlethi35

    Apr. 21, 2019
  • HiuTrn101

    Dec. 20, 2017
  • linhhuynhngoc146

    Oct. 10, 2017
  • NhinNhin5

    Sep. 14, 2017
  • ssuser1de539

    May. 10, 2017
  • hongnguyen205

    Apr. 10, 2017
  • HKhoa7

    Feb. 26, 2017
  • NguynTho128

    Oct. 28, 2016
  • ssuserbf5049

    Oct. 20, 2016
  • anhdeokanem5

    Dec. 11, 2014

Chu trình nhiệt động lực học vật rắn bòi dưỡng học sinh giỏi DOWNLOAD :http://www.xn--tiliuminph123-pdb8rk518b4a.vn/2013/12/chu-trinh-ong-nhiet-hoc.html

Vistos

Vistos totais

47.093

No Slideshare

0

De incorporações

0

Número de incorporações

391

Ações

Baixados

0

Compartilhados

0

Comentários

0

Curtir

27

×