Tính chất nhiệt động của chất lưu

Nếu biết các thế nhiệt động F và G cùng với phương trình trạng thái và một trong các hệ số nhiệt của một chất lưu, chúng ta sẽ biết được tất cả các hàm trạng thái còn lại (S, U, H) của chất lưu đó. Bài này sẽ giới thiệu các hệ thức nhiệt động lực học cho phép chúng ta làm điều đó.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính chất nhiệt động của chất lưu Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 1Tính chất nhiệt động của chất lưuTÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG CỦA CHẤTLƯUBiên soạn: Lê Quang NguyênNếu biết các thế nhiệt động F và G cùng với phương trìnhtrạng thái và một trong các hệ số nhiệt của một chất lưu, chúngta sẽ biết được tất cả các hàm trạng thái còn lại (S, U, H) củachất lưu đó. Bài này sẽ giới thiệu các hệ thức nhiệt động lựchọc cho phép chúng ta làm điều đó.1. CÁC HỆ SỐ NHIỆT1.1 NHIỆT DÃN NỞ ĐẲNG NHIỆTNếu chọn các biến số trạng thái là T và V ta có thể viết độ biếnthiên của entropy và nội năng của chất lưu trong một quá trìnhvi phân như sau:  S   S  (1.1.1) dS    dT    dV  T V  V  T  U   U   U  (1.1.2)dU    dT    dV  CV dT    dV  T V  V  T  V  T  U Trong đó CV    là nhiệt dung đẳng tích của chất lưu.  T VTừ đồng nhất thức dU  TdS  PdV và (1.1.2) ta có thể viết viphân của entropy như sau: dT 1  U  dS  CV     P  dV (1.1.3) T T  V  T Đồng nhất hai hệ thức (1.1.1) và (1.1.3) ta thu được:  S  (1.1.4)CV  T    T V  S   U lV  T     P (1.1.5)  V  T  V TTrong đó chúng ta đã định nghĩa đại lượng lV, gọi là nhiệt dãnnở đẳng nhiệt của chất lưu đang xét. Sở dĩ lV được gọi như vậylà vì theo định nghĩa trên, lượng nhiệt dQ mà chất lưu hấp thutrong một quá trình đẳng nhiệt để làm cho thể tích dãn nở mộtlượng dV là dQ = TdS = lV dV.Người ta cũng gọi CV và lV là các hệ số nhiệt của chất lưu.1.2 NHIỆT NÉN ĐẲNG NHIỆTNếu chọn các biến số trạng thái là T và P ta có thể viết độ biếnthiên của entropy và enthalpy của chất lưu trong một quá trìnhvi phân như sau:  S   S  (1.2.1) dS    dT    dP  T  P  P  T  H   H   H  (1.2.2)dH    dT    dP  C P dT    dP  T  P  P  T  P  T Generated by Foxit PDF Creator © Foxit Software http://www.foxitsoftware.com For evaluation only. 2Tính chất nhiệt động của chất lưu  H Trong đó C P    là nhiệt dung đẳng áp của chất lưu.  T  PTừ đồng nhất thức dH  TdS  VdP và (1.2.2) ta có thể viết viphân của entropy như sau: dT 1  H  dS  C P     V  dP (1.2.3) T T  P  T Đồng nhất hai hệ thức (1.2.1) và (1.2.3) ta thu được:  S  (1.2.4)CP  T    T  P  S   H  (1.2.5)lP  T     V  P T  P  TTrong đó chúng ta đã định nghĩa đại lượng lP, gọi là nhiệt nénđẳng nhiệt của chất lưu đang xét. Sở dĩ lP đ ược gọi như vậy làvì theo định nghĩa trên, lượng nhiệt dQ mà chất lưu hấp thutrong một quá trình đẳng nhiệt để làm cho áp suất tăng mộtlượng dP là dQ = TdS = lP dP.Người ta cũng gọi CP và lP là các hệ số nhiệt của chất lưu.2. VI PHÂN CỦA CÁC HÀM TRẠNG THÁIDùng các kết quả trên chúng ta có thể viết biểu thức vi phâncủa các hàm trạng thái U, S theo T, V:dU  CV dT  lV  P dV (2.1) dT dV (2.2)dS  CV  lV T TNgoài ra, vi phân của F cũng được biểu diễn qua T, V: (2.3)dF   SdT  PdVTương tự như vậy chúng ta có thể viết biểu thức vi phân củacác hàm trạng thái H, S theo T, P:dH  C P dT  l P  V dP (2.4) dT dP (2.5)dS  C P  lP T TNgoài ra, vi phân của G cũng được biểu diễn qua T, P: (2.6)dG   SdT  VdP3. CÁC HỆ THỨC CLAPEYRON3.1 BIẾN SỐ T, VVì F là một hàm trạng thái nên ...