Tài liệu [vl1] hướng dẫn ôn tập cuối kì ctct

CHÚNG TA CÙNG TIẾN NHIEÄT HOÏC Goàm 5 phaàn : - Phöông trình traïng thaùi khí lyù töôûng - Thuyeát ñoäng hoïc phaân töû chaát khí - Noäi naêng khí lyù töôûng - Caùc nguyeân lyù nhieät ñoäng löïc hoïc - Entropy - Taøi lieäu do caùc CTV chöông trình Chuùng Ta Cuøng Tieán thöïc hieän - Taøi lieäu ñöôïc bieân soaïn döïa treân kieán thöùc ñöôïc hoïc, tìm hieåu cuõng nhö kinh nghieäm cuûa caùc CTV, bôûi vaäy khoâng theå traùnh khoûi thieáu soùt, bôùi vaäy caùc baïn haõy coi ñaây nhö moät taøi lieäu tham khaûo, giuùp caùc baïn trong quaù trình hoïc taäp cuõng nhö chuẩn bò cho kyø thi saép tôùi - Moïi yù kieán ñoùng goùp phaûn hoài xin göûi veà Fanpage: https://www.facebook.com/Chungtacungtien/ Group – online: https://www.facebook.com/groups/chungtacungtien.hcmut/ - Baûn quyeàn thuoäc veà Coäng ñoàng Chuùng Ta Cuøng Tieán 1 CHÚNG TA CÙNG TIẾN I. PHÖÔNG TRÌNH TRAÏNG THAÙI KHÍ LYÙ TÖÔÛNG Vôùi: (ñôn vò cuûa caùc thoâng soá theo heä SI) : aùp suaát chaát khí (ñôn vò: Pascal [Pa]) V: theå tích chaát khí (ñôn vò: meùt khoái [m3]) n : soá mol (ñôn vò: mol ) T : nhieät ñoä tuyeät ñoái (ñôn vò: ñoâ Kelvin [K]) R : haèng soá chaát khí. Haèng soá naøy khoâng coù giaù trò cuï theå, giaù trò cuûa noù phuï thuoäc vaøo ñôn vò cuûa caùc thoâng soá P, V, n, T. Neáu choïn ñôn vò cuûa caùc thoâng soá nhö neâu treân thì R = 8.31 (J/mol/K). ( R = Baám SHIFT → 7 → 27 trong maùy tính)  Khi laøm baøi ñeå traùnh nhaàm laãn ñôn vò, giaù trò haèng soâ R. Neân nhôù theo giaù trò chuaån, ñôn vò theo heä SI. Gaëp töøng baøi toaùn cuï theå, chuùng ta seõ ñoåi ñôn vò thoâng soá ñeà baøi cho ra heä ñôn vò chuaån nhö neâu treân Moät daïng khaùc cuûa phöông trình traïng thaùi maø ta coù theå gaëp laø: Vôùi: : aùp suaát chaát khí (ñôn vò: Pascal [Pa]) V: theå tích chaát khí (ñôn vò: meùt khoái [m3]) N : soá phaân töû chaát khí (trong theå tích V) T : nhieät ñoä tuyeät ñoái (ñôn vò: ñoä Kelvin [K]) k : Haèng soá Boltzmann (k = 1,38.10-23 J/K) (Baám maùy tính: SHIFT →7→25) 2 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Bieåu thöùc lieân heä giöõa R vaø k : R = kNA. Vôùi NA laø soá Avogadro II. THUYEÁT ÑOÄNG HOÏC PHAÂN TÖÛ CHAÁT KHÍ  Phöông trình cô baûn thuyeát ñoäng hoïc phaân töû chaát khí: ̅ Vôùi : P : aùp suaát chaát khí (ñôn vò : [Pa]) n0 : maät ñoä phaân töû chaát khí ̅ : ñoäng naêng tònh tieán trung bình cuûa