Bài giảng Vật lý 1: Chương 5 - Lê Quang Nguyên

Bài giảng Vật lý 1: Chương 5 cung cấp cho người học những kiến thức về nhiệt động lực học. Những nội dung chính được trình bày trong chương này gồm có: Nguyên lý thứ nhất, nguyên lý thứ hai – cách phát biểu của Kelvin, nguyên lý thứ hai – Cách phát biểu của Clausius, nguyên lý thứ hai – Entropy.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý 1: Chương 5 - Lê Quang Nguyên Nội dung 1. Nguyên lý thứ nhất 2. Nguyên lý thứ hai – Cách phát biểu của Kelvin 3. Nguyên lý thứ hai – Cách phát biểu của Clausius Nhiệt ñộng lực học 4. Nguyên lý thứ hai – Entropy Lê Quang Nguyên www4.hcmut.edu.vn/~leqnguyen nguyenquangle@zenbe.com 1. Nguyên lý thứ nhất • Nội năng gồm: – ñộng năng (tịnh tiến, quay, dao ñộng) của các phân tử, – thế năng tương tác trong các phân tử, Lord Kelvin Rudolf Clausius Sadi Carnot – thế năng tương tác giữa các phân tử. • Độ biến thiên nội năng của một hệ bằng tổng công và nhiệt mà hệ trao ñổi với chung quanh. • Công, nhiệt cho ñi là âm dU = dW + dQ • Công, nhiệt nhận là dương • Công, nhiệt phụ thuộc quá trình ∆U = W + Q • ∆U không phụ thuộc quá trìnhLudwig Boltzmann Bài tập 1 Trả lời BT 1Một lượng khí nitơ (N2) ñược nung nóng ñẳng áp, • Theo nguyên lý thứ nhất:thực hiện một công bằng 2,0 J. Q = ∆U − W ∆U = nCV ∆T Đường ñẳng nhiệtTìm nhiệt lượng mà chất khí nhận ñược. • Công trong quá trình ñẳng áp: W = − P∆V Q f • Từ pt trạng thái ta ñược: |W| P∆V = nR∆T ⇒ n∆T = P∆V R = −W R • Vậy: ∆U = −CV W R = − ( 5 2 )W Q = − ( 7 2 )W = 7,0 J Bài tập 2 Trả lời BT 2 – Cách 1Hai mol khí lý tưởng ở nhiệt ñộ 300K ñược làm • Nhiệt trao ñổi trong quá Đường ñẳng nhiệtlạnh ñẳng tích cho ñến khi áp suất giảm ñi 2 lần. trình ñẳng tích i→t: Pi iSau ñó khí dãn nở ñẳng áp ñể trở lại nhiệt ñộ ban Q1 = ∆U1 = nCV ∆T1 ½Piñầu. Q1 = −nCV Ti 2 t f TiTìm nhiệt toàn phần do chất khí hấp thụ trong ½Tisuốt quá trình trên. • Nhiệt trao ñổi trong quá Vi 2Vi trình ñẳng áp t→f: Q2 = ∆U 2 − W2 ∆U 2 = nCV ∆T2 = nCV Ti 2 W2 = − Pi Vi 2 = −nRTi 2 Trả lời BT 2 – Cách 1 (tt) Trả lời BT 2 – Cách 2• Tổng nhiệt trao ñổi trong cả hai quá trình là: • Xét chu trình i→t→f→i: Đường ñẳng nhiệt Q = Q1 + Q2 = nRTi 2 ∆U = ∆U1 + ∆U 2 + ∆U 3 Pi i • Trong một chu trình ∆U = 0 Q = 2,0 ( mol ) × 8,314 ( J mol.K ) × 150 ( K ) = 2,5kJ ½Pi f • Trong quá trình ñẳng nhiệt t Ti• Q > 0: hệ nhận nhiệt. từ f tới i: ∆U3 = 0 ½Ti• Nhiệt trao ñổi trong quá trình nở ñẳng nhiệt từ i • Do ñó: Vi 2Vi ñến f là: ∆U1 + ∆U 2 = 0 2V • ...