SlideShare a Scribd company logo
1 of 12
Download to read offline
1
ChươngChương 11
Những khái niệm cơNhững khái niệm cơ
bảnbản
Mục đíchMục đích
■■ Làm quen vớiLàm quen với cáccác thuật ngữthuật ngữ cơ bảncơ bản làlà nền tảng của nhiệt động lực họcnền tảng của nhiệt động lực học
trong hệ thống đơn vịtrong hệ thống đơn vị SISI ((hệ méthệ mét)) và hệ thống đơn vị Anhvà hệ thống đơn vị Anh đượcđược sử dụngsử dụng
phổ biến;phổ biến;
■■ Định nghĩaĐịnh nghĩa các khái niệm cơ bản của nhiệt động lực học nhưcác khái niệm cơ bản của nhiệt động lực học như HHệ thống ,ệ thống ,
Hệ thốngHệ thống cân bằng, quá trình,cân bằng, quá trình, chu trình;chu trình;
■■ Khái niệm về nhiệt độ, thang nhiệt độ, áp suấtKhái niệm về nhiệt độ, thang nhiệt độ, áp suất dư,dư, áp suất tuyệt đốiáp suất tuyệt đối, độ, độ
chân không, áp suất môi trường;chân không, áp suất môi trường;
■■ Khái niệm về môi chất, khí lý tưởngKhái niệm về môi chất, khí lý tưởng
■■ Giới thiệu kỹ thuật giải quyếtGiới thiệu kỹ thuật giải quyết cáccác vấn đề hệ thốngvấn đề hệ thống nhiệt động lực họcnhiệt động lực học
Nhiệt động KT nghiên cứu gì?Nhiệt động KT nghiên cứu gì?
■■ Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự nhiên sinh ra hayĐịnh luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay
mất đi, mà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác (Energy cannot bemất đi, mà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác (Energy cannot be
created or destroyed, it transforms)created or destroyed, it transforms)
Nhiệt động KT nghiên cứu gì?Nhiệt động KT nghiên cứu gì?
■■ Năng lượng có các thuộc tính là số lượng và chất lượng (Nhiệt truyền theoNăng lượng có các thuộc tính là số lượng và chất lượng (Nhiệt truyền theo
chiều hướng giảm nhiệt độchiều hướng giảm nhiệt độ -- Định luật nhiệt độngĐịnh luật nhiệt động 22 ((22ndnd law))law))
Quan điểm vĩ mô/vi mô (MacroscopicQuan điểm vĩ mô/vi mô (Macroscopic
and Microscopic Views ofand Microscopic Views of
ThermodynamicsThermodynamics))
■■ Vật chất được tạo thành từ các phân tử. Tính chất của vậtVật chất được tạo thành từ các phân tử. Tính chất của vật
chất phụ thuộc vào bản chất ứng của các phân tử.chất phụ thuộc vào bản chất ứng của các phân tử.
■■ Áp suất khí trong một bình kín là tổng hợp lực va đạpÁp suất khí trong một bình kín là tổng hợp lực va đạp
phân tử lên thành bình:phân tử lên thành bình:
■■ Theo quan điểm vi mô, cần xác định lực va đạp phân tử lênTheo quan điểm vi mô, cần xác định lực va đạp phân tử lên
một diện tích vô cùng bé thành bình để xác định áp suất.một diện tích vô cùng bé thành bình để xác định áp suất.
■■ Thay vào đó, có thể gắn vào một áp kế (xác định lực tácThay vào đó, có thể gắn vào một áp kế (xác định lực tác
dụng trung bình lên một diện tích thành bình) để xác địnhdụng trung bình lên một diện tích thành bình) để xác định
áp suất. Đây là quan điểm vĩ mô.áp suất. Đây là quan điểm vĩ mô.
■■ Nhiệt độ biểu thị sự nóng lạnh của vật chất và tỷ lệ vớiNhiệt độ biểu thị sự nóng lạnh của vật chất và tỷ lệ với
tốc độ chuyển động phân tử:tốc độ chuyển động phân tử:
■■ Quan điểm vi mô, có thể tính được nhiệt độ (thuyết độngQuan điểm vi mô, có thể tính được nhiệt độ (thuyết động
học phân tử);học phân tử);
■■ Thay vào đó chỉ cần nhiệt kế để đo nhiệt độ.Thay vào đó chỉ cần nhiệt kế để đo nhiệt độ.
Hệ thống nhiệt (ThermodynamicHệ thống nhiệt (Thermodynamic
systems)systems)
■■ Trong kỹ thuật, một bước quan trọng khiTrong kỹ thuật, một bước quan trọng khi
nghiên cứu là xác định rõ đối tượng nghiênnghiên cứu là xác định rõ đối tượng nghiên
cứu.cứu.
■■ Trong cơ học, nếu chuyển động của vật đượcTrong cơ học, nếu chuyển động của vật được
nghiên cứu, thì cần xác định vật ở trạng tháinghiên cứu, thì cần xác định vật ở trạng thái
tự do, sau đó xác định các lực tác động. Cuốitự do, sau đó xác định các lực tác động. Cuối
cùng là áp dụng Định luậtcùng là áp dụng Định luật 22 Newton.Newton.
■■ Trong NĐHKT, thuật ngữ Hệ thống (system)Trong NĐHKT, thuật ngữ Hệ thống (system)
dùng để chỉ đối tượng được nghiên cứu (ví dụ,dùng để chỉ đối tượng được nghiên cứu (ví dụ,
coffee trong cốc).coffee trong cốc).
■■ Một khi hệ thống được định nghĩa, các tươngMột khi hệ thống được định nghĩa, các tương
quan với các hệ thống khác được xác định.quan với các hệ thống khác được xác định.
Khi đó, các định luật vật lý hoặc các quy luậtKhi đó, các định luật vật lý hoặc các quy luật
phù hợp có thể được áp dụng để nghiên cứu.phù hợp có thể được áp dụng để nghiên cứu.
2
■■ HệHệ thốngthống nhiệtnhiệt làlà bấtbất kỳkỳ thứthứ gìgì chúngchúng tata muốnmuốn nghiênnghiên cứucứu.. NóNó cócó thểthể đơnđơn
giảngiản chỉchỉ làlà mộtmột cốccốc coffeecoffee hayhay phứcphức tạptạp nhưnhư làlà mộtmột tổtổ hợphợp hóahóa chấtchất lọclọc
dầudầu.. ChúngChúng tata cócó thểthể quanquan tâmtâm nghiênnghiên cứucứu vậtvật chấtchất bênbên trongtrong mộtmột bìnhbình kín,kín,
hayhay chấtchất khíkhí lưulưu chuyểnchuyển trongtrong mộtmột đườngđường ốngống dẫndẫn khíkhí..
■■ MọiMọi thứthứ bênbên ngoàingoài hệhệ thôngthông đượcđược gọigọi làlà MôiMôi trườngtrường (surroundings)(surroundings)..
■■ HệHệ thốngthống đượcđược phânphân biệtbiệt vớivới môimôi trườngtrường bởibởi RanhRanh giớigiới (boundary)(boundary).. RanhRanh
giớigiới cócó thểthể cốcố địnhđịnh hoặchoặc didi độngđộng..
■■ ViệcViệc xácxác địnhđịnh chínhchính xácxác ranhranh giớigiới cócó ýý nghĩanghĩa
quanquan trọngtrọng khikhi nghiênnghiên cứucứu..
■■ CóCó haihai dạngdạng hệhệ thốngthống nhiệtnhiệt tiêutiêu biểubiểu:: HệHệ thốngthống kínkín ((closedclosed systems)systems) vàvà hệhệ
thốngthống hởhở (control(control volumes)volumes)..
Hệ thống kín (control mass)Hệ thống kín (control mass)
■■ Là HT có lượng vật chất trong hệ thống không đổi.Là HT có lượng vật chất trong hệ thống không đổi.
■■ Được sử dụng khi có số lượng nhất định vật chất đượcĐược sử dụng khi có số lượng nhất định vật chất được
nghiên cứu;nghiên cứu;
■■ Không có sự trao đổi vật chất qua ranh giới;Không có sự trao đổi vật chất qua ranh giới;
■■ Trên hình là hệ thống kín gồm khí chứa trong cylinderTrên hình là hệ thống kín gồm khí chứa trong cylinder
và piston phía trên (giả thiết kín tuyệt đối).và piston phía trên (giả thiết kín tuyệt đối).
■■ Ranh giới hệ thống là bề mặt trong của cylinder vàRanh giới hệ thống là bề mặt trong của cylinder và
piston (đường nét đứt).piston (đường nét đứt).
■■ Khi đun nóng, khí bên trong tăng nhiệt, giãn nở, đẩyKhi đun nóng, khí bên trong tăng nhiệt, giãn nở, đẩy
piston đi lên, một phần ranh giới phía dưới piston dịchpiston đi lên, một phần ranh giới phía dưới piston dịch
chuyển đi lên.chuyển đi lên.
■■ Không có lượng vật chất nào ra khỏi hệ thống.Không có lượng vật chất nào ra khỏi hệ thống.
■■ Có năng lượng (nhiệt) truyền qua ranh giới với môiCó năng lượng (nhiệt) truyền qua ranh giới với môi
trường.trường.
Hệ thống hở (control volume)Hệ thống hở (control volume)