moät phaân töû  Heä quaû: i. Ñoäng naêng tònh tieán trung bình: [] ̅ k : Haèng soá Boltzmann k = 1,38.10-23 J/K T : Nhieät ñoä tuyeät ñoái [K] ii. Vaän toác (caên quaân phöông): (Khi laøm ñeà, neáu noùi tôùi vaän toác thì trong giôùi haïn chöông trình cuûa chuùng ta, töï hieåu laø vaän toác caên quaân phöông) √ ̅ √ R = 8.31 J/mol/K T : Nhieät ñoä tuyeät ñoái [K] khoái löôïng 1 mol khí [kg/mol] III. NOÄI NAÊNG KHÍ LYÙ TÖÔÛNG  Naêng löôïng theo baäc töï do: 3 [ ] CHÚNG TA CÙNG TIẾN Naêng löôïng öùng vôùi 1 baäc töï do laø : Baäc töï do laø soá toïa ñoä ñoäc laäp caàn thieát ñeå xaùc ñònh vò trí cuûa heä ñoù trong khoâng gian. - Khí ñôn nguyeân töû (He, Ne, Ar….): i = 3 (3 baäc töï do tònh tieán) - Khí löôõng nguyeân töû (H2, O2, N2…): i = 5 (3 baäc töï do tònh tieán + 2 baäc töï do quay) - Khí ña nguyeân töû (3 nguyeân töû trôû leân): i = 6 (3 baäc töï do tònh tieán + 3 baäc töï do quay) Neáu phaân töû khí coù i baäc töï do thì ñoäng naêng trung bình laø :  Noäi naêng khí lyù töôûng: Noäi naêng cuûa n mol khí lyù töôûng, coù i baäc töï do: laø nhieät dung rieâng ñaúng tích cuûa 1mol khí. - Khí ñôn nguyeân töû (He, Ne, Ar….): Cv = 3R/2 - Khí löôõng nguyeân töû (H2, O2, N2…): Cv = 5R/2 - Khí ña nguyeân töû (3 nguyeân töû trôû leân): Cv = 3R IV. CAÙC NGUYEÂN LYÙ NHIEÄT ÑOÄNG LÖÏC HOÏC. Ñaây laø phaàn quan troïng nhaát trong chöông nhieät @@ mình seõ khoâng ñi saâu vaøo lyù thuyeát maø chæ toùm goïn laïi coâng thöùc quan troïng, caàn löu yù. Caùc coâng thöùc mình trình baøy döôùi ñaây coù theå seõ khaùc vôùi caùch trình baøy, daãn ra trong saùch giaùo trình. Nhöng veà baûn chaát thì gioáng nhau heát, chæ khaùc veà caùch phaùt bieåu thoâi. Haõy ñeå yù, nhôù moät caùch chính xaùc CAÙCH PHAÙT BIEÅU, ÑÒNH NGHÓA cuûa caùc ñaïi löôïng. 4 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Trong phaàn naøy, chi trinh baøy 2 nguyeân lyù ñaàu ( I vaø II ) cuûa nhieät ñoäng löïc hoïc. Nguyeân lyù III laø nguyeân lyù lieân quan ñeán entropy seõ ñöôïc trình baøy rieâng. 1. Nguyeân lyù I nhieät ñoäng löïc hoïc : a. Nguyeân lyù I nhieät ñoäng löïc hoïc : Nguyeân lyù I cho ta bieát quan heä giöõa NHIEÄT LÖÔÏNG KHÍ NHAÄN (Q), COÂNG KHÍ THÖÏC HIEÄN (A) vaø ÑOÄ BIEÁN THIEÂN NOÄI NAÊNG ( ) trong quaù trình bieán ñoåi cuûa chaát khí Hay bieåu dieãn döôùi daïng coâng thöùc vi phaân: Ñeå hieåu roõ veà caùc haïng töû trong coâng thöùc treân, chuùng ta