Vật lý - Chương 7: Nhiệt động lực học

Chương'7' Nhiệt'động'lực'học' 7/11/15' Mở'đầu' 1.  Đối&tượng&nghiên&cứu:&Chuyển&động&nhiệt& !  “Chuyển&động&nhiệt”:&chuyển&động&hỗn&loạn&của&các& phân&tử/nguyên&tử&(không&có&phương&ưu&tiên)& 2.  Phương&pháp&nghiên&cứu& !  Phương&pháp&thống&kê:&Dựa&vào&các&quy&luật&thống& kê&để&tìm&ra&quy&luật&chung&cho&cả&hệ&và&giải&thích& các&tính&chất&của&hệ.& !  Phương&pháp&nhiệt&động&lực:&Nghiên&cứu&quá&trình& trao&đổi&và&chuyển&hóa&năng&lượng&dựa&vào&kết&quả& thực&nghiệm&từ&sự&quan&sát&các&quá&trình&tự&nhiên&từ& đó&tổng&quát&hóa&thành&các&nguyên&lý&nhiệt&động&lực& học.& 7/11/15' Mở'đầu' 3.  Nội&dung&chính& !  Thuyết&động&học&phân&tử& !  Các&quy&luật&phân&bố&phân&tử& !  Các&nguyên&lý&của&nhiệt&động&lực&học&và&ứng&dụng& 7/11/15' Khái'niệm'cơ'bản' 1.  Hệ&nhiệt&động:&Tập&hợp&của&các&phân&tử/&nguyên& tử&chuyển&động&trong&một&không&gian&nhất&định& =>&môi&trường&xung&quanh&là&phần&còn&lại&của&vũ& trụ& !  VD:&tập&hợp&các&phân&tử&khí&trong&bình&bín,&tập&hợp& các&phân&tử&nước&trong&phích,& !  Phân&loại:&
  Hệ&cô&lập:&hệ&nhiệt&động&không&trao&đổi&cả&chất&và&năng& lượng&với&môi&trường&xung&quanh&
  Hệ&kín:&hệ&nhiệt&động&không&trao&đổi&chất&mà&chỉ&trao&đổi& năng&lượng&với&môi&trường&xung&quanh&
  Hệ&mở:&hệ&nhiệt&động&trao&đổi&cả&chất&và&năng&lượng& 7/11/15' Khái'niệm'cơ'bản' 2.  Hệ&khí&lý&tưởng& !  Kích&thước&(đường&kính)&của&các&phân&tử&vô&cùng& nhỏ,&mỗi&phân&tử&được&coi&như&một&chất&điểm.& !  Các&phân&tử&khí&luôn&chuyển&động&tịnh&tiến&hỗn&loạn& theo&mọi&phương&không&có&phương&ưu&tiên.& !  Các&phân&tử&khí&không&tương&tác&với&nhau,&trừ&khi&va& chạm.& !  Va&chạm&giữa&các&phân&tử&là&hoàn&toàn&đàn&hồi.& 3.  Trạng&thái&vi&mô&và&trạng&thái&vĩ&mô& 4.  Thông&số&trạng&thái:&tập&hợp&tất&cả&các&đại&lượng& đặc&trưng&cho&các&tính&chất&của&hệ&(các&đại&lượng& p,&V,&T,&m&hoặc&n)& 7/11/15' Khái'niệm'cơ'bản' 5.  Đại&lượng&vi&mô:&là&những&đại&lượng&đặc&trưng&cho& tính&chất&riêng&của&từng&phần&tử&trong&hệ:&Tọa&độ&&&& (x,&y,&x),&vận&tốc&(v),&động&năng&(Wđ)& 6.  Đại&lượng&vĩ&mô:&là&những&đại&lượng&đặc&trưng&cho& tính&chất&chung&của&toàn&hệ&nhiệt&động:&Kích& thước&không&gian&(V),&độ&nóng&lạnh&(T),&khối& lượng&(m),&lượng&chất&(n)&hay&tác&dụng&lên&thành& bình&(p)& 7.  Phương&trình&trạng&thái:&phương&trình&mô&tả&mối& liên&hệ&giữa&các&thông&số&trạng&thái&của&một&hệ& nhiệt&động& 8.  