Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 2.1: Định luật nhiệt động thứ nhất - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)

Chương 2.1: Định luật nhiệt động thứ nhất trình bày ý nghĩa của động lực nhiệt động, công - nhiệt lượng, động lực nhiệt động cho một hệ kín.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Kỹ thuật nhiệt - Chương 2.1: Định luật nhiệt động thứ nhất - TS. Hà Anh Tùng (ĐH Bách khoa TP.HCM)3. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ NHẤT 3.1 Ý nghĩa ĐLNĐ 1 3.2 Công – Nhiệt lượng 3.3 ĐLNĐ 1 cho hệ kín p.1 3.1 Ý nghĩa ĐLNĐ thứ 1 ¾ Thực chất là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng ứng dụng trong phạm vi NHIỆTNăng lượng không tự nhiên sinh ra hoặc mất đimà chỉ có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác Tổng năng lượng của 1 hệ CÔ LẬP là không đổi E1 = E 2 p.2Ví dụ: Ut = 10 kJ Ud = 0 kJ h Ut = 7 kJ Ud = 3 kJ E = N t + N d + U = const Thế năng Động năng Nội năng N t = mgh 1 U = f (T , x) Nđ = mω 2 2 p.3 Nói thêm về nội năng U¾ Là năng lượng bên trong, gây ra do chuyển động và tương tác giữa các phân tử trong vật thể.Ví dụ: - đối với vật rắn p.4 Chú ý¾ Nếu hệ không trao đổi năng lượng (CÔNG, NHIỆT) với bên ngoài E = N t + N d + U = const hay ΔE = 0¾ Nếu hệ có trao đổi năng lượng (CÔNG, NHIỆT) với bên ngoài ΔE ≠ 0 p.5 Định luật nhiệt động thứ 1 ΔE = Q −W Lượng biến Nhiệt lượng đổi năng lượng mà hệ Công do hệ của hệ NHẬN VÀO SINH RA¾ Chú ý: - Khi thế năng và động năng hệ không thay đổi: Δ E = ΔU - Q mang dấu dương (+) khi hệ nhận nhiệt âm (-) khi hệ sinh nhiệt - W mang dấu dương (+) khi hệ sinh công âm (-) khi hệ nhận công p.7 Định luật nhiệt động thứ 1 – Ví dụ¾ Vd 1: tính công suất động cơ gió P = ?? ρ kk = 1.25 kg / m 3 1 ΔE = E 2 − E1 = Q − W 0− mω12 = 0 − Pt 2 1 m 2 1⎛ 60 2 ⎞ P= ω1 = ⎜10π * ⎜ * 1.25 ⎟⎟ * 10 2 = 1766250 (W ) ≈ 1766 (kW ) 2 t 2⎝ 4 ⎠ p.8¾ Vd 2: làm nguội bình chứa bằng máy khuấy ΔU = U 2 − U 1 = Q − W U 2 = U 1 + Q − W = 800 + (− 500) − (− 100) = 400 (kJ ) p.9¾ Vd 3: nhiệt tỏa ra từ tủ lạnh Qout = ?? • W = 2 kW Qin=360 kJ/min ΔU = U 2 − U 1 = (Qin − Qout ) − (− W ) = 0 • • • • • • Q in − Q out + W = 0 ⇒ Q out = Q in + W = 360 + 2 * 60 = 480 kJ / min p.10 3.2 Công – Nhiệt lượng¾ 3.2.1 Công: * Nếu lực không đổi W =Fx (J ) 2 * Nếu lực thay đổi W = ∫ F ( x ) dx ( J ) 1 p.11 Công = Công kỹ thuật + Công lưu độngCÔNG KỸ THUẬT¾ Công giãn nở (nén)trong hệ thống kín¾ Công liên quanđến trục quay¾ Công liên quan đếnhiệu ứng điện¾ Công lưu độngtrong hệ thống hở p.12Công giãn nở (hoặc nén) trong hệ thống kín δW = pdV V2 ∫ pdVCông sinh ra khi chất môi giới thay W12 =đổi thể tích từ trạng thái 1 Æ 2 là: V1 p.13Ví dụ về tính công giãn nở (nén) Trường hợp đẳng áp p = const V2 W12 = ∫ pdV V1 W12 = p (V2 − V1 ) p.14Ví dụ về tính công giãn nở (nén) Trường hợp đẳng nhiệt T=const GRT p= (Khí lý tưởng) V V2 V2 dV W12 = ∫ pdV = GRT ∫ V1 V1 V ⎛V ⎞ = GRT ln⎜⎜ 2 ⎟⎟ ⎝ V1 ⎠ ⎛ V2 ⎞ W12 = P1V1 ln⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ V1 ⎠ p.15 3.2.2 NHIỆT LƯỢNGA/ Tính Nhiệt lượng theo nhiệt dung riêngB/ Tính Nhiệt lượng theo sự thay đổi Entrôpi p.18 A. Tính nhiệt lượng theo nhiệt dung riêng Q = Gc (t2-t1)trong đó: * Q (kJ): nhiệt lượng cung cấp cho quá trình * G (kg): khối lượng chất môi giới * c (kJ/kg.độ): nhiệt dung riêng của quá trình * t1, t2 (oC): nhiệt độ đầu và cuối của quá trình p.19 Tóm tắt về nhiệt dung riêng (NDR)¾ Định nghĩa: NDR của 1 chất được định nghĩa là năng lượng cần cung cấp để 1kg chất tăng thêm 1 độ C.¾ Đơn vị: (kJ/kg.độ), (kcal/kg.độ)¾ Phân loại: Q p ...