phaân tích moät quaù trình bieán ñoåi lieân tuïc cuûa n mol chaát khí lyù töôûng, töø traïng thaùi (1): P1, V1, T1 ñeán traïng thaùi (2): P2, V2, T2. - : laø ñoä bieán thieân noäi naêng cuûa chaát khí. Haøm noäi naêng laø moät haøm traïng thaùi töùc laø chæ phuï thuoäc vaøo ñieåm ñaàu ñieåm cuoái, khoâng quan taâm quaù trình bieán ñoåi cuûa chaát khí dieãn ra nhö theá naøo. - : laø coâng khí thöïc hieän ñöôïc. Coâng laø moät haøm quaù trình, töùc laø phuï thuoäc vaøo quaù trình bieán ñoåi cuûa chaát khí dieãn ra nhö theá naøo. Coâng A ñöôïc tính bôûi coâng thöùc sau: ∫ (coâng thöùc tính coâng trong giaùo trình coù theâm daáu ‘ – ‘ ôû tröôùc bieåu thöùc tích phaân, do coâng ñoù laø coâng chaát khí nhaän ñöôïc, hay noùi caùch khaùc laø coâng ngoaïi löïc thöc hieän). 5 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Bieåu thöùc tính coâng ôû treân laø moät haøm tích phaân theo bieán V. Ñeå tính ñöôïc, ta phaûi bieåu dieãn ñöôïc quan heä cuûa P theo bieán V trong quaù trình bieån ñoåi (1)-(2). Töùc laø phaûi vieát ñöôïc: . Luùc naøy bieåu thöùc tính coâng seõ thaønh: ∫ Keát quaû tính theo bieåu thöùc ôû treân, neáu:  A < 0 : Khí ñang thöïc hieän coâng aâm (A), töùc laø khí ñang nhaän coâng (-A > 0) ; (ngoaïi löïc beân ngoaøi thöïc hieän coâng leân chaát khí, coù ñoä lôùn laø – A > 0 )  A = 0 : Khí khoâng thöïc hieän coâng, khoâng trao ñoåi coâng vôùi moâi tröôøng  A > 0 : Khí ñang thöïc hieän coâng döông (A) Coâng A laø dieän tích hình gioi haïn bôûi caùc ñöôøng V=V1, V=V2, vaø truïc hoaønh ( P=0) trong heä toïa ñoä V – P - Q : laø nhieät löôïng khí nhaän ñöôïc trong quaù trình bieán ñoåi (1) → (2). Ñöôïc xaùc ñònh bôùi bieåu thöùc: ∫ Keát quaû tính theo bieåu thöùc ôû treân, neáu:  Q < 0 : Khí ñang nhaän (thu) nhieät aâm (Q), töùc laø khí ñang toûa nhieät (toûa löôïng nhieät laø –Q > 0). 6 CHÚNG TA CÙNG TIẾN  Q = 0 : Khí khoâng trao ñoåi nhieät vôùi moâi tröôøng (quaù trình ñoaïn nhieät)  Q > 0 : Khí ñang nhaän (thu) nhieät (Q). b. Aùp duïng nguyeân lyù I ñoái vôùi moät soá quaù trình bieán ñoåi ñaëc bieät i. Ñaúng tích ÔÛ bieán ñoåi naøy, theå tích khoâng thay ñoåi V = const. Khí khoâng thöïc hieän coâng (A=0) ii. Ñaúng aùp ÔÛ bieán ñoåi naøy, aùp suaát khoâng thay ñoåi P = const. Ñoä bieán thieân noäi naêng: Coâng khí thöïc hieän: ∫ Bieán ñoåi ñaúng aùp neân : ∫ ∫ Nhieät löôïng khí nhaän ñöôïc Vôùi: laø nhieät dung rieâng