Ví&dụ:&phương&trình& 7/11/15' ( ) 0T,V,pf = Một'số'thông'số'trạng'thái'vĩ'mô' 7/11/15' Nhiệt'độ' 1.  Nhiệt&độ& !  Trong&vật&lý,&nhiệt&độ&là&đại&lượng&đặc&trưng&cho&mức& độ&chuyển&động&hỗn&loạn&của&các&phần&tử&của&một&hệ& nhiệt&động& !  Nhiệt&độ&của&một&hệ&khí&lý&tưởng&tỉ&lệ&thuận&với&động& năng&trung&bình&của&các&phân&tử&khí& !  kB&=&1.38×10Ü23&J/K&là&hằng&số&Boltzmann& !  T&(K)&là&nhiệt&độ&tuyệt&đối&của&hệ&khí& 7/11/15' Tk 2 3 W Bd = Nhiệt'độ' 2.  Thang&đo&nhiệt&độ&và&đơn&vị& 7/11/15' F67.459T 5 9 T F32T 5 9 T 15.273TT F CF C ! ! −= += −= Điểm sôi của nước Điểm đóng băng của nước Điểm đóng băng của CO2 khô Điểm đóng băng của Nitơ Độ không tuyệt đối Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng' !  Xét&một&hình&hộp&kín&chứa&khí&với&mật&độ&n,&không& đặt&trong&bất&kỳ&một&trường&lực&nào.&Các&phân&tử&khí& luôn&chuyển&động&hỗn&loạn&theo&mọi&phương&trong& hộp.& 7/11/15' Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng' !  Khi&một&phân&tử&lao&vào&thành&hộp,&nó&bị&nẩy&trở&lại& và&tác&dụng&một&lực&nhỏ&lên&thành&hộp.&Nhưng&trên& thực&tế&tại&mọi&thời&điểm&luôn&có&rất&nhiều&phân&tử& lao&vào&thành&hộp&kết&quả&tạo&ra&một&lực&khá&lớn& 7/11/15' Tổng&hợp&lực& Diện&tích&thành&bình&S& S F P = Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng' !  Giả&thiết&mọi&phân&tử&trong&hộp&chuyển&động&với& cùng&vận&tốc&v,&thì&số&phân&tử&có&thể&va&chạm&với& thành&hộp&là& & & !  Trên&thực&tế&các&phân&tử&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& chuyển&động&hỗn&loạn&không&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ngừng&theo&6&hướng&khác&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& nhau&nên&chỉ&có&1/6&của&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& ΔN&chuyển&động&về&phía&ΔS.&Vì&thế&trên&thực&tế&số& phân&tử&va&chạm&với&ΔS&là& 7/11/15' SΔ tvΔ tSvnVnN 00 ΔΔ=⋅=Δ n0 là mật độ phân tử tSvn 6 1 N 6 1 n 0 ΔΔ=Δ=Δ Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng' !  Theo&định&lý&2&về&động&lượng& !  Theo&định&luật&3&Newton& !  Vậy&lực&tổng&hợp&của&Δn&phân&tử&là& 7/11/15' ( ) t mv2 ftfvmvmp Δ −=#⇒Δ#=−−=Δ !!!! t mv2 fff Δ =⇒#−= !! t mv2 tSvn 6 1 fnF 0 Δ ⋅ΔΔ=⋅Δ= vm ! vm ! − f ! 2 0 Svmn3 1 F Δ= Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng' 7/11/15' !  Vậy&áp&suất&của&khối&khí&tác&dụng&lên&thành&hộp&là& !  