■■ Là một phần được lựa chọn nghiên cứu trong không gian.Là một phần được lựa chọn nghiên cứu trong không gian.
■■ Thường bao gồm các thiết bị liên quan đến dòng chảy như ống phunThường bao gồm các thiết bị liên quan đến dòng chảy như ống phun
(nozzle), bơm/quạt/máy nén (pump/fan/compressor), động cơ tuabin(nozzle), bơm/quạt/máy nén (pump/fan/compressor), động cơ tuabin
(turbine).(turbine).
■■ Khi nghiên cứu dòng chảy, người ta chọn ra một phần trong thiết bị.Khi nghiên cứu dòng chảy, người ta chọn ra một phần trong thiết bị.
■■ Cả vật chất (mass) và năng lượng (energy) có thể trao đổi qua ranh giớiCả vật chất (mass) và năng lượng (energy) có thể trao đổi qua ranh giới
được chọn.được chọn.
■■ Không có quy luật cố định nào khi chọn ranh giới cho hệ thống hở. ViệcKhông có quy luật cố định nào khi chọn ranh giới cho hệ thống hở. Việc
chọn đúng sẽ đem lại kết quả nghiên cửu chính xác và dễ dàng hơn.chọn đúng sẽ đem lại kết quả nghiên cửu chính xác và dễ dàng hơn.
■■ Ranh giới của hệ thống hở được gọi là mặt ranh giới (boundary surface)Ranh giới của hệ thống hở được gọi là mặt ranh giới (boundary surface)
■■ Mặt ranh giới có thể là thực hoặc tưởng tượng.Mặt ranh giới có thể là thực hoặc tưởng tượng.
■■ Hệ thống hở có thể cố định về kích thước, hình dáng, cũng có thể có ranhHệ thống hở có thể cố định về kích thước, hình dáng, cũng có thể có ranh
giới thay đổi.giới thay đổi.
Open Systems (continued)Open Systems (continued)
■■ Hệ thống kín mà không có trao đổi năng lượng qua ranh giớiHệ thống kín mà không có trao đổi năng lượng qua ranh giới
thì gọi là gì?thì gọi là gì?
Open systemsOpen systems Open systemsOpen systems
3
Chất môi giới (Working medium)Chất môi giới (Working medium)
■■ Chất môi giới (môi chất) được dùng trong các hệ thống nhiệt làm chấtChất môi giới (môi chất) được dùng trong các hệ thống nhiệt làm chất
trung gian để chuyển hóa giữa các dạng năng lượng (chủ yếu Nhiệttrung gian để chuyển hóa giữa các dạng năng lượng (chủ yếu Nhiệt--Công).Công).
■■ Môi chất thường là vật chất ở thể lỏng, thể khí, hay có biến đổi pha giữaMôi chất thường là vật chất ở thể lỏng, thể khí, hay có biến đổi pha giữa
lỏng và hơi. Ví dụ: Không khí, nước+hơi nước, công chất lạnh thểlỏng và hơi. Ví dụ: Không khí, nước+hơi nước, công chất lạnh thể
lỏng+hơi.lỏng+hơi.
Chất môi giớiChất môi giới
Thuộc tính của hệ thống (Properties)Thuộc tính của hệ thống (Properties)
■■ Để mô tả một hệ thống và dự đoán ứng xửĐể mô tả một hệ thống và dự đoán ứng xử
của nó, cần kiến thức về các thuộc tính củacủa nó, cần kiến thức về các thuộc tính của
nó và mối quan hệ giữa chúngnó và mối quan hệ giữa chúng
■■ Thuộc tính của một hệ thống là các đặc tínhThuộc tính của một hệ thống là các đặc tính
vĩ mô của nó.vĩ mô của nó.
■■ Một số thuộc tính phổ biến là: áp suấtMột số thuộc tính phổ biến là: áp suất
(pressure(pressure--P), nhiệt độ (temperatureP), nhiệt độ (temperature--T), thểT), thể
tích (volumetích (volume--V) và khối lượng (G) hoặcV) và khối lượng (G) hoặc
(mass(mass--m).m).
■■ Các thuộc tính mô tả trạng thái của một hệCác thuộc tính mô tả trạng thái của một hệ
thống chỉ khi hệ thống ở trạng thái ổn địnhthống chỉ khi hệ thống ở trạng thái ổn định
(cân bằng(cân bằng--equilibrium state).equilibrium state).
■■ Không phải tất cả các thuộc tính là độc lập.Không phải tất cả các thuộc tính là độc lập.
Mật độ hay khối lượng riêng (densityMật độ hay khối lượng riêng (density--ρρ) là) là
thuộc tính độc lập với áp suất và nhiệt độ.thuộc tính độc lập với áp suất và nhiệt độ.
Mật độ và thể tích riêng (specific volumeMật độ và thể tích riêng (specific volume--v)v)
nghịch đảo nhau.nghịch đảo nhau.
Mật độ là một thuộc tínhMật độ là một thuộc tính
■■ Mật độ/Khối lượng riêng là khối lượng/đơn vị thể tích;Mật độ/Khối lượng riêng là khối lượng/đơn vị thể tích;
■■ ρρρρρρρρ = mass/volume (kg/m3)= mass/volume (kg/m3)
■■ Tỷ trọng riêng (Specific gravity): là tỷ số giữa mật độ của một chất với mật độ củaTỷ trọng riêng (Specific gravity): là tỷ số giữa mật độ của một chất với mật độ của
một chất tiêu chuẩn ở điều kiện nhất định (thường lấy là nước ở 4một chất tiêu chuẩn ở điều kiện nhất định (thường lấy là nước ở 4 ooC)C)
■■ Thể tích riêng (specific volume) là thể tích của một đơn vị khối lượng.Thể tích riêng (specific volume) là thể tích của một đơn vị khối lượng.
■■ νννννννν = Volume/mass, (m3/kg)= Volume/mass, (m3/kg)
■■ νννννννν = 1/= 1/ ρρρρρρρρ
T
Liquids
Water
Thuộc tính mở rộng (extensive properties)Thuộc tính mở rộng (extensive properties)
■■ Thuộc tính là các thông số không phụ thuộcThuộc tính là các thông số không phụ thuộc
vào quy mô của hệ thống, ví dụ: nhiệt độ, ápvào quy mô của hệ thống, ví dụ: nhiệt độ, áp
suất, khối lượng riêng.suất, khối lượng riêng.
■■ Thuộc tính mở rộng là các thông số đặc trựngThuộc tính mở rộng là các thông số đặc trựng
cho quy mô của hệ thống, ví dụ: khối lượngcho quy mô của hệ thống, ví dụ: khối lượng
(G), thể tích (V), năng lượng toàn phần (E).(G), thể tích (V), năng lượng toàn phần (E).
Trạng thái (state)Trạng thái (state)
■■ Một trạng thái của hệ thống được định nghĩa là một điềuMột trạng thái của hệ thống được định nghĩa là một điều
kiện có thể được mô tả bằng một tập hợp các thông sốkiện có thể được mô tả bằng một tập hợp các thông số
trạng thái nhất định (T, P,trạng thái nhất định (T, P, ρρρρρρρρ,, νννννννν .....). Nói cách khác: Trạng.). Nói cách khác: Trạng
thái được mô tả bằng các thông số trạng thái.thái được mô tả bằng các thông số trạng thái.
■■ Ở hình trên, nếu không có tác động gì, tất cả các thuộcỞ hình trên, nếu không có tác động gì, tất cả các thuộc
tính của hệ thống được xác định và đồng nhất trong toàntính của hệ thống được xác định và đồng nhất trong toàn
bộ hệ thống. Khi đó, hệ thống được mô tả bằng một loạtbộ hệ thống. Khi đó, hệ thống được mô tả bằng một loạt
thông số: gọi là trạng tháithông số: gọi là trạng thái 11..
■■ Nếu thay đổi chỉ một thông số, hệ thống chuyển sangNếu thay đổi chỉ một thông số, hệ thống chuyển sang
trạng tháitrạng thái 22 (hình dưới).(hình dưới).
■■ Câu hỏi:Câu hỏi:
■■ Điều gì làm hệ thống chuyển từ trạng tháiĐiều gì làm hệ thống chuyển từ trạng thái 11 sang trạng tháisang trạng thái
22??
■■ Ngoài thể tích thay đổi, còn thông số nào thay đổi, thayNgoài thể tích thay đổi, còn thông số nào thay đổi, thay
đổi tăng hay giảm?đổi tăng hay giảm?
4
Cân bằng (equilibrium)Cân bằng (equilibrium)
■■ Nhiệt động KT chỉ nghiên cứu hệ thống ởNhiệt động KT chỉ nghiên cứu hệ thống ở
trạng thái cân bằng (equilibrium states).trạng thái cân bằng (equilibrium states).
■■ Trạng thái cân bằng là trạng thái các thông sốTrạng thái cân bằng là trạng thái các thông số
đồng nhất trong toàn hệ thống.đồng nhất trong toàn hệ thống.
■■ Một hệ thống ở trạng thái cân bằng nhiệt độngMột hệ thống ở trạng thái cân bằng nhiệt động
khí duy trì cân bằng về nhiệt (thermal), về cơkhí duy trì cân bằng về nhiệt (thermal), về cơ
(mechanical), về pha (phase) và về hóa học(mechanical), về pha (phase) và về hóa học