ñaúng aùp cuûa chaát khí. - Khí ñôn nguyeân töû (He, Ne, Ar….): CP = 5R/2 - Khí löôõng nguyeân töû (H2, O2, N2…): CP = 7R/2 - Khí ña nguyeân töû (3 nguyeân töû trôû leân): CP = 4R 7 CHÚNG TA CÙNG TIẾN iii. Ñaúng nhieät ÔÛ bieán ñoåi naøy, nhieät ñoä khoâng thay ñoåi T = const. Ñoä bieán thieân noäi naêng: Coâng khí thöïc hieän: ∫ Bieán ñoåi ñaúng nhieät neân : (ruùt töø phöông trình traïng thaùi) ∫ ∫ ( Nhieät löôïng khí nhaän ñöôïc ( ) iv. Ñoạn nhiệt Ở biến đổi này hệ không trao đổi nhiệt với bên ngoài Q = 0 hay dQ = 0 Mối liên hệ giữa các thông số trạng thái trong quá trình đoạn nhiệt. Nhiệt lượng khí nhận được : ⁄ Công của quá trình đoạn nhiệt: 8 ) CHÚNG TA CÙNG TIẾN ∫ ∫ ( ) 2. Nguyeân lyù I nhieät ñoäng löïc hoïc : a. Baøi toaùn ví duï : Ta seõ xeùt 2 baøi toaùn chu trình nhieät sau : Baøi 1 : Xeùt chu trình bieán ñoåi cuûa n mol khí lyù töôûng ñôn nguyeân töû nhö sau. Chaát khí bieán ñoåi töø traïng thaùi (1)→(2)→(3)→(4)→(1) a. Tính coâng thöïc hieän, nhieät löôïng nhaän ñöôïc cuûa chaát khi trong töøng giai ñoaïn: (1)→(2), (2)→(3), (3)→(4), (4)→(1) b. Coâng khí thöïc hieän treân toaøn chu trình? Toång nhieät löôïng khí nhaän ñöôïc vaø toång nhieät löôïng khí toûa ra? Baøi giaûi a. Tính coâng thöïc hieän, nhieät löôïng nhaän ñöôïc cuûa chaát khi trong töøng giai ñoaïn : - Giai đoạn (1) → (2) : Qúa trình đẳng áp A(1)→(2) = P1(V2 – V1) = 2P0(2V0 - V0) = 2P0V0 Q(1)→(2) = CP.n.(T2 – T1) = 5R/2.n.(T2 – T1) = 5/2.(nRT2 – nRT1) = 5/2.(P2V2 – P1V1) = 5P0V0 > 0 (Khí nhận nhiệt ) 9 CHÚNG TA CÙNG TIẾN - Giai đoạn (2)→(3) : Qúa trình đẳng tích A(2)→(3) = 0 Q(2)→(3) = CV.n.(T3 – T2) = 3R/2.n.(T3 – T2) = 3/2.(nRT3 – nRT2) = 3/2.(P3V3 – P2V2) = 3P0V0 < 0 (Khí tỏa nhiệt ) - Giai đoạn (3)→(4) : Qúa trình đẳng áp A(3)→(4) = P3(V4 – V3) = P0(V0 - 2V0) = - P0V0 Q(3)→(4) = CP.n.(T4 – T3) = 5R/2.n.(T4 – T3) = 5/2.(nRT4 – nRT3) = 5/2.(P4V4 – P3V3) = 5/2.P0V0 < 0 (Khí tỏa nhiệt ) - Giai đoạn (4)→(1) : Qúa trình đẳng tích A(4)→(1) = 0 Q(4)→(1) = CV.n.(T1 – T4) = 3R/2.n.(T1 – T4) = 3/2.(nRT1 – nRT4) = 3/2.