Trên&thực&tế&các&phân&tử&có&vận&tốc&khác&nhau&nên& trong&một&hệ&khí&ta&phải&thay&vận&tốc&bình&phương& bằng&vận&tốc&bình&phương&trung&bình&của&các&phân& tử& 2 0mvn3 1 S F p = Δ = n vvv vv 2 n 2 2 2 122 Δ +++ =⇒ Δ ! 2 0 vmn3 1 p = Phương trình cơ bản của thuyết động học phân tử Áp'suất'của'hệ'khí'lý'tưởng' !  Áp&suất&của&hỗn&hợp&khí,&định&luật&Dalton:& Với&một&hỗn&hợp&gồm&m&loại&khí&với&mật&độ&riêng& tương&ứng&là&n1,&n2,&,&nM;&khi&đó& 7/11/15' Mi210 nnnnn ++++= !! Mật độ chất khí thứ i trong hệ ( ) M21 2 M21 2 0 pppp vmnnn 3 1 vmn 3 1 p +++= +++== ! ! Nội'năng'của'khí'lý'tưởng' 1.  “Nội&năng&=&Tổng&năng&lượng&chứa&trong&hệ&khí”& 2.  Nội&năng&=&Động&năng&+&Thế&năng&tương&tác&giữa& các&phân&tử& 3.  Đối&với&khí&lý&tưởng& 4.  Đinh&luật&phân&bố&đều&năng&lượng&theo&các&bậc&tự& do&“động&năng&trung&bình&của&một&phân&tử&được& phân&bố&đều&theo&các&bậc&tự&do;&mỗi&bậc&tự&do& mang&một&năng&lượng&bằng”& 7/11/15' q,dtt,d WWU += Tk 2 1 B kB = 1.38×10–23 J/K là hằng số Boltzmann Nội'năng'của'khí'lý'tưởng' 5.  Bậc&tự&do& !  Bậc&tự&do&i:&số&tọa&độ&cần&thiết&để&xác&định&tọa&độ&của& một&phân&tử& !  Đối&với&phân&tử&đơn&nguyên&tử,&bậc&tự&do&i&=&3& 7/11/15' x y z Tk 2 3 U B= Nội năng của phân tử Nội'năng'của'khí'lý'tưởng' 5.  Bậc&tự&do& !  Bậc&tự&do&i:&số&tọa&độ&cần&thiết&để&xác&định&tọa&độ&của& một&phân&tử& !  Đối&với&phân&tử&gồm&có&2&nguyên&tử,&ngoài&3&tọa&độ&x,& y,&z&ta&cần&thêm&2&tọa&độ&khác&φ,&θ&để&xác&định&vị&trí& của&phân&tử&đối&với&chuyển&động&quay,&do&đó&bậc&tự& do&i&=&5& 7/11/15' Tk 2 5 U B= Nội năng của phân tử x y z Nội'năng'của'khí'lý'tưởng' 5.  Bậc&tự&do& !  Bậc&tự&do&i:&số&tọa&độ&cần&thiết&để&xác&định&tọa&độ&của& một&phân&tử& !  Đối&với&phân&tử&gồm&có&nhiều&hơn&2&nguyên&tử,&ngoài& 3&tọa&độ&x,&y,&z&ta&cần&thêm&3&tọa&độ&khác&φ,&θ,&ψ&&để& xác&định&vị&trí&của&phân&tử&đối&với&chuyển&động&quay,& do&đó&bậc&tự&do&i&=&6& 7/11/15' x y z Tk 2 6 U B= Nội năng của phân tử Nội'năng'của'khí'lý'tưởng' 6.  Vậy&đối&với&một&hệ&khí&ở&nhiệt&độ&T& !  Trong&đó&
  N&là&tổng&số&phân&tử,&m&là&khối&lượng&của&hệ&
  M&là&khối&lượng&nguyên&tử,&NA&là&số&Avogadro&
  kB&là&hằng&số&Boltzmann,&R&là&hằng&số&khí& 7.  Động&năng&trung&bình&của&một&phân&tử& “Động&năng&trung&bình&chỉ&phụ&thuộc&vào&nhiệt&độ”& 7/11/15' RT 2 i nTk 2 i nNTk 2 i NU BAB === Tk 2 i w Bd = Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 1.  Năng&lượng,&công&và&nhiệt&lượng& !  Năng&lương:&đại&lượng&đặc&trưng&cho&mức&độ&vận& động&của&vật&chất.&Mỗi&trạng&thái&của&vật&ứng&với&một& mức&năng&lượng&cố&định&=>&năng&lượng&là&hàm&của& trạng&thái.& !  Công&và&nhiệt&lượng&