(chemical).(chemical).
Cân bằng về nhiệt (Thermal Equilibrium)Cân bằng về nhiệt (Thermal Equilibrium)
■■ Là không có sự khác nhau về nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống.Là không có sự khác nhau về nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống.
20 C 30 C
30 C
35 C 40 C
No thermal equilibrium
32 C
32 C 32 C
32 C
32 C
Thermal equilibrium
Cân bằng về cơ học (MechanicalCân bằng về cơ học (Mechanical
Equilibrium)Equilibrium)
■■ Là không có sự khác nhau về áp suất trong toàn bộ hệ thống.Là không có sự khác nhau về áp suất trong toàn bộ hệ thống.
Cân bằng về pha (Phase Equilibrium)Cân bằng về pha (Phase Equilibrium)
■■ Cân bằng pha nghĩa là lượng vật chất ở các pha đạt trạng thái ổn định vàCân bằng pha nghĩa là lượng vật chất ở các pha đạt trạng thái ổn định và
không thay đổi.không thay đổi.
Water
Vapor, P
After some time
Water
Vapor, P = Pv
After long time
Cân bằng hóa học (Chemical Equilibrium)Cân bằng hóa học (Chemical Equilibrium)
■■ Nghĩa là không có thay đổi về thành phần hóa học của vật chất.Nghĩa là không có thay đổi về thành phần hóa học của vật chất.
Định đề trạng thái (State Postulate)Định đề trạng thái (State Postulate)
■■ Cần bao nhiêu thông số để xác định một trạng thái phụ thuộc vào mứcCần bao nhiêu thông số để xác định một trạng thái phụ thuộc vào mức
độ phức tạp của hệ thống.độ phức tạp của hệ thống.
■■ Theo Định đề trạng thái, cần hai thông số độc lập để xác định một trạngTheo Định đề trạng thái, cần hai thông số độc lập để xác định một trạng
thái.thái.
■■ Hai thông số được coi là độc lập khi một thông số có thay đổi mà thôngHai thông số được coi là độc lập khi một thông số có thay đổi mà thông
số còn lại giữ không đổi. Ví du: nhiệt độ và thể tích riêng.số còn lại giữ không đổi. Ví du: nhiệt độ và thể tích riêng.
■■ Nhiệt độ và áp suất có thể không phải là thông số độc lập khi môi chấtNhiệt độ và áp suất có thể không phải là thông số độc lập khi môi chất
có biến đổi pha. Ví dụ khi nước đang sôi.có biến đổi pha. Ví dụ khi nước đang sôi.
■■ Định luật pha:Định luật pha:
■■ Môi chất đơn nhất, không biến đổi pha: cầnMôi chất đơn nhất, không biến đổi pha: cần 22 thông số;thông số;
■■ Môi chất có biến đổi pha: cầnMôi chất có biến đổi pha: cần 11 thông số.thông số.
Quá trình và chu trình (Processes andQuá trình và chu trình (Processes and
Cycles)Cycles)
■■ Sự thay đổi của hệ từ một trạng thái cân bằngSự thay đổi của hệ từ một trạng thái cân bằng
sang trạng thái cân bằng khác gọi là quá trình.sang trạng thái cân bằng khác gọi là quá trình.
■■ Quá trình thường được biểu diễn trên đồ thịQuá trình thường được biểu diễn trên đồ thị
■■ Tập hợp những trạng thái mà hệ đi qua làTập hợp những trạng thái mà hệ đi qua là
đường đi của quá trình. Nhiệt động KT thườngđường đi của quá trình. Nhiệt động KT thường
chỉ quan tâm trạng thái đầu và cuối.chỉ quan tâm trạng thái đầu và cuối.
■■ Một quá trình có trạng thái đầu và cuối giốngMột quá trình có trạng thái đầu và cuối giống
nhau gọi là chu trình.nhau gọi là chu trình.
5
■■ Quá trình đẳng nhiệt (IsothermalQuá trình đẳng nhiệt (Isothermal
process) T = constant .process) T = constant .
■■ Quá trình đẳng áp (IsobaricQuá trình đẳng áp (Isobaric
process) P = constant .process) P = constant .
■■ Qua trình đẳng tích (IsochoricQua trình đẳng tích (Isochoric
process/constant volume).process/constant volume).
Quá trình thuận nghịchQuá trình thuận nghịch
(Quasi(Quasi--Equilibrium process)Equilibrium process)
■■ Là quá trình tạo bởi tập hợp các trạng tháiLà quá trình tạo bởi tập hợp các trạng thái
cân bằng.cân bằng.
■■ Quá trình thuận nghịch có tính chất hai chiềuQuá trình thuận nghịch có tính chất hai chiều
(nếu diễn ra theo chiều ngược lại sẽ trùng).(nếu diễn ra theo chiều ngược lại sẽ trùng).
■■ Nén thật chậm không khí trong cyliner , ápNén thật chậm không khí trong cyliner , áp
lực khí nén sẽ tự giãn nở và đẩy piston ngượclực khí nén sẽ tự giãn nở và đẩy piston ngược
lại.lại.
■■ Chỉ với điều kiện lý tưởng, không ma sát,Chỉ với điều kiện lý tưởng, không ma sát,
truyền nhiệt. Thực tế không tồn tại.truyền nhiệt. Thực tế không tồn tại.
■■ Công sinh ra hoặc tiêu tốn là lớn nhất. LàCông sinh ra hoặc tiêu tốn là lớn nhất. Là
mục tiêu để hướng tời và là tiêu chuẩn để somục tiêu để hướng tời và là tiêu chuẩn để so
sánh.sánh.
(a) Slow compression (quasi-equilibrium)
20 pa 20 pa
20 pa
20 pa 20 pa
State 1
State 2 Process path
P
V
Intermediate
states
20
Quá trình không thuận nghịch (NonQuá trình không thuận nghịch (Non--QuasiQuasi--
Equilibrium process)Equilibrium process)
■■ Quá trình nén diễn ra nhanh,Quá trình nén diễn ra nhanh,
không đạt được yếu tố cân bằngkhông đạt được yếu tố cân bằng
cho các trạng thái trung gian.cho các trạng thái trung gian.
■■ Các trạng thái trung gian làCác trạng thái trung gian là
không thể xác định. Không vẽkhông thể xác định. Không vẽ
được đường đi của quá trình. Môđược đường đi của quá trình. Mô
tả bằng nét đứt. Intermediatetả bằng nét đứt. Intermediate
states can not be determined andstates can not be determined and
the process path can not bethe process path can not be
defined. Instead we represent itdefined. Instead we represent it
as dashed line.as dashed line.
(b) Fast compression (non quasi-
equilibrium)
20 pa
20 pa
90 pa
State 1
State 2
P
V
Non-equilibruim
process
20
90
?
Một số câu hỏiMột số câu hỏi
■■ Nhiệt động học kỹ thuật nghiên cứu sự biến đổi giữaNhiệt động học kỹ thuật nghiên cứu sự biến đổi giữa 22 đại lượng cơ bảnđại lượng cơ bản
là gì?là gì?
■■ Có mấy loại hệ thống nhiệt, lấy ví dụ?Có mấy loại hệ thống nhiệt, lấy ví dụ?
■■ Sự khác nhau giữa HT kín và HT hở?Sự khác nhau giữa HT kín và HT hở?
■■ Người ta sử dụng chất môi giới để làm gì, kể tên một số chất môi giới?Người ta sử dụng chất môi giới để làm gì, kể tên một số chất môi giới?
■■ Thế nào là trạng thái, quá trình, cân bằng, thuận nghịch, chu trình?Thế nào là trạng thái, quá trình, cân bằng, thuận nghịch, chu trình?
Các dạng năng lượng (Forms of Energy)Các dạng năng lượng (Forms of Energy)
■■ Trong hệ ổn định (không tồn tại ảnh hưởng của điện, từ, …), năng lượng toàn phầnTrong hệ ổn định (không tồn tại ảnh hưởng của điện, từ, …), năng lượng toàn phần
((EE) của hệ bao gồm: Động năng (kinetic) của hệ bao gồm: Động năng (kinetic--KEKE), thế năng (potential), thế năng (potential--PEPE) và nội năng) và nội năng
(internal(internal--UU))
■■ Hoặc viết cho một đơn vị khối lượng:Hoặc viết cho một đơn vị khối lượng:
■■ Năng lượng vĩ mô của hệ là năng lượng toàn phần so với xung quanh, bao gồmNăng lượng vĩ mô của hệ là năng lượng toàn phần so với xung quanh, bao gồm
động năng và thế năng.động năng và thế năng.
■■ Năng lượng vi mô của hệ liên quan đến cấu trúc phân tử của hệ thống và độc lậpNăng lượng vi mô của hệ liên quan đến cấu trúc phân tử của hệ thống và độc lập
với bên ngoài. Đó là nội năng.với bên ngoài. Đó là nội năng.