(P1V1 – P4V4) = 3/2.P0V0 > 0 ( Khí nhận nhiệt ) b. Công khí thực hiện trên toàn chu trình : A(1) = A(1)→(2)+A(2)→(3) + A(3)→(4) + A(4)→(1) = P0V0 Tổng nhiệt lượng khí nhận được : Qnhận(1) = Q(1)→(2) + Q(4)→(1) = 13/2.P0V0 = 6.5 P0V0 Tổng nhiệt lượng khí tỏa ra : Qtỏa(2) = | Q(2)→(3) | + | Q(3)→(4) | = 11/2.P0V0 = 5.5 P0V0 Baøi 2: Xeùt chu trình bieán ñoåi cuûa n mol khí lyù töôûng ñôn nguyeân töû nhö sau. Chaát khí bieán ñoåi töø traïng thaùi (1)→(2)→(3)→(1) a. Tính coâng thöïc hieän, nhieät löôïng nhaän ñöôïc cuûa chaát khi trong töøng giai ñoaïn: (1)→(2), (2)→(3), (3)→(1) b. Coâng khí thöïc hieän treân toaøn chu trình? Toång nhieät löôïng khí nhaän ñöôïc vaø toång nhieät löôïng khí toûa ra? 10 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Baøi giaûi a. Tính coâng thöïc hieän, nhieät löôïng nhaän ñöôïc cuûa chaát khi trong töøng giai ñoaïn : - Giai đoạn (1) → (2) : Qúa trình đẳng áp A(1)→(2) = P1(V2 – V1) = P0(2V0 - V0) = P0V0 Q(1)→(2) = CP.n.(T2 – T1) = 5R/2.n.(T2 – T1) = 5/2.(nRT2 – nRT1) = 5/2.(P2V2 – P1V1) = 5/2.P0V0 > 0 (Khí nhận nhiệt ) - Giai đoạn (2) → (3) : Qúa trình đẳng tích A(2)→(3) = 0 Q(2)→(3) = CV.n.(T3 – T2) = 3R/2.n.(T3 – T2) = 3/2.(nRT3 – nRT2) = 3/2.(P3V3 – P2V2) = 3.P0V0 > 0 (Khí nhận nhiệt ) - Giai đoạn (3)→(1) : Phöông trình ñoaïn thaúng (3)-(1) laø P = P(V)(3)→(1) =( P0V)/V0 (heä toïa ñoä P – V) ∫ ∫ ∫ < 0 (khí toûa nhieät ) b. Công khí thực hiện trên toàn chu trình : A2 = A(1)→(2) + A(2)→(3) + = Tổng nhiệt lượng khí nhận được : Qnhận(2) = Q1+Q2 = Tổng nhiệt lượng khí tỏa ra : Qtỏa(2) = |Q3| = 6P0V0  NHAÄN XEÙT : Qua hai ví duï treân chuùng ta ruùt ra nhöõng keát luaän, ñieåm löu yù nhö sau (1) NHIEÄT LÖÔÏNG KHÍ NHAÄN ÑÖÔÏC = NHIEÄT LÖÔÏNG KHÍ TOÛA RA + COÂNG KHÍ THÖÏC HIEÄN ÑÖÔÏC 11 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Qnhận(1) = Qtoûa(1) + A(1) Qnhận(2) = Qtoûa(2) + A(2) (2) Ñoä lôùn coâng khí thöïc hieän trong chu trình kín baèng dieän tích hình hoïc bieåu dieãn chu trình kín trong heä toïa ñoä P – V (3) Veà daáu ( + / - ) cuûa COÂNG KHÍ THÖÏC HIEÄN ñöôïc, neáu : + Chu trình khí theo chieàu CUØNG CHIEÀU kim ñoâng hoà : Daáu ‘+’ ; töùc laø trong 1 chu trình hoaøn chænh, KHÍ THÖÏC HIEÄN COÂNG → ÑOÄNG CÔ NHIEÄT + Chu trình khí theo chieàu NGÖÔÏC CHIEÀU kim ñoâng hoà : Daáu ‘-’ ; töùc laø trong 1 chu trình hoaøn chænh, KHÍ NHAÄN COÂNG → MAÙY LAÏNH b. Nguyeân lyù II nhieät ñoäng löïc hoc : Trong caùc maùy nhieät (ÑOÄNG CÔ NHIEÄT + MAÙY LAÏNH) coù caùc taùc nhaân vaän chuyeån bieán nhieät thaønh coâng vaø ngöôïc laïi. Khi maùy hoaït ñoäng, taùc nhaân trao ñoåi nhieät vôùi caùc nguoàn nhieät. NGUOÀN NHIEÄT COÙ NHIEÄT ÑOÄ KHOÂNG ÑOÅI. Nguoàn coù nhieät ñoä cao (nhieät ñoä T1) ñöôïc goïi laø NGUOÀN NOÙNG, nguoàn coù nhieät ñoä