ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG

Định luật nhiệt động 1 là trường hợp riêng của định luật bảo toàn và biến hóa năng lượng áp dụng cho hệ nhiệt động. • • Năng lượng toàn phần của HNĐ kín E=EP+EK+U+EC+EA (3.1-1) Định luật bảo toàn năng lượng áp dụng cho HNĐ kín khi thay đổi từ trạng thái 1 đến trạng thái 2.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG - 35 -Chương 3 : ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 VÀ CÁC QUÁ TRÌNH NHIỆT ĐỘNG CƠ BẢN CỦA KHÍ LÝ TƯỞNG3.1. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 CHO HỆ NHIỆT ĐỘNG KÍN Định luật nhiệt động 1 là trường hợp riêng của định luật bảo toàn và biến hóanăng lượng áp dụng cho hệ nhiệt động. • Năng lượng toàn phần của HNĐ kín E=EP+EK+U+EC+EA (3.1-1) • Định luật bảo toàn năng lượng áp dụng cho HNĐ kín khi thay đổi từ trạng thái 1 đến trạng thái 2 : Tr¹ng th¸i 1 Tr¹ng th¸i 2 Q E1 E2 W H. 3.1-1 E1 + Q - W = E2 (3.1-2a)hoặc Q = W + ∆U +∆Ep + ∆Ek + ∆Ec +∆EA (3.1-2b)trong đó : E 1 - năng lượng toàn phần ở trạng thái 1; E 2 - năng lượng toàn phần ởtrạng thái 2 ; Q1-2 - lượng nhiệt cấp cho HNĐ; W1-2 - công do HNĐ thực hiện; ∆U -lượng thay đổi nội năng ; ∆Ep - lượng thay đổi thế năng ; ∆Ek - lượng thay đổi độngnăng ; ∆Ec - lượng thay đổi hóa năng ; ∆EA - lượng thay đổi nguyên tử năng. • Các phương trình định luật nhiệt động 1 áp dụng cho HNĐ kín : Trong nhiệt động học, nếu không có các phản ứng hóa học và phản ứng hạtnhân thì : ∆Ec = 0 , ∆EA = 0. Đối với HNĐ kín, sự biến đổi thế năng và động năngthường rất nhỏ so với các dạng năng lượng khác, nên có thể xem ∆Ep = Ep2 - Ep1 = 0 và∆Ẹk = Ek2 - Ek1 = 0, khi đó : = ∆U + W Q (3.1-3a) = ∆u + w q (3.1-3b) dq = du + p.dv (3.1-3c) dq = di + v. dp (3.1-3d) Ass. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2008 - 36 -3.2. ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG 1 CHO HỆ NHIỆT ĐỘNG HỞ mout m1 m2 min Initial State During Process Final State m in enters system m out exits system H. 3.2-1. Bảo toàn khối lượng cho HNĐ hở 3.2.1. NGUYÊN LÝ BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG • Nguyên lý bảo toàn khối lượng áp dụng cho HNĐ hở : m 1 + m in - m out = m 2 (3.2-1a) hoặc tính theo lưu lượng : dm * * min − m out = (3.2-1b) dt * *trong đó : m in - lưu lượng môi chất đi vào HNĐ, [kg/s] ; m out - lưu lượng môi chất đira khỏi HNĐ, [kg/s] ; dm / dt - tốc độ thay đổi lượng môi chất trong HNĐ, [kg/s]. • Biểu diễn phương trình (3.2) theo thông số trạng thái của môi chất : Xét phần tử môi chất chuyển động qua tiết diện lưu thông A với vận tốc ω theophương vuông góc với bề mặt ranh giới của HNĐ. Lưu lượng môi chất sẽ là : A H. 3.2-2 A ⋅ω * = A ⋅ω ⋅ ρ m= v Ain ⋅ ω in Aout ⋅ ω out dm − = (3.2-1c) v in v out dt dm ρ in ⋅ Ain ⋅ ω in − ρ out ⋅ Aout ⋅ ω out =hoặc (3.2-1d) dt Ass. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2008 - 37 - • Phương trình lưu động ổn định : Trường hợp môi chất lưu động trong điều kiện các thông số trạng thái khôngđổi theo thời gian được gọi là lưu động ổn định. Khi đó dm/dt = 0 và phương trình(3.2-1c) và (3.2-1d) có dạng : Ain ⋅ ω in A ⋅ω = out out (3.2-1e) ...