  Truyền&một&năng&lượng&cho&khối&khí&trong&xi&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& lanh&làm&khối&khí&giãn&nở&đẩy&pít&tông&dịch&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& chuyển&=>&khối&khí&thực&hiện&công.&
  Nếu&giữ&cố&định&piston&thì&năng&lượng&được&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& truyền&cho&các&phân&tử&khí&làm&chúng&chuyển&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& động&hỗn&loạn&nhanh&hơn&=>&nhiệt&độ&khí&trong&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& xi&lanh&tăng&lên&=>&nội&năng&của&khối&khí&tăng&lên& 7/11/15' Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 2.  So&sánh&công&và&nhiệt&lượng& !  Giống&nhau:&
  Đều&là&đại&lượng&đo&mức&độ&trao&đổi&năng&lượng&của&một&hệ& nhiệt&động&
  Là&hàm&của&quá&trình&không&phải&hàm&trạng&thái& !  Khác&nhau:&
  Công&liên&quan&đến&chuyển&động&có&định&hướng&của&hệ&
  Nhiệt&lượng&liên&quan&đến&chuyển&động&hỗn&loạn&của&các& phân&tử.& 3.  Sự&tương&đương&giữa&công&và&nhiệt&lượng& 7/11/15' J18.4calo1 = Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 4.  Nội&dung&của&nguyên&lý&I& !  Phát&biểu&“Độ&biến&thiên&nội&năng&của&một&hệ&bằng& tổng&công&và&nhiệt&lượng&hệ&nhân&được”& !  Quy&ước:&&
  A&>&0,&Q&>&0;&hệ&nhận&công&và&nhiệt&lượng&từ&môi&trường& xung&quanh&
  A&<&0,&Q&<&0;&hệ&sinh&công&và&tỏa&nhiệt&ra&môi&trường&xung& quanh& !  Đối&với&quá&trình&biến&đổi&vô&cùng&nhỏ& 7/11/15' QAUUU 12 +=−=Δ dU = δA +δQ Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 5.  Ý&nghĩa&của&nguyên&lý&1& !  A&>&0,&Q&>&0;&hệ&nhận&công&và&nhiệt&lượng&từ&môi& trường&xung&quanh,&khí&đó&ΔU&>&0.& !  A&<&0,&Q&<&0;&hệ&thực&hiện&công&và&tỏa&nhiệt&ra&môi& trường&xung&quanh,&khí&đó&ΔU&<&0.& !  A&=&0,&Q&=&0;&khí&đó&ΔU&=&0,&nội&năng&của&hệ&được&bảo& toàn& “Nguyên&lý&1&của&nhiệt&động&lực&học&thực&chất&là& nguyên&lý&bảo&toàn&năng&lượng&áp&dụng&cho&một&hệ& nhiệt&động”& 7/11/15' Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 6.  Hệ&quả&của&nguyên&lý&1& !  Hệ&quả&1:&Hệ&cô&lập&gồm&hai&vật&trao&đổi&nhiệt&với& nhau,&nhiệt&lượng&của&vật&này&tỏa&ra&bằng&nhiệt& lượng&của&vật&kia&thu&vào& !  