thaáp (nhieät ñoä T2) ñöôïc goïi laø NGUOÀN LAÏNH. Ta coù 2 daïng maùy nhieät laø : ÑOÄNG CÔ NHIEÄT vaø MAÙY LAÏNH ( LÖU YÙ: NHÔÙ HÌNH VEÕ BIEÅU DIEÃN LÖU ÑOÀ HOAÏT ÑOÄNG CUÛA CAÙC MAÙY NHIEÄT ‼!) i. ÑOÄNG CÔ NHIEÄT - Ñoäng cô nhaän nhieät löôïng Q1 töø nguoàn noùng T1, thöïc hieän coâng A vaø toûa nhieät löôïng Q2 cho nguoàn laïnh T2 Q1 = Q2 + A Hieäu suaát ñoäng cô nhieät: 12 CHÚNG TA CÙNG TIẾN  Quay trôû laïi baøi toaùn môû ñaàu, BAØI TOAÙN VÍ DUÏ 1 trong phaàn Nguyeân lyù 1. Hieäu suaát cuûa ñoäng cô hoaït ñoäng theo chu trình ñoù seõ laø : ii. MAÙY LAÏNH - Maùy laïnh nhaän nhieät löôïng Q2 töø nguoàn laïnh T2, nhaän coâng A vaø toûa nhieät löôïng Q1 cho nguoàn noùng T1 Q1 = Q2 + A Heä soá laøm laïnh (hieäu naêng)  Quay trôû laïi baøi toaùn môû ñaàu, BAØI TOAÙN VÍ DUÏ 2 trong phaàn Nguyeân lyù 1. Hieäu naêng cuûa maùy laïnh hoaït ñoäng theo chu trình ñoù seõ laø : c. Chu trình Carnot : Chu trình Carnot laø chu trình goàm hai quaù trình ñaúng nhieät (nguoàn noùng T1 vaø nguoàn laïnh T2) vaø hai quaù trình ñoaïn nhieät thuaän nghòch xen keõ nhau i. Chu trình Carnot thuaän Laø chu trình hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô nhieät (chu trình theo chieàu kim ñoàng hoà) Hieäu suaát cuûa chu trình Carnot thuaän: 13 CHÚNG TA CÙNG TIẾN ÑOÄNG CÔ HOAÏT ÑOÄNG GIÖÕA HAI NGUOÀN NOÙNG, LAÏNH COÙ NHIEÄT ÑOÄ BAÈNG NHAU THÌ ÑOÄNG CÔ HOAÏT ÑOÄNG THEO CHU TRÌNH CARNOT ÑAÏT HIEÄU SUAÁT LÔÙN NHAÁT So saùnh vôùi coâng thöùc toång quaùt, tính hieäu suaát cuûa ñoäng cô, ta thaáy: Khi ñoäng cô hoaït ñoäng theo chu trình Carnot thi ii. Chu trình Carnot nghòch Laø chu trình hoaït ñoäng cuûa maùy laïnh (chu trình theo chieàu ngöôïc kim ñoàng hoà ) Heä soá laøm laïnh (hieäu naêng) cuûa maùy laïnh hoaït ñoäng theo chu trình Carnot ngöôïc: MAÙY LAÏNH HOAÏT ÑOÄNG GIÖÕA HAI NGUOÀN NOÙNG, LAÏNH COÙ NHIEÄT ÑOÄ BAÈNG NHAU THÌ MAÙY LAÏNH HOAÏT ÑOÄNG THEO CHU TRÌNH CARNOT ÑAÏT HIEÄU NAÊNG LÔÙN NHAÁT So saùnh vôùi coâng thöùc toång quaùt, tính hieäu naêng(heä soá laøm laïnh) cuûa maùy laïnh , ta thaáy: Khi maùy laïnh hoaït ñoäng theo chu trình Carnot ngöôïc thi : iii. Moät soá baøi toaùn lieân quan ñeán nguyeân lyù II - chu trình Carnot Baøi 1: Một ñoäng cô nhieät lyù töôûng hoaït ñoäng theo chu trình Carnot, thöïc hieän moät coâng trong moãi chu trình la 7,35.104J. Nhieät ñoä nguoàn noùng laø 1000C, nhieät ñoä nguoàn laïnh laø 00C. Tính nhieät