■■ Sự thay đổi của năng lượng toàn phầnSự thay đổi của năng lượng toàn phần ∆∆EE của một hệ tĩnh tại (closed system) chínhcủa một hệ tĩnh tại (closed system) chính
bằng sự thay đổi nội năngbằng sự thay đổi nội năng ∆∆UU. Ví dụ: khi đun nóng vật chất trong một bình kín.. Ví dụ: khi đun nóng vật chất trong một bình kín.
(kJ),
2
(kJ),
2
mgz
mv
mume
PEKEUE
++=
++=
)/(
2
2
kgkJgz
v
upekeue ++=++=
Forms of Energy (continued)Forms of Energy (continued)
The portion of the internal energy of a system associatedThe portion of the internal energy of a system associated
with thewith the
1.1. kinetic energies of the molecules is called thekinetic energies of the molecules is called the sensiblesensible
energyenergy..
2.2. phase of a system is called thephase of a system is called the latent energylatent energy..
3.3. atomic bonds in a molecule is calledatomic bonds in a molecule is called chemical energy.chemical energy.
4.4. strong bonds within the nucleus of the atom itself isstrong bonds within the nucleus of the atom itself is
calledcalled nuclear energynuclear energy..
5.5. Static energy (stored in a system)Static energy (stored in a system)
6.6. Dynamic energy: energy interactions at the systemDynamic energy: energy interactions at the system
boundary (i.e. heat and work)boundary (i.e. heat and work)
kgkJeU /1073.6 10
235 ×=−
6
Nhiệt độ và Định luật nhiệt động thứNhiệt độ và Định luật nhiệt động thứ
Không (Temperature and the Zeroth Law)Không (Temperature and the Zeroth Law)
■■ Nhiệt độ: là đại lượng biểu thì sự nóng,Nhiệt độ: là đại lượng biểu thì sự nóng,
lạnh của vật chất.lạnh của vật chất.
■■ The zeroth law of thermodynamics statesThe zeroth law of thermodynamics states
that: If two bodies are in thermalthat: If two bodies are in thermal
equilibrium with the third body, they areequilibrium with the third body, they are
also in thermal equilibrium with eachalso in thermal equilibrium with each
other.other.
■■ Quan điểm vi mô: Nhiệt độ là đại lượngQuan điểm vi mô: Nhiệt độ là đại lượng
tỷ lệ với động năng của chuyển độngtỷ lệ với động năng của chuyển động
phân tử và có thể tính được.phân tử và có thể tính được.
■■ Quan điểm vĩ mô: Nhiệt độ đo bằng cácQuan điểm vĩ mô: Nhiệt độ đo bằng các
thiết bị đothiết bị đo
Nhiệt độ và đơn vị đoNhiệt độ và đơn vị đo
(Temperature scales)(Temperature scales)
■■ Nhiệt độ Kelvin, hay nhiệt độ tuyệt đối, T(K)Nhiệt độ Kelvin, hay nhiệt độ tuyệt đối, T(K) –– lưu ýlưu ý
không có ký hiệu “không có ký hiệu “00”.”.
■■ Nhiệt độ Celcius, hay nhiệt độ bách phân, T(Nhiệt độ Celcius, hay nhiệt độ bách phân, T(00C).C).
■■ Nhiệt độ Fahrenheit, T(Nhiệt độ Fahrenheit, T(00F).F).
■■ Nhiệt độ Rankine, T(Nhiệt độ Rankine, T(00R)R)
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )FTRT
CTKT
CTFT
KTRT
FTRT
CTKT
o
o
oo
o
o
∆=∆
∆=∆
+=
=
+=
+=
328.1
8.1
67.459
15.273
■■ T(K) =T(K) = 00: độ không tuyệt: độ không tuyệt
đối, vật chất không chuyểnđối, vật chất không chuyển
động.động.
■■ Thang đo T(K) = T(Thang đo T(K) = T(00C).C).
■■ Nhiệt kếNhiệt kế
■■ Cảm biếnCảm biến
nhiệt độnhiệt độ
■■ Đo từ xaĐo từ xa
bằng cảmbằng cảm
biến hồngbiến hồng
ngoạingoại
(súng bắn(súng bắn
nhiệt)nhiệt)
Đo nhiệt độĐo nhiệt độ
Áp suất (Pressure)Áp suất (Pressure)
Áp suất là lực của môi chất tác dụng lên một diện tích bề mặt.
Đơn vị hệ quốc tế (SI) là Pascal: Pa=N/m2. Thường dùng kPa
(x1000) và Mpa (x106).
Đơn vị hệ Anh (British): psf = lbf/ft2, psi = lbf/in2 (psf = pound per
square foot, psi = pound per squar inch),144 in2 = 1 ft2.
Các nước châu Âu hay dùng đơn vị bar.
psibarskPaPaatm
kPaMPaPabar
barmmHgOmmH
m
N
Pa
696.1401325.1325.101325,1011
1001.0101
10
32,133
1
81,9
1
11
5
5
22
====
===
==== −
)/( 2
mN
A
F
P =
Note:Note: mm(m)Hmm(m)H22O gọi là mm(mét) cột nước, mmHgO gọi là mm(mét) cột nước, mmHg -- mm cộtmm cột
thủy ngânthủy ngân
Pressure (Continued)Pressure (Continued)
Áp suất tuyệt đối (Absolute
pressure), là áp suất tính so với
độ chân không tuyệt đối
(absolute vacuum hay absolute
zero pressure.)
Áp suất dư (Gauge pressure), là
phần áp suất lớn hơn áp suất
môi trường (atmospheric
pressure)
Áp suất chân không (Vacuum),
là phần áp suất nhỏ hơn áp
suất môi trường
( )
( )atmabsatmvac
atmatmabsgage
PPPP
PPPP
belowpressurefor
abovepressurefor
−=
−=
Pressure (continued)
Sự thay đổi áp suất theo độ sâu
Với chất lỏng có trọng lượng riêng không đổi:
P + γZ = constant
Or P1+ γZ1 = P2 + γZ2
Z là tọa độ theo độ cao (positive upward).
γ là tỷ trọng riêng của chất lỏng, (N/m3)
Với chất khí, trong phạm vi khoảng cách không lớn
coi như áp suất không đổi do trọng lượng riêng chất
khí rất nhỏ.
gργ =
7
Pressure (continued)
Pressure at a Point
• Áp suất trong chất lỏng đồng nhất có giá trị như
nhau theo mọi hướng khi cùng độ sâu.
Pressure (continued)
Áp suất ở cùng mặt nằm ngang
Áp suất tại các điểm trên
cùng mặt nằm ngang thì
bằng nhau. (Pascal’s
principle.)
.
1
2
1
2
2
2
1
1
21
A
A
F
F
A
F
A
F
PP =⇒=⇒=
Do P1 = P2, tỷ số A2/A1 sẽ quyết định giá trị lực nâng. Nếu sử dụng kích
thủy lực (hydraulic jack) có tỷ số A2/A1 = 10, một người có thể nâng
chiếc xe nặng 1000kg chỉ với một lực tác động 100kg (= 908 N).
Đo áp suất - The Manometer
Thiết bị đo áp suất dư
dựa trên nguyên lý P + γγγγZ
= constant gọi là
manometer, thường dùng
để đo áp suất dư hoặc độ
chân không giá trị nhỏ
đến trung bình.
w
f
w
f
w
f
s
g
g
ρ
ρ
ρ
ρ
γ
γ
ρ ====S
Tỷ trọng (Specific
gravity) – so với nước
P2 = Patm + γh
Đo áp suất – Áp kế/chân không kế
(pressure/vacuum gauge)
■■ Áp kế kiểu ống Bourdon Tube (đo áp suất dư)Áp kế kiểu ống Bourdon Tube (đo áp suất dư)
■■ Áp kế hỗn hợp (đo áp suất dư và độ chân không)Áp kế hỗn hợp (đo áp suất dư và độ chân không)
Đo áp suất – Áp kế/chân không kế
(pressure/vacuum gauge)
■■ Áp kế điện tửÁp kế điện tử
■■ Cảm biến áp suất (pressure sensor)Cảm biến áp suất (pressure sensor)
FIGUREFIGURE 11––6161
Schematic for ExampleSchematic for Example 11––88..
1-17
8
Barometer và áp suất môi trường
(Atmospheric Pressure)
• Áp suất môi trường được đo
bằng barometer
0
( )
B B C C
C vapor
B atm C B
Hg
P Z P Z
P P
P P Z Z
gh
γ γ
γ
ρ
+ = +
= ≈
∴ = = −
=
Q
Barometer và áp suất môi trường
• Áp suất môi trường tiêu chuẩn là chiều
cao 760mm cột Hg ở nhiệt độ 0oC. Đơn vị
mmHG còn được gọi là torr (Evangelista
Torricelli, 1608−1647).
• Áp suất môi trường tại một nơi nào đó
thực chất là lực của không khí tác dụng
lên đơn vị diện tích bề mặt. Patm thay đổi
theo độ cao và điều kiện thời tiết.
• Lưu ý: Khái niệm Patm kđôi khi dễ lẫn lộn
Chiều dài hay diện tích
mặt cắt của ống đo
không ảnh hưởng đến
chiều cao cột thủy
ngân trong barometer.
( )
kPaPkPaP
kPaPkPaP
Patorr
kPatorrmmHgP
mm
Denvermm
atm
5.26;05.54
4.83;88.89
3.1331
325.101760
000,105000
:16101000
==
==
=
==
Dimensions and UnitsDimensions and Units
SI British System Conversion
Length Meter (m) Foot (ft) 1 ft = 0.3048 m
Time Second (s) Second (s)
Mass Kg
Slug
Pound mass (lbm)
1 slug = 32.2 lbm
1 slug =14.59 kg
1 lbm = 0.4536 kg
Force
Newton (N)
1 N = (1Kg).(1 m/s2)
