Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 4

Sau khi học xong chương này người học có thể hiểu về: Phân biệt khí lý tưởng và khí thực, cách thiết lập phương trình Van der Waals đối với khí thực trên cơ sở khái niệm nội tích, nội áp, trạng thái tới hạn và nội năng khí thực
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Nhiệt động lực học: Chương 4KHÍ THỰC1. Phương trình trạng thái khí thực2. Hiệu ứng Joule - Thompson11. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁIKhí lý tưởng Các phân tử khí có kích thước khôngđáng kể (chất điểm-point mass). Không có tương tác (lực hút hayđẩy) giữa các phân tử khí ngoài sự vachạm (đàn hồi) Thể tích khối khí = thể tích dành choCĐ nhiệt tự do của các phân tử khí. Áp suất trong khối khí = áp suất gâyra bởi tổng hợp lực va chạm của cácphân tử khí lên thành bình PT trạng thái về mối quan hệ giữaP, V và T chỉ đúng ở điều kiện thôngthường (1 at & 300 K)mpV  RT  nRTKhí thực Các phân tử khí có kích thước xácđịnh (~ 3.10-8 cm, chiếm thể tích~1,4.10-23 cm3). Tổng thể tích riêng =1/1000 thểtích khối khí. Khi bị nén (áp suất tăng)  cácphân tử nằm gần nhau  chiếm thểtích đáng kể  giảm thể tích CĐnhiệt. Các phân tử khí luôn tương tác vớinhau Phân tử khí hút nhau  giảmlực tác dụng lên thành bình giảm áp suất21. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁIThiết lập phương trình Xét 1 mol khí thực (thể tích V), có b là tổngthể tích riêng của các phân tử khí Phần thể tích thực dành cho CĐ nhiệt tự docủa các phân tử khí trong khối khí = V - b1b  4.N A    d 3  (b = cộng tích, m3/mol)6 Phương trình trạng thái khí lý tưởng:pV  RTCó: pV  b  RTHay:pRTV bJohannes Diderik van der Waals(1837 - 1923)(Giải Nobel Vật lý 1910)31. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁIThiết lập phương trình Do tương tác hút nhau  sinh ra áp suất phụpi nén vào trong khối khí  áp suất thực giảm 1lượng pi (nội áp, m3/mol), khi đó:RTp piV b pi ~ mật độ phân tử n02N2aNAA vì: n0  pi ~ 2 Hay: pi  2VVV Phương trình trạng thái của 1 mol khí thực:a p  2 V  b   RTV  Phương trình trạng thái của khối khí thực cókhối lượng m (kg):m 2 a m  m p  2 2  v  b   RT v   Johannes Diderik van der Waals(1837 - 1923)(Giải Nobel Vật lý 1910)41. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁITrạng thái tới hạnpa  Từ Phtr:  p  2 V  b   RTV RTa 2 pV b VT > TKpKKTK Đồ thị OpV tương ứng những nhiệtđộ T = const khác nhau  đường đẳngnhiệt Van der Waals:T < TK T < TK: Đường cong có 2 điểm uốnliên tiếp ngược chiều nhau.O T = TK: 2 điểm uốn chập vào nhautạo ra một đoạn thẳng song song trục V.VKV T > TK: Đường cong có dạng gần giống đường đẳng nhiệt lý tưởng.5