löôïng ñoäng cô truyeàn cho nguoàn laïnh trong moät chu trình? Giaûi: Ñoäng cô hoaït ñoäng theo chu trình Carnot neân hieäu suaát laø : 14 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Vôùi T1, T2 laàn löôït laø nhieät ñoä nguoàn noùng, nguoàn laïnh (theo ñoä Kelvin). Q1 laø nhieät nhaän ñöôïc töø nguoàn noùng, nhieät löôïng truyeàn cho nguoàn laïnh laø: Q2 = Q1 – A. Neân : ( ) ( ) Baøi 2: Moät maùy laïnh coù hieäu naêng baèng 3. Nhieät ñoä ngaên ñaù laø -200C, nhieät ñoä phoøng laø 220C. Moãi phuùt tuû coù theå chuyeån 30g nöôùc ôû 220C thaønh 30g nöôùc ñaù ôû -200C. Bieát nhieät dung rieâng cuûa nöôùc, nöôùc ñaù laàn löôït laø c1 = 4186 J/kg.K, c2 = 2090 J/kg.K. Nhieät ñoâng ñaëc cuûa nöôùc λ = 3,33.105 J/kg. Tính coâng suaát cung caáp cho tuû laïnh? Giaûi: Nguoàn noùng: Moâi tröôøng ngoaøi, nguoàn laïnh: ngaên ñaù Trong thoi gian 1 phuùt (60s), töø ngaên ñaù (nguoàn laïnh), coù theå chuyeån 30g nöôùc ôû 220C thaønh 30g nöôùc ñaù ôû -200C. Maùy laïnh seõ nhaän löôïng nhieät naøy (Q2), nhaän theâm coâng A töø beân ngoaøi, sau ñoù toûa ra moâi tröôøng ngoaøi (nguoàn noùng) löôïng nhieät Q1. Quùa trình chuyeån m = 30g nöôùc ôû 220C thaønh 30g nöôùc ñaù ôû -200C goàm 3 giai ñoaïn - Nöôùc ñaù töø -200C taêng leân ñeán 00C. - Nöôùc ñaù noùng chaûy (giöõ ôû 00C) - Nöôùc loûng (sau khi nöôùc ñaù tan heát) taêng töø 00C leân ñeán 220C Bôûi vaäy: Q2 = m.c2.(0 – (-20)) + λ.m + m.c1.(22 – 0) = 14 kJ Hieäu naêng cuûa maùy laïnh : Coâng suaát cung caáp: Baøi 3: Moät maùy laøm laïnh lyù töôûng hoaït ñoäng theo chu trình Carnot thuaän nghòch truyeàn nhieät töø nguoàn laïnh coù nhieät ñoä 00C ñeán noài hôi ôû nhieät ñoä 1000C. Caàn laøm ñoâng moät löôïng nöôùc bao nhieâu ñeå laøm 1kg nöôùc ôû noài hôi bieán thaønh hôi. Nhieät noùng chaûy λ nhieät hoùa hôi L=539kcal/kg? Giaûi Nguoàn noùng: Noài hôi (T1 = 373K) 15 kca /kg CHÚNG TA CÙNG TIẾN Nguoàn laïnh: T2 = 273K Maùy laïnh nhaän nhieät Q2 töø nguoàn laïnh, nhaän coâng A töø beân ngoaøi, toûa nhieät Q1 cho nguoàn noùng: Q1 = Q2 + A. Nhieät löôïng caàn thieát ñeå m=1kg nöôùc ôû noài hôi ( ñang ôû 1000C) thaønh hôi: Q = L.m = 539kcal. Maùy laïnh caàn toûa ra ñuùng moät löôïng nhieät Q nhu treân ñeå coù theâ hoùa hôi nöôùc, töùc laø : Q1 = Q. Maùy laïnh hoaït ñoäng theo chu trình Carnot thuaân nghich neân : Suy ra, nhieät löôïng nhaän töø nguoàn laïnh laø : kcal Nhieät naøy nhaän ñöôïc