Pound force (lbf)
1 lbf = (1 slug)(1. ft/s2) 1 lbf = 4.448 N
Definition
of
Unit force
Newton (N): is the force
required to give a mass of
1 kg an acceleration of 1
m/s2.
Pound force (lbf) is the force
required to give a mass of 1
slug an acceleration of 1 ft/s2.
°C = (5/9)*(°F –32)
°R = (9/5)*K
Tempe-
rature
Degree Celsius.(°C)
Absolute Temp.: Kelvin (K).
K = °C + 273.15
Degree Fahrenheit (°F)
Absolute Temp.: Rankine (°R)
°R = °F + 459.67
°C = (5/9)*(°F –32)
°R = (9/5)*K
Khí lý
tưởng
(Ideal Gas)
Môi chấtMôi chất
Môi chất: Chất trung gian thực hiện quá trình biến đổi năng
lượng (công và nhiệt). Thể rắn, lỏng, khí.
Phổ biến là thể khí hoặc có đổi pha lỏng+khí vì khả năng
trao đổi công tốt (có thể thay đổi thể tích lớn). Ví dụ: không
khí, nước+hơi nước, công chất lạnh (lỏng+hơi), nước, dầu
thủy lực, …
Khí thực:Khí thực:
■■ Có lực tương tác phân tử;Có lực tương tác phân tử;
■■ Có thể tích riêng phân tử;Có thể tích riêng phân tử;
■■ Ví dụ: Hơi nước, hơi côngVí dụ: Hơi nước, hơi công
chất lạnh;chất lạnh;
■■ TínhTính toán với khí thựctoán với khí thực thườngthường
dùng bảngdùng bảng,, đồ thị.đồ thị.
Khí lý tưởng (ideal gas):Khí lý tưởng (ideal gas):
■■ Không có lực tương tác phân tử;Không có lực tương tác phân tử;
■■ Thể tích phân tử bỏ qua;Thể tích phân tử bỏ qua;
■■ KKhông khí,hông khí, hyđrô, ôxy ở áphyđrô, ôxy ở áp
suất thấpsuất thấp;;
■■ Tính toán có thể dùng phươngTính toán có thể dùng phương
trình trạng thái vàtrình trạng thái và các côngcác công
thức.thức.
Môi chất thể khí
Ví dụ: Bảng, đồ thị của khí thựcVí dụ: Bảng, đồ thị của khí thực
9
Phương trình trạng tháiPhương trình trạng thái
Các bảng và đồ thị mô tả tính chất của môi chất là tri thức
tích lũy của nhân loại, giúp tra cứu, tính toán.
Tồn tại quan hệ hàm số giữa các thông số trạng thái, cũng
cho phép tính toán với độ chính xác nhất định. Thường gặp
nhất là quan hệ giữa các thông số P-v-T. Gọi là Phương
trình trạng thái (Equation of state).
Là phương trình mô tả quan hệ giữa các thông số trạng
thái.
Phương trình trạng thái KLTPhương trình trạng thái KLT
Pv RT=
R là hằng số khí;
R= Ru / M
Ru là hằng số khí phổ biến,
Ru = 8.314 KJ/Kmol.K;
M khối lượng phân tử.
- Khí và hơi: là 2 khái niệm nhiều khi mang tính tương đối
- Hơi thường biểu thị môi chất dễ chuyển thành pha lỏng
(hơi nước), gần trạng thái hóa lỏng (bão hòa).
- Khí thường là chất khó chuyển thành dạng lỏng (không
khí, CO2, N2), hay xa với trạng bão hòa.
- Năm 1802, Charles and Lussac xác định bằng thực nghiệm
phương trình trạng thái KLT:
M là khối lượng của 1 mole môi chất tính theo grams hay kmole môi
chất tính theo kilograms
Quan hệ giữa PQuan hệ giữa P--vv--T cho KLTT cho KLT
( / )
( )
( / )
u u
u
PV mRT v V m
PV NRT mR NMR NR
Pv RT v V N
= =
= = =
= =
Pv RT=
Quan hệ giữa các thông số: quá trình diễn ra khi không có thay đổi
lượng môi chất:
m m1 2=
1 1 2 2 1 1 2 2
1 2 1 2
and
PV PV PV PV
RT RT T T
= =
RT
PV
m =
Khí lý tưởng?Khí lý tưởng?
Là chất khí tưởng tượng (không có thực), bỏ qua lực tương tác, thể tích phânLà chất khí tưởng tượng (không có thực), bỏ qua lực tương tác, thể tích phân
tử.tử.
Một số chất khí ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ cao có mật độ thấp, có thểMột số chất khí ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ cao có mật độ thấp, có thể
coi là khí lý tưởng với sai số không lớn.coi là khí lý tưởng với sai số không lớn.
Ở điều kiện nghiên cứu bình thường:Ở điều kiện nghiên cứu bình thường: airair,, nitrogennitrogen,, oxygenoxygen,, hydrogenhydrogen, helium,, helium,
Aragon, neon, krypton,Aragon, neon, krypton, carbon dioxidecarbon dioxide có thể được coi là khí lý tưởng vớicó thể được coi là khí lý tưởng với
sai số tính toán nhỏ (nhỏ hơnsai số tính toán nhỏ (nhỏ hơn 11 %).%).
Các chất ở trạng thái khí có mật độ cao hơn như hơi nước (Các chất ở trạng thái khí có mật độ cao hơn như hơi nước (water vaporwater vapor ) trong) trong
các hệ thống phát điện, hơi công chất (các hệ thống phát điện, hơi công chất (refrigerantrefrigerant vapor)vapor) trong các hệtrong các hệ
thống làm lạnh thì không thể coi là khí lý tưởng.thống làm lạnh thì không thể coi là khí lý tưởng.
Khi đó, không thể sư dụng phương trình trạng thái cho KLT, mà phải dùngKhi đó, không thể sư dụng phương trình trạng thái cho KLT, mà phải dùng
bảng hoặc đồ thị.bảng hoặc đồ thị.
Hơi nước (steam) có phải là KLT? Còn tùy
thuộc!!!
Hơi nước (steam) có phải là KLT? Còn tùy
thuộc!!!
Đồ thị mô tả sai số (%) khi coi
hơi nước là KLT:
Ở áp suất dưới 10 KPa,
water vapor có thể coi là
KLT (sai số nhỏ hơn
0.1%).
Ở áp suất tăng dần, sai số
lớn dần;
Trong các hệ thống điều
hòa không khí, hơi ẩm
trong không khí có thể
coi là KLT;
Trong các nhà máy điện
dùng hơi nước (nhiệt
điện, điện nguyên tử, …)
không thể coi là KLT (áp
suất trong các hệ thống
này có thể từ, 1,5-
6.0MPa.
Khí thực-hệ số nén Z (Compressibility
Factor )
Sự khác nhau giữa KLT và khí thực có thể được mô tả
bằng cách đưa vào một hệ số hiệu chỉnh gọi là hệ số
nén.
Pv R T=
For real gases Z can be greater
than or less than unity.
ac tu al
ide al
v
Z
v
=
Pv
Z
R T
=
1
Pv
R T
=
Real Gas
Z > 1
Z < 1
Ideal
Gas
Z = 1
10
Phương trình trạng thái khí thựcPhương trình trạng thái khí thực
Pv RT=
Nhiệt dung riêng (Specific Heats/HeatNhiệt dung riêng (Specific Heats/Heat
Capactity)Capactity)
ImportanceImportance
Với các chất khác nhau, lượng nhiệt cần cung cấp để làmVới các chất khác nhau, lượng nhiệt cần cung cấp để làm
nóng một lượng vật chất khác nhaunóng một lượng vật chất khác nhau
Ví dụ: làm nóng 1kg nước cần
lượng nhiệt gấp 10 lần đối với 1kg
thép.
Có thể lấy thuộc tính này để so sánh
lượng nhiệt tích trữ bên trong vật
chất.
Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết cung cấp để làm tăng một đơn vị
khối lượng vật chất lên một độ (ký hiệu: C)
Đơn vị:
kJ/(kg 0C), kJ/(kg K)
cal/(g 0C), cal/(g K)
Btu/(lbm 0F), Btu/(lbm R)
Nhiệt lượngNhiệt lượng
■■ Sự tăng năng lượng toàn phần của hệ:Sự tăng năng lượng toàn phần của hệ:
■■ Nhiệt lượng cung cấpNhiệt lượng cung cấp
)(kJTmCE ∆=∆
CdTdq
kJTmCQ
=
∆= )(
Nhiệt dung riêng đẳng tích, đẳng áp (ConstantNhiệt dung riêng đẳng tích, đẳng áp (Constant
volume and Constant pressure), Cvolume and Constant pressure), Cvv andand CCpp
Cv là nhiệt lượng cần cấp
để một đơn vị vật chất tăng
lên 1 độ khi thể tích không
đổi.
Khi đó nhiệt cấp chỉ làm
tăng nhiệt độ
Cv là nhiệt lượng cần cấp
để một đơn vị vật chất tăng
lên 1 độ khi thể tích không
đổi.
Khi đó nhiệt cấp chỉ làm
tăng nhiệt độ
Cp là nhiệt lượng cần cấp
để một đơn vị vật chất tăng
lên 1 độ khi áp suất không
đổi.
Khi đó nhiệt cấp làm tăng
nhiệt độ và dịch chuyển
ranh giới.
Cp là nhiệt lượng cần cấp
để một đơn vị vật chất tăng
lên 1 độ khi áp suất không
đổi.
Khi đó nhiệt cấp làm tăng
nhiệt độ và dịch chuyển
ranh giới.
Cp > Cv
Biểu diễn toán học của CBiểu diễn toán học của Cvv
E=U+KE +PEE=U+KE +PE
ddΕ =Ε = dUdU
∆Ε = ∆∆Ε = ∆UU
dEdE== mCvdTmCvdT
dudu == CvdTCvdT
v
v
T
u
C 





