Bài giảng Vật lý đại cương 1 (Nhiệt học): Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học - PGS.TS. Lê Công Hảo

Bài giảng "Vật lý đại cương 1 (Nhiệt học): Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học" cung cấp cho người học các kiến thức: Trạng thái cân bằng và quá trình cân bằng, khái niệm về năng lượng, công và nhiệt lượng, nguyên lý thứ nhất nhiệt động học,... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Vật lý đại cương 1 (Nhiệt học): Nguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học - PGS.TS. Lê Công Hảo NHIEÄT HOÏCNguyên lý thứ nhất nhiệt động lực học PGS.TS. Lê Công Hảo1. Trạng thái cân bằng và quá trình cân bằng➢ Trạng thái cân bằng của một hệ là trạng thái mà các thông số trạng thái có giá trị hoàn toàn xác định.➢ Quá trình cân bằng là một quá trình biến đổi gồm một chuỗi liên tiếp các trạng thái cân bằng.➢ Nếu hệ là một khối khí xác định thì mỗi trạng thái cân bằng của nó được xác định bởi 2 trong 3 thông số p, V và T.➢ Thực tế không có quá trình hoàn toàn cân bằng vì trạng thái cân bằng trước luôn bị phá hủy2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG 2.1. NĂNG LƯỢNG Năng lượng của một hệ làđại lượng vật lý: Thông thường các đối tượng nghiên cứu xem là đứng yên và bỏ qua các▪ Mức độ vận động của hệ trường ngoài. (động năng),▪ Mức độ tương tác của hệ Động năng và thế năng của hệ với môi trường ngoài (thế bằng không. năng)▪ Khả năng tương tác lẫn Năng lượng = Nội năng nhau của các hạt tạo thành hệ (nội năng). Đơn vị của nội năng là đơn vị năng lượng (Joule) hay của đơn vị nhiệt lượng (calory).2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG Hệ ở trạng thái xác định Hệ thay đổi trạng thái Nội năng U có giá trị xác định U thay đổi Nội năng phụ thuộc Nội năng không phụ vào trạng thái của hệ thuộc quá trình biến đổi Nội năng là hàm đơn trị của trạng thái.2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG 2.2. CÔNG Công mà hệ thực hiện được Khái niệm khi đi theo các qui trình khác (Với khối khí đứng yên) nhau là khác nhau. Lực tác dụng lên chấtkhí được xem là thực hiện Công không những phụ thuộc vào trạng thái đầu và trạng tháimột công nếu làm thể tích cuối mà nó còn phụ thuộc vàochất khí thay đổi. qui trình đường đi. Khái niệm công gắn liền với quá trình biến đổi thể tích! Công là hàm của quá trình2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG 2.2.2. Biểu thức tính công trong một quá 2.2.1. Qui ước trình cân bằng➢ Công A > 0 nếu hệ nhận công. ❖ Công nhỏ δA: Bài toán: Xét một khối khí➢ Công A < 0 nếu hệ sinh công. trong một xy lanh, pít tông có thể➢ Công nguyên tố, ta biểu diễn là di chuyển tự do không ma sát,δA chọn trục Ox như hình vẽ.➢ Công là một hình thức trao đổi F Snăng lượng giữa hai hệ (Joule hoặc O x2 x 1Calory).2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG ➢ Áp suất bên ngoài tác dụng lên pít tông: p = F/S ➢ Trong quá trình cân bằng, áp suất này là áp suất của khối khí trong xy lanh và công mà khối khí nhận được δA (dương). Công đó là công mà ta đã mất đi để nén pít tông. Vì dx = x2 − x1 < 0 nên công nhỏ: δA = − Fdx = − pSdx = − pdV > 0 δA = − pdV2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG ❖ Công lớn A:❖ Bài toán: Cho một quá trình biến đổi hữu hạn, trong đóthể tích của hệ thay đổi từ V1 đến V2.❖ Phương pháp tính công: Chia nhỏ quá trìnhthành nhiều quá trình nhỏ liên tiếp để tính công viphân δA mà hệ nhận được trong từng quá trìnhnhỏ, sau đó lấy tổng. V2 V2 A = −  δA A = −  pdV V1 V12. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG 2.2.3. NHIỆT LƯỢNG Nhiệt lượng chỉ tồn tại khi có một➢ Giả sử có hai vật, gồm một vật nóng và quá trình biến đổi xảy ra.một vật lạnh tiếp xúc nhau.➢ Năng lượng được truyền từ vật nóngsang vật lạnh mà thể tích của hai vật vẫn Sự trao đổi nhiệt không nhữngkhông thay đổi, điều này có nghĩa là phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuốikhông có sự thực hiện công. mà còn phụ thuộc vào đường đi.➢ Vậy hai vật vẫn trao đổi năng lượngvới nhau nhưng không phải qua công màlà qua nhiệt lượng. Nói cách khác, nhiệtlượng là một dạng trao đổi khác của năng Nhiệt lượng không phải là hàm củalượng khi công không được thực hiện. trạng thái mà là hàm của quá trình.2. KHÁI NIỆM VỀ NĂNG LƯỢNG, CÔNG VÀ NHIỆT LƯỢNG 2.3.1. Qui ước ...