töø vieäc laøm ñoâng m’ nöôùc ôû nguoàn laïnh (ñang ôû 00C) thaønh nöôùc ñaù. Suy ra: kg V. ENTROPY Entropy laø moät haøm traïng thaùi, ñoä bieán thieân entropy cuûa moät heä giöõa hai traïng thaùi ñöôïc xaùc ñònh bôûi : ∫ Hay bieåu dieãn döôùi moät quaù trình vi phaân: Keát hôïp vôùi coâng thöùc: 16 CHÚNG TA CÙNG TIẾN Ta ñöôïc: Hay: (  ) ∫ Ñoä bieán thieân entropy ñoái vôùi 1 soá quaù trình ñaëc bieät: - Ñoaïn nhieät : Q = const, dQ = 0, - Ñaúng nhieät: T = const, dT = 0 dQ = CV.n.dT + p.dV = (nRT/V)dV ∫ - ∫ ( ) ∫ ∫ ( ) ∫ ∫ ( ) Ñaúng tích: V = const, dV = 0 dQ = CVn.dT - Ñaúng aùp: p = const dQ = Cpn.dT  Vôùi quaù trình baát kyø: Ap duïng coâng thöùc ( ) ∫ Nguyeân lyù III nhieät ñoäng löïc hoïc ( ñònh lyù Nest) cho ta xaùc ñònh ñöôïc entropy cuûa heä taïi 1 nhieät ñoä T xaùc ñònh: 17 CHÚNG TA CÙNG TIẾN ∫ - Trong moät quaù trình entropy luoân taêng hoaëc khoâng ñoåi, töùc laø : + Entropy taêng trong quaù trình baát thuaän nghòch + Entropy khoâng ñoåi trong quaù trình thuaän nghòch 18 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CHÚNG TA CÙNG TIẾN Vật Lý 1 Nhiệt TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 1/2016 Trường Đại Học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Đội Chúng Ta Cùng Tiến Ôn tập lý thuyết. • Đúng hay sai? 1 Nguyên lý I nhiệt động có bản chất là định luật bảo toàn năng lượng 2 Quỹ đạo của hạt Brawn là một đường gấp khúc bất kỳ 3 Chuyển động của phân tử càng mạnh thì nhiệt độ càng cao 4 Động năng tịnh tiến trung bình tỉ lệ với nhiệt độ tuyệt đối của chất khí 5 Quá trình thuận nghịch là quá trình không cân bằng 6 Nội năng là hàm trạng thái 7 Nhiệt độ đặc trưng cho cường độ chuyển động của các phân tử 8 Áp suất của chất khí tác dụng lên thành bình phụ thuộc vào: thể tích của bình, số mol khí, nhiệt độ 9 Áp suất của chất khí lên thành bình có nguyên nhân là do sự thay đổi động năng của các phân tử khí khi va chạm vào thành bình 10 Trong quá trình thuận nghịch, hệ vẫn chịu tác động của lực ma sát 11 Từ trạng thái ban đầu, cho khí dãn nở đẳng áp. Sau đó giữ thể tích không đồi và giảm áp suất thì có thể trở về nhiệt độ ban đầu 12 Từ trạng thái ban đầu, tăng áp suất của khí(đẳng tích). Sau đó giữ áp suất không đồi và cho khí giản nở thì có thể trở về nhiệt độ ban đầu 13 Trong quá trình đoạn nhiệt của một khối KLT, nhiệt độ của hệ giữ không đổi Tài liệu ôn tập Vật Lý 1 - 2015-2016 Trang 1/8