∂
∂
=
Nếu nung nóng một hệ đẳng tích
từ T1 đến T2.
Nếu nung nóng một hệ đẳng tích
từ T1 đến T2.
11
p
p
T
i
C 





∂
∂
=
Khi nung nóng đẳng áp, năng lượng cấp làm tăng
nhiệt độ (tăng nội năng) và đẩy piston đi lên (làm dịch
chuyển ranh giới) (system boundary)
i - gọi là enthalpy
Pv – gọi là năng lượng đẩy
Biểu diễn toán học của Cp
Pvui +=
- Cp luôn lớn hơn Cv. Vì với hệ đẳng áp,
năng lượng cấp ngoài tăng nhiệt độ còn
dùng để dịch chuyển ranh giới.
- Khi đó năng lượng cấp được chuyển
thành hai dạng:tăng nội năng và sinh
công để dịch chuyển ranh giới (công
giãn nở)
Nhận xétNhận xét
NDR thực, NDR trung bìnhNDR thực, NDR trung bình
■■ NDR phụ thuộc vào nhiệt độNDR phụ thuộc vào nhiệt độ
C = a + bT + cTC = a + bT + cT22 + …+ …
■■ Các tham số, a, b, c, …. có thể tra bảngCác tham số, a, b, c, …. có thể tra bảng
■■ Trong khoảng nhiệt độ thay đổi không quá lớn, có thể sử dụng NDR trungTrong khoảng nhiệt độ thay đổi không quá lớn, có thể sử dụng NDR trung
bìnhbình
Ta có:Ta có: i=u+Pv = u+RTi=u+Pv = u+RT
di = du + RdTdi = du + RdT
CCppdT=CdT=CvvdT+ RdTdT+ RdT
CCpp=C=Cvv + R+ R
NDR đối với KLTNDR đối với KLT
v
p
C
C
k =Tỷ số NDR (Specific Heat Ratio)
k phụ thuộc vào nhiệt độ và loại chất khí, với
không khí, k = 1,4. Đôi khi gọi là chỉ số nén đoạn
nhiệt
■■ Chất rắn, lỏng là chất không nén được,Chất rắn, lỏng là chất không nén được,
thể tích riêng hầu như không đổi khi diễnthể tích riêng hầu như không đổi khi diễn
ra các quá trình.ra các quá trình.
■■ Vì vậy Cv và Cp là như nhau đối với chấtVì vậy Cv và Cp là như nhau đối với chất
không nén được và ký hiệu là C.không nén được và ký hiệu là C.
Cp = Cv = C
NDR của chất rắn và chất lỏngNDR của chất rắn và chất lỏng
Nội năng
du C dT CdTV= =
∆ ∆u C T C T T= = −( )2 1
Pvui ∆+∆=∆
dv = 0 khi hệ thống là
không nén được
0
Giá trị này rất nhỏ
Enthalpy của chất rắn
TCui TB∆≅∆=∆
vdPPdvdudi
Pvui
++=
+=
12
Enthalpy của chất lỏng
PvTCPvui ∆+∆=∆+∆=∆
Có 2 trường hợp:
quá trình đẳng áp,
quá trình đẳng nhiệt,
TCui TB∆≅∆=∆
0=∆P
0=∆T
Pvi ∆≅∆
Nguyên lý làm việc của thiết bị nhiệtNguyên lý làm việc của thiết bị nhiệt
Động cơ nhiệtĐộng cơ nhiệt
■■ Nhận nhiệtNhận nhiệt
từ nguồntừ nguồn
nóng, sinhnóng, sinh
công, lượngcông, lượng
nhiệt tổnnhiệt tổn
thất thải rathất thải ra
nguồnnguồn lạnhlạnh
Máy lạnh/bơm nhiệtMáy lạnh/bơm nhiệt
■■ Tiêu thụ côngTiêu thụ công
để mang nhiệtđể mang nhiệt
từ nguồn lạnhtừ nguồn lạnh
truyền chotruyền cho
nguồnnguồn nóngnóng
Heat engineHeat engine
HeatHeat
pumppump
SummarySummary
■■ Ghi nhớ:Ghi nhớ:
■■ Khái niệm hệ thống nhiệt;Khái niệm hệ thống nhiệt;
■■ Các khái niệm nhiệt độ, áp suất, phương pháp đo, đơn vị đo;Các khái niệm nhiệt độ, áp suất, phương pháp đo, đơn vị đo;
■■ Khí lý tưởng, phương trình trạngKhí lý tưởng, phương trình trạng thái KLT (đơn vị các đại lượng);;thái KLT (đơn vị các đại lượng);;
■■ Khí lý tưởng khác gì khí thực; ví dụ về KLT, khí thực;Khí lý tưởng khác gì khí thực; ví dụ về KLT, khí thực;
■■ Nhiệt lượng và nhiệt dung riêngNhiệt lượng và nhiệt dung riêng;;
■■ NDR đẳng áp, đẳng tích, công thức Maye, chỉ số mũ đoạn nhiệtNDR đẳng áp, đẳng tích, công thức Maye, chỉ số mũ đoạn nhiệt
■■ Nguyên lý làm việc của độngNguyên lý làm việc của động cơ nhiệt và máy lạnh/bơm nhiệtcơ nhiệt và máy lạnh/bơm nhiệt..
■■ Yêu cầu chuẩn bị bài: ChươngYêu cầu chuẩn bị bài: Chương 22: Định luật nhiệt động: Định luật nhiệt động 11::
■■ Năng lượng toàn phần, các dạng năng lượng;Năng lượng toàn phần, các dạng năng lượng;
■■ Sự biến đổi nhiệt thành công, sự bảo toàn năng lượng;Sự biến đổi nhiệt thành công, sự bảo toàn năng lượng;
■■ Công trong hệ thống kín (công dản nở);Công trong hệ thống kín (công dản nở);
■■ Công trong hệ thống hở (công lưu động, công dịch đẩy);Công trong hệ thống hở (công lưu động, công dịch đẩy);
■■ Các quá trình cơ bản của KLT.Các quá trình cơ bản của KLT.