Hệ&quả&2:&Hệ&không&trao&đổi&nhiệt&với&môi&trường& ⇒ &Hệ&liên&tục&thực&hiện&công&đến&khi&mất&hết&năng& lượng,&nội&năng&bằng&0&thì&không&thể&sinh&công&nữa& 7/11/15' 21 QQ0A;0U −=⇒==Δ 0UU0AUA0Q 12 <−⇔<⇒Δ=⇒= Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 6.  Hệ&quả&của&nguyên&lý&1& !  Hệ&quả&3:&Động&cơ&nhiệt&hoạt&động&theo&chu&trình& khép&kín&công&sinh&ra&cân&bằng&với&nhiệt&lượng&nhận& vào& ⇒ &Điều&đó&có&nghĩa&là&“hệ&sinh&công&thì&bắt&buộc&phải& nhận&nhiệt&và&ngược&lại&hệ&tỏa&nhiệt&khi&nhận&công& từ&môi&trường”.& !  Kết'luận:&Không&tồn&tại&động&cơ&vĩnh&cửu&loại&I:&
  Hoặc&sinh&công&mãi&mãi&mà&không&nhận&nhiệt.&
  Hoặc&sinh&công&lớn&hơn&nhiệt&nhận&vào.& 7/11/15' QA0UUU 12 −=⇒=Δ⇒= Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 7.  Công&mà&hệ&nhận&được&trong&một&quá&trình& !  Áp&suất&tác&dụng&lên&pit&tông& !  Công&mà&hệ&nhận&được& !  Lấy&tích&phân&theo&quá&trình&biến&đổi&từ&trạng&thái&1& đến&trạng&thái&2&(diện&tích&dưới&đường&cong)& 7/11/15' SpFS/Fp ⋅=⇒= ( )dlSdVvìpdVpSdlFdldA ⋅=−=−=−= ∫∫ −== 2 1 V V 2 1 pdVdAA Dấu trừ (-) vì thể tích của hệ giảm S Ngoại lực ℓd Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 8.  Nhiệt&lượng&hệ&nhận&được&trong&một&quá&trình& !  Nhiệt&lượng&mà&hệ&nhận&được& !  c&là&nhiệt&dung&riêng&của&một&chất,&có&giá&trị&bằng& nhiệt&lượng&nhận&cần&thiết&để&làm&tăng&một&đơn&vị& khối&lượng&chất&khí&lên&1&độ& !  Nhiệt&dung&phân&tử&(1&mol):& 7/11/15' cmdTdQ = ( )K.kg/J mdT dQ c = ( )K.mol/JcMC ⋅= đối với quá trình đẳng tích đối với quá trình đẳng áp ! " # = p v C C C Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 9.  Quá&trình&đẳng&tích& 7/11/15' 2 iR CTC M m Q và 0A T 2 iR M m Tk 2 i NUTk 2 i NU QU0pdVAconstV Vv BB V V 2 1 =⇒Δ== Δ==Δ⇒= =Δ⇒=−=⇒= ∫ Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 10. Quá&trình&đẳng&áp& 7/11/15' ( ) ( ) TC M m TR M m T 2 iR M m Q TR M m VPconstP VVPT 2 iR M m AUQ VVPpdVAconstP P 12 12 V V 2 1 Δ=Δ+Δ= Δ=Δ⇒= −+Δ=−Δ= −−=−=⇒= ∫ i 2i C C v p +==γ gọi là hệ số Poisson R 2 2i RCC VP + =+=⇒ Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 11. Quá&trình&đẳng&nhiệt& 7/11/15' ∫∫ −=−= =⇒== −=⇒=Δ⇒= 2 1 2 1 V V 11 V V 1 12211 V dV VppdVA V V pppVVpVp AQ0UconstT 2 1 1 2 11 V V lnRT M m V V lnVpA =−= 1 2 V V lnRT M m AQ =−= V p 1p 2p 2V1V 1 2 Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 12. Quá&trình&đoạn&nhiệt# 7/11/15' ( ) constVln1Tln =−+ γ 11 C C C R CRC v p v vp −=−=⇒+= γ ( ) constTp constpV constTV 1 1 =⇔=⇔= − − γ γ γγ ! ! " !! # $ =+ −= ⇒ ! ! ' !! ( ) =−= == =+=⇒= 0 V dV C R T dT V dV RTdTC RT M m pV;pdVA dTC M m dT 2 iR M m dU AQAdU0Q v vv δ δδδδ Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 12. Quá&trình&đoạn&nhiệt# !  