Kỹ thuật nhiệt động lực học: Phần 1

Nhiệt động lực học là môn học nghiên cứu những quy luật về biến đổi năng lượng, mà chủ yếu là nhiệt năng và cơ năng, diễn ra trong các loại máy nhiệt nói riêng và các hệ thống nhiệt động nói chung. Phần 1 của tài liệu Kỹ thuật nhiệt động lực học sẽ mang đến các kiến thức về: Một số khái niệm cơ bản và phương trình trạng thái của vật chất ở thể khí, định luật nhiệt động thứ nhất và các quá trình nhiệt động cơ bản của khí lý tưởng, chất thuần khiết, một số quá trình đặc biệt của khí và hơi, không khí ẩm. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Kỹ thuật nhiệt động lực học: Phần 1 LỜI NÓI ĐẦU N h iệ t động lực học là môn học nghiên cứu những quy luật vê biến đổi năng lượng, mà chủ yếu là nhiệt nõng và cơ năng, diễn ra trong các loại máy nhiệt nói riêng và các hệ thống nhiệt động nói chung. Do tinh chất của mòn học, nhiệt động lực học được xem là nên tảng đê nghiến cứu các vấn đê chuyên sầu có liến quan. Chinh vì vậy, việc xóc đ ịn h nội dung và mức độ trình bày các vấn đê trong mòn học càn phải được xem xét một cách kỹ lưỡng. Ỷ thức dược điêu đó, các tác giả đã vận dụng kinh nghiệm bàn thăn trong nhiêu nám giang dạy, kết hợp với sự tham khảo các tài liệu hiện dại từ nhiêu ngùòn khác nhau, để hoàn chinh nội dung của quyển sách. Quyển sách được viết trên tinh tỉửm tiếp cận một cách tối đa trình độ chung cùa các nước trong khu vực và trên toàn th ế giới vẽ vấn đè nhiệt động lực học. Nóỉ chung, cố th ế sứ dụng các phân cơ bàn trong quyên sách d ế làm giáo trinh giáng dạy cho sinh viên các trường dại học kỹ thuật và công nghệ. Một sổ phan khác có tinh chuyên sâu hơn sẽ dược dùng làm tài liệu tham khảo cho các sinh viên cao học. Quyến sách bao gôm 12 chương và các phụ lục chì tiết can thiết. T S LẺ CHÍ HI ỆP viết các chương ỉ, 2, 3, 4, 5, 6, 12 và soạn một số phụ lục. GS HOĂNCr ĐÌNH TÍ N viết các chương 7, 8, 9, 10, 11 và soạn phim phụ lục còn lại. Mọc dù các tác già hết sức cổ gàng nhưng chác chán khỏ tránh khỏi • các sai sót. Rất mong nhận dược những góp ý từ phía người đọc. Các tác giả HOÀNG ĐÌNH TÍN - LÊ CHÍ H IỆP (Đại Học Kỹ th u ật - Đại Học Quốc Gia TP.HCM) Chương 1 một sổ khái niệm cơ bản và phương trình ______ ^ trạng thái ___ của vât • chất ở thể khí § 1.1. CÁC VẤN ĐỀ CHUNG N hiệt động lực học là một bộ phận của vật lý học. Vê cơ bản, nhiệt động lực học được phát triên trê n cơ sở những khảo sát thực nghiêm. Mục tiêu của nhiệt động lực học là nghiên cứu những qui luật vê biến đổi năng lượng, mà chủ yếu là nhiệt năng và cơ năngì và các biện pháp nhăm nâng cao hiệu quả của các sự biến đổi đó. Cơ sở của nhiệt động lực học là 2 định luật thực nghiệm mà ta gọi là định luật nhiệt động thứ n h ất và định luật nhiệt động thứ hai. Nội dung cơ bản của định luật nhiệt động thứ nhất là vấn đê bảo toàn năng lượng. Tuy nhiên, không giống như cơ học cổ điển, ngoài động năng và th ế nàng người ta còn lưu ý đến sự biến đổi của các thành phần năng lượng khác mà trong đó nhiệt và công là 2 thành phần được quan tâm nhiêu nhất. Định luật nhiệt động thứ nh ất chỉ đê cập đến ván đê bảo toàn năng lượng và khảo sát sự biến đổi năng lượng tổng của chất môi giới trước và sau mỗi quá trình, không hè lưu ý đến hướng diễn biến của quá trình cũng như điêu kiện để quá trìn h đó có thể diễn ra. Chính vì vậy, định luật nhiệt động thứ hai góp phần làm sáng tỏ vấn đề trên, nó sẽ chỉ rõ quá trìn h nào có thể diễn ra hoặc không diễn ra, các điêu kiện để một quá trìn h diễn ra ngược với chiều tự nhiên của nó, đồng thời nêu lên mức giới hạn của năng lượng được dùng để chuyển đổi ra còng trong các động cơ nhiệt. ơân lưu ý, năng lượng khỗng thể tự sinh ra hoặc tự mất đi mà chỉ có th ể chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác. Năng lượng, ngoài khái niệm quen thuộc là số lượng, cần phải được xem xét kỹ hơn dưới góc độ chất lượng (xem mục §4.2). Chính sự hiểu biết thấu đáo vấn đê này sẽ dẫn đến sự sử dụng năng lượng hợp lý hơn, hiệu quả hơn và tiế t kiệm hơn. Đối tượng nghiên cứu trong phạm vi nhiệt động lực học được gọi là hệ thống nhiệt động. Bên trong những hệ thống này, nhất định phải có chất công tác mà ta hay gọi là chất môi giới. Khi hệ thống hoạt động, trạ n g thái của chất môi giới phải có sự thay đổi. Chính sự thay đổi trạ n g thái của chất môi giới làm xuất hiện sự trao đổi công và nhiệt lượng giữa chất môi giới và môi trường, hoặc ngược lại, chính công và nhiệt lượng trao đổi giữa chất môi giới và môi trường làm cho trạ n g thái của chất môi giđi bị thay đổi. Tùy theo hướng chuyển động của n h iệt lượng mà người ta chia các máy nhiệt ra thành 2 loại: loại thuận chiêu và loại ngược chiêu. Các máy nhiệt làm việc theo chu trìn h thuận \n chiêu được gọi chung là động cơ nhiệt, các máy nhiệt làm việc theo chu trình ngược chiêu được gọi là bơm n hiệt lioộc máy làm lạnh. Tuy nhièn, dù chu trình là thuận chiêu hay ngược chiêu, trong b ất cứ hệ thống nào thì nhiệt lượng cũng được vận chuyến từ một nguồn nhiệt này đến m ột nguồn nhiệt khác qua trung gian của chất môi giới. Trong cùng một hệ thống, ta gọi nguôn nhiệt có nhiệt độ lớn hơn là nguôn nóng, còn nguôn nhiệt có nhiệt độ nhỏ hơn là nguồn lạnh. Để việc biến hóa năng lượng có hiệu quả nhất trong từng hệ nhiệt động cụ thể, thông thưòng ngư ...