More Related Content

Similar to Ch01 introduction 0

SOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docx
SOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docxSOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docx
SOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docx
TrangNgc32
 
bai giang ly sinh hoc
bai giang ly sinh hocbai giang ly sinh hoc
bai giang ly sinh hoc
win51sh
 
21 co so lt hoa hoc dhbk hn
21 co so lt hoa hoc dhbk hn21 co so lt hoa hoc dhbk hn
21 co so lt hoa hoc dhbk hn
thanhliem101283
 

Similar to Ch01 introduction 0 (20)

Ly sinh y hoc
Ly sinh y hocLy sinh y hoc
Ly sinh y hoc
 
Đề cương Lý Sinh Y Học - ĐHYD Thái Nguyên
Đề cương Lý Sinh Y Học - ĐHYD Thái NguyênĐề cương Lý Sinh Y Học - ĐHYD Thái Nguyên
Đề cương Lý Sinh Y Học - ĐHYD Thái Nguyên
 
SOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docx
SOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docxSOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docx
SOẠN ĐỀ CƯƠNG VLLS.docx
 
Ly sinh hoc
Ly sinh hocLy sinh hoc
Ly sinh hoc
 
Bai giang nhiet dong hoa hoc 74 p
Bai giang nhiet dong hoa hoc 74 pBai giang nhiet dong hoa hoc 74 p
Bai giang nhiet dong hoa hoc 74 p
 
Hóa lí .
Hóa lí .Hóa lí .
Hóa lí .
 
thuốc.pdf
thuốc.pdfthuốc.pdf
thuốc.pdf
 
Nhiet dong luc hoc hoa hoc.ppt
Nhiet dong luc hoc hoa hoc.pptNhiet dong luc hoc hoa hoc.ppt
Nhiet dong luc hoc hoa hoc.ppt
 
bai giang ly sinh hoc
bai giang ly sinh hocbai giang ly sinh hoc
bai giang ly sinh hoc
 
[ykhoa247.com] ÔN TẬP LÝ SINH
[ykhoa247.com] ÔN TẬP LÝ SINH[ykhoa247.com] ÔN TẬP LÝ SINH
[ykhoa247.com] ÔN TẬP LÝ SINH
 
Bài giảng hóa lý 1 _ Ch-1.pdf
Bài giảng hóa lý 1 _ Ch-1.pdfBài giảng hóa lý 1 _ Ch-1.pdf
Bài giảng hóa lý 1 _ Ch-1.pdf
 
Lý sinh ôn thi 20-21 - For Y Khoa, RHM UMP-VNU
Lý sinh ôn thi 20-21  - For Y Khoa, RHM UMP-VNULý sinh ôn thi 20-21  - For Y Khoa, RHM UMP-VNU
Lý sinh ôn thi 20-21 - For Y Khoa, RHM UMP-VNU
 
Kqht 2
Kqht 2Kqht 2
Kqht 2
 
BG NHIETKYTHUAT.pptx
BG NHIETKYTHUAT.pptxBG NHIETKYTHUAT.pptx
BG NHIETKYTHUAT.pptx
 
GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG NĂM HỌC 2021-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI T...
GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG NĂM HỌC 2021-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI T...GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG NĂM HỌC 2021-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI T...
GIÁO TRÌNH HÓA ĐẠI CƯƠNG NĂM HỌC 2021-2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI T...
 
21 co so lt hoa hoc dhbk hn
21 co so lt hoa hoc dhbk hn21 co so lt hoa hoc dhbk hn
21 co so lt hoa hoc dhbk hn
 
Vat ly dai cuong tap 1
Vat ly dai cuong tap 1Vat ly dai cuong tap 1
Vat ly dai cuong tap 1
 
Giáo trình cơ học
Giáo trình cơ họcGiáo trình cơ học
Giáo trình cơ học
 
Tailieu.vncty.com bai 2520giang-truyen_2520khoi_45_3038
Tailieu.vncty.com   bai 2520giang-truyen_2520khoi_45_3038Tailieu.vncty.com   bai 2520giang-truyen_2520khoi_45_3038
Tailieu.vncty.com bai 2520giang-truyen_2520khoi_45_3038
 
6_SHDV_chuong 9_Nguyen ly hinh thai chuc nang_moi.pptx
6_SHDV_chuong 9_Nguyen ly hinh thai chuc nang_moi.pptx6_SHDV_chuong 9_Nguyen ly hinh thai chuc nang_moi.pptx
6_SHDV_chuong 9_Nguyen ly hinh thai chuc nang_moi.pptx
 

More from Phi Phi

Vsf 473 lect_13_bonsai37
Vsf 473 lect_13_bonsai37Vsf 473 lect_13_bonsai37
Vsf 473 lect_13_bonsai37
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai36
Vsf 473 lect_13_bonsai36Vsf 473 lect_13_bonsai36
Vsf 473 lect_13_bonsai36
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai35
Vsf 473 lect_13_bonsai35Vsf 473 lect_13_bonsai35
Vsf 473 lect_13_bonsai35
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai34
Vsf 473 lect_13_bonsai34Vsf 473 lect_13_bonsai34
Vsf 473 lect_13_bonsai34
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai33
Vsf 473 lect_13_bonsai33Vsf 473 lect_13_bonsai33
Vsf 473 lect_13_bonsai33
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai32
Vsf 473 lect_13_bonsai32Vsf 473 lect_13_bonsai32
Vsf 473 lect_13_bonsai32
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai31
Vsf 473 lect_13_bonsai31Vsf 473 lect_13_bonsai31
Vsf 473 lect_13_bonsai31
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai30
Vsf 473 lect_13_bonsai30Vsf 473 lect_13_bonsai30
Vsf 473 lect_13_bonsai30
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai29
Vsf 473 lect_13_bonsai29Vsf 473 lect_13_bonsai29
Vsf 473 lect_13_bonsai29
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai28
Vsf 473 lect_13_bonsai28Vsf 473 lect_13_bonsai28
Vsf 473 lect_13_bonsai28
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai26
Vsf 473 lect_13_bonsai26Vsf 473 lect_13_bonsai26
Vsf 473 lect_13_bonsai26
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai25
Vsf 473 lect_13_bonsai25Vsf 473 lect_13_bonsai25
Vsf 473 lect_13_bonsai25
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai23
Vsf 473 lect_13_bonsai23Vsf 473 lect_13_bonsai23
Vsf 473 lect_13_bonsai23
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai21
Vsf 473 lect_13_bonsai21Vsf 473 lect_13_bonsai21
Vsf 473 lect_13_bonsai21
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai20
Vsf 473 lect_13_bonsai20Vsf 473 lect_13_bonsai20
Vsf 473 lect_13_bonsai20
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai19
Vsf 473 lect_13_bonsai19Vsf 473 lect_13_bonsai19
Vsf 473 lect_13_bonsai19
Phi Phi
 