Độ&biến&thiên&nội&năng& !  Công&nhận&được&trong&quá&trình&đoạn&nhiệt& 7/11/15' T 2 iR M m U Δ=Δ ( ) 1 VVVp V dV VppdVA V V ppVppV V dV VppdVA 1 1 1 211 V V 11 V V 1 111 V V 11 V V 2 1 2 1 2 1 2 1 − − =−=−= =⇒= −=−= −− ∫∫ ∫∫ γ γγγ γ γ γ γ γγ Nguyên'lý'1'của'nhiệt'động'lực'học' 12. Quá&trình&đoạn&nhiệt# !  Công&nhận&được&trong&quá&trình&đoạn&nhiệt& 7/11/15' ( ) ( ) ( ) 1 1211 111 1122 2211 11 1 211 1 1 1 211 V V 11 V V T1 TTVp ART M m Vp 1 VpVp A VpVp 1 VpVVp A 1 VVVp V dV VppdVA 2 1 2 1 − − =⇒= − − =⇒ # $ # % & = − − = − − =−=−= − −− ∫∫ γ γ γ γ γγ γγ γγγ γ γ Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 1.  Những&hạn&chế&của&nguyên&lý&I& !  Hạn'chế'1:&“Không&chỉ&rõ&chiều&của&quá&trình&truyền& nhiệt;&Trong&thực&tế&nhiệt&chỉ&truyền&từ&vật&nóng& sang&vật&lạnh&mà&không&truyền&theo&chiều&ngược&lại”.& !  VD1:&Thả&viên&đá&lạnh&vào&cốc&nước&nóng&=>&đá&tan.& Nhiệt&lượng&truyền&từ&cốc&nước&nóng&sang&viên&đá& lạnh&mà&ko&có&điều&ngược&lại.& !  VD2:&Nhiệt&lượng&truyền&từ&bếp&lửa&sang&dụng&cụ& nấu&ăn,&ko&có&điều&ngược&lại.& 7/11/15' Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 1.  Những&hạn&chế&của&nguyên&lý&I& !  Hạn'chế'2:&“Không&phân&biệt&được&công&và&nhiệt& lượng:&trên&thực&tế&công&có&thể&chuyển&hóa&hoàn& toàn&thành&nhiệt&nhưng&nhiệt&không&thể&tự&nhiên& chuyển&hóa&thành&công”.& !  VD:&Một&hòn&đá&rơi&từ&độ&cao&h&xuống&mặt&đất,&toàn& bộ&công&của&lực&hấp&dẫn&A&=&Wt&=&mgh&đã&biến&thành& nhiệt&lượng&Q&làm&hòn&đá&và&mặt&đất&nóng&lên.&Ở& chiều&ngược&lại&nếu&cung&cấp&cho&hòn&đá&đang&nằm& trên&mặt&đất&một&nhiệt&lượng&đúng&bằng&Q&thì&nó& không&thể&biết&thành&công&làm&hòn&đá&tự&nhảy&lên&độ& cao&h&được& 7/11/15' Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 1.  Những&hạn&chế&của&nguyên&lý&I& !  Hạn'chế'3:'“Không&đánh&giá&được&chất&lượng&nguồn& nhiệt:&Thực&tế&những&nguồn&nhiệt&có&nhiệt&độ&cao& hơn&thường&có&chất&lượng&hơn”.& !  VD:&mở&to&bếp&ga&đun&nước&sôi&nhanh&hơn& ⇒ &Như&vậy&lý&thuyết&nhiệt&động&lực&học&dựa&trên&cơ&sở& của&nguyên&lý&1&có&những&hạn&chế&nhất&định&trong& việc&giả&thích&một&số&hiện&tượng&tự&nhiên&mặc&dù& nguyên&lý&1&không&vi&phạm&định&luật&bảo&toàn&và& chuyển&hóa&năng&lượng.&Vì&thế&ta&cần&phải&bổ&sung& cho&nguyên&lý&1&để&hoàn&thiện&lý&thuyết&nhiệt&động& lực&học.& 7/11/15' Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 2.  Phát&biểu&nguyên&lý&II& !  Clausius:&“Nhiệt&không&thể&tự&động&truyền&từ&nguồn& lạnh&sang&nguồn&nóng”&hay&“không&thể&chế&tạo&được& máy&lạnh&vĩnh&cửu”& !  Thompson:&“Không&thể&chế&tạo&được&động&cơ&nhiệt& hoạt&động&theo&một&chu&trình&khép&kín&liên&tục& chuyển&hóa&nhiệt&thành&công&mà&chỉ&tiếp&xúc&với&một& nguồn&nhiệt&duy&nhất”&hay&“không&thể&chế&tạo&được& động&cơ&vĩnh&cửu&loại&2&(đó&là&loại&động&cơ&hoạt&động& mà&chỉ&tiếp&xúc&với&một&nguồn&nhiệt&duy&nhất)”& 7/11/15' Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 3.  Động&cơ&nhiệt& !  Máy&biến&đổi&nhiệt&thành&công& !  VD:&động&cơ&hơi&nước,&động&cơ&đốt&trong& !  Hoạt&động&tuần&hoàn&theo&chu&trình&khép&kín& !  Tác&nhân:&hơi&nước,&chất&khí,&ga,&xăng,&dầu&& 7/11/15' Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 4.  Hiệu&suất&của&động&cơ&nhiệt& 7/11/15' Nguồn' nóng'(Q1)' Nguồn' lạnh'(Q2)' ĐC'nhiệt' Công'A' Hiệu&suất& Công&thực&hiện& Nhiệt&hấp&thụ& từ&nguồn&nóng& Nhiệt&nhả&ra& nguồn&lạnh& η = A Q1 = Q1 −Q2 Q1 =1− Q2 Q1 Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 5.  Chu&trình&Carnot:& !  Hai&quá&trình&đẳng&nhiệt&(12)&và&(34)& !  Hai&quá&trình&đoạn&nhiệt&(23)&và&(41)& !  Hiệu&suất& 7/11/15' p V 1 2 34 T1 T2 Q1 Q2 η =1− T2 T1 Hiệu suất của chu trình Carnot với tác nhân là khí lý tưởng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 6.  Giải&thích&hạn&chế&nguyên&lý&1&bằng&nguyên&lý&2& !  HC1:& !  HC2:&Luôn&có&hao&phí&η&<&1& !  HC3& 7/11/15' η ≤1⇔1− T2 T1 ≤1⇒ T2 ≤ T1 T2 > T1⇒ η < 0 η <1⇔ A Q1 <1⇒ A <Q1 η1 =1− T2 T1 ; η2 =1− T2 "T1 T1 < "T1 ⇒ T2 T1 > T2 "T1 ⇒1− T2 T1 <1− T2 "T1 ⇔η1 < η2 Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 7.  Máy&lạnh& !  Dùng&công&để&chuyển&nhiệt&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& từ&nguồn&lạnh&sang&nguồn&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& nóng& !  Tác&nhân:&Khí&ga& !  VD:&Tủ&lạnh,&điều&hòa&nhiệt&độ& !  Hệ&số&làm&lạnh& !  Đối&với&chu&trình&Carnot& 7/11/15' Nguồn' nóng'(Q1)' Nguồn' lạnh'(Q2)' Công'A'Máy'lạnh' ε = Q2 A = Q2 Q1 −Q2 ε = T2 T1 −T2 Nguyên'lý'2'của'nhiệt'động'lực'học' 7.  Máy&lạnh& !  Nguyên&lý&hoạt&động& 7/11/15' D àn &n ón g& Dàn&lạnh& Máy&nén& Van&giãn&nở& đột&ngột& Hết'chương'7' 7/11/15'