Vsf 473 lect_13_bonsai18
Vsf 473 lect_13_bonsai18Vsf 473 lect_13_bonsai18
Vsf 473 lect_13_bonsai18
Phi Phi
 

More from Phi Phi (20)

Vsf 473 lect_13_bonsai37
Vsf 473 lect_13_bonsai37Vsf 473 lect_13_bonsai37
Vsf 473 lect_13_bonsai37
 
Vsf 473 lect_13_bonsai36
Vsf 473 lect_13_bonsai36Vsf 473 lect_13_bonsai36
Vsf 473 lect_13_bonsai36
 
Vsf 473 lect_13_bonsai35
Vsf 473 lect_13_bonsai35Vsf 473 lect_13_bonsai35
Vsf 473 lect_13_bonsai35
 
Vsf 473 lect_13_bonsai34
Vsf 473 lect_13_bonsai34Vsf 473 lect_13_bonsai34
Vsf 473 lect_13_bonsai34
 
Vsf 473 lect_13_bonsai33
Vsf 473 lect_13_bonsai33Vsf 473 lect_13_bonsai33
Vsf 473 lect_13_bonsai33
 
Vsf 473 lect_13_bonsai32
Vsf 473 lect_13_bonsai32Vsf 473 lect_13_bonsai32
Vsf 473 lect_13_bonsai32
 
Vsf 473 lect_13_bonsai31
Vsf 473 lect_13_bonsai31Vsf 473 lect_13_bonsai31
Vsf 473 lect_13_bonsai31
 
Vsf 473 lect_13_bonsai30
Vsf 473 lect_13_bonsai30Vsf 473 lect_13_bonsai30
Vsf 473 lect_13_bonsai30
 
Vsf 473 lect_13_bonsai29
Vsf 473 lect_13_bonsai29Vsf 473 lect_13_bonsai29
Vsf 473 lect_13_bonsai29
 
Vsf 473 lect_13_bonsai28
Vsf 473 lect_13_bonsai28Vsf 473 lect_13_bonsai28
Vsf 473 lect_13_bonsai28
 
Vsf 473 lect_13_bonsai26
Vsf 473 lect_13_bonsai26Vsf 473 lect_13_bonsai26
Vsf 473 lect_13_bonsai26
 
Vsf 473 lect_13_bonsai25
Vsf 473 lect_13_bonsai25Vsf 473 lect_13_bonsai25
Vsf 473 lect_13_bonsai25
 
Vsf 473 lect_13_bonsai24
Vsf 473 lect_13_bonsai24Vsf 473 lect_13_bonsai24
Vsf 473 lect_13_bonsai24
 
Vsf 473 lect_13_bonsai23
Vsf 473 lect_13_bonsai23Vsf 473 lect_13_bonsai23
Vsf 473 lect_13_bonsai23
 
Vsf 473 lect_13_bonsai22
Vsf 473 lect_13_bonsai22Vsf 473 lect_13_bonsai22
Vsf 473 lect_13_bonsai22
 
Vsf 473 lect_13_bonsai21
Vsf 473 lect_13_bonsai21Vsf 473 lect_13_bonsai21
Vsf 473 lect_13_bonsai21
 
Vsf 473 lect_13_bonsai20
Vsf 473 lect_13_bonsai20Vsf 473 lect_13_bonsai20
Vsf 473 lect_13_bonsai20
 
Vsf 473 lect_13_bonsai19
Vsf 473 lect_13_bonsai19Vsf 473 lect_13_bonsai19
Vsf 473 lect_13_bonsai19
 
Vsf 473 lect_13_bonsai18
Vsf 473 lect_13_bonsai18Vsf 473 lect_13_bonsai18
Vsf 473 lect_13_bonsai18
 
Vsf 473 lect_13_bonsai17
Vsf 473 lect_13_bonsai17Vsf 473 lect_13_bonsai17
Vsf 473 lect_13_bonsai17
 

Recently uploaded

Công cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phí
Công cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phíCông cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phí
Công cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phí
Uy Hoàng
 
Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!
Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!
Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!
Uy Hoàng
 

Recently uploaded (20)

Catalogue Van vòi Novo-Viettiep Chốt.pdf
Catalogue Van vòi Novo-Viettiep Chốt.pdfCatalogue Van vòi Novo-Viettiep Chốt.pdf
Catalogue Van vòi Novo-Viettiep Chốt.pdf
 
Catalog Gạch Đồng Tâm TrangAn_2023.pdf
Catalog Gạch Đồng Tâm   TrangAn_2023.pdfCatalog Gạch Đồng Tâm   TrangAn_2023.pdf
Catalog Gạch Đồng Tâm TrangAn_2023.pdf
 
CATALOG TB điện OPPLE 2023 CATALOGUE.pdf
CATALOG TB điện OPPLE 2023 CATALOGUE.pdfCATALOG TB điện OPPLE 2023 CATALOGUE.pdf
CATALOG TB điện OPPLE 2023 CATALOGUE.pdf
 
Công cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phí
Công cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phíCông cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phí
Công cụ Trắc nghiệm tính cách MBTI miễn phí
 
CATALOG PANASONIC Pricelist 042024 - Vn.pdf
CATALOG PANASONIC Pricelist 042024 - Vn.pdfCATALOG PANASONIC Pricelist 042024 - Vn.pdf
CATALOG PANASONIC Pricelist 042024 - Vn.pdf
 
CATALOG VI_Professional Catalogue 2023.pdf
CATALOG VI_Professional Catalogue 2023.pdfCATALOG VI_Professional Catalogue 2023.pdf
CATALOG VI_Professional Catalogue 2023.pdf
 
Catalogue_Schneider_T012023v2_thietbidiendgp.pdf
Catalogue_Schneider_T012023v2_thietbidiendgp.pdfCatalogue_Schneider_T012023v2_thietbidiendgp.pdf
Catalogue_Schneider_T012023v2_thietbidiendgp.pdf
 
Catalog Ống luồn dây, phụ kiện Sino .pdf
Catalog Ống luồn dây, phụ kiện Sino .pdfCatalog Ống luồn dây, phụ kiện Sino .pdf
Catalog Ống luồn dây, phụ kiện Sino .pdf
 
Catalogue Thiết bị điện 2023 TNC .pdf
Catalogue Thiết bị điện 2023 TNC    .pdfCatalogue Thiết bị điện 2023 TNC    .pdf
Catalogue Thiết bị điện 2023 TNC .pdf
 
Catalog Đen led Kingled - Kingeco 2024.pdf
Catalog Đen led Kingled - Kingeco 2024.pdfCatalog Đen led Kingled - Kingeco 2024.pdf
Catalog Đen led Kingled - Kingeco 2024.pdf
 
Bài tiểu luận môn Marketing dịch vụ Nghiên cứu hoạt động Marketing của doanh ...
Bài tiểu luận môn Marketing dịch vụ Nghiên cứu hoạt động Marketing của doanh ...Bài tiểu luận môn Marketing dịch vụ Nghiên cứu hoạt động Marketing của doanh ...
Bài tiểu luận môn Marketing dịch vụ Nghiên cứu hoạt động Marketing của doanh ...
 
Catalog BG - ổ cắm, công tắc PK Sino.pdf
Catalog BG - ổ cắm, công tắc PK Sino.pdfCatalog BG - ổ cắm, công tắc PK Sino.pdf
Catalog BG - ổ cắm, công tắc PK Sino.pdf
 
HSNL HAPULICO 29.05.2023 (VI) đầy đủ.pdf
HSNL HAPULICO 29.05.2023 (VI) đầy đủ.pdfHSNL HAPULICO 29.05.2023 (VI) đầy đủ.pdf
HSNL HAPULICO 29.05.2023 (VI) đầy đủ.pdf
 
Catalog Tiền phong Bảng giá PVC 01.07.23.pdf
Catalog Tiền phong Bảng giá PVC 01.07.23.pdfCatalog Tiền phong Bảng giá PVC 01.07.23.pdf
Catalog Tiền phong Bảng giá PVC 01.07.23.pdf
 
Catalog Tiền Phong Bảng giá PE 01.07.23.pdf
Catalog Tiền Phong Bảng giá PE 01.07.23.pdfCatalog Tiền Phong Bảng giá PE 01.07.23.pdf
Catalog Tiền Phong Bảng giá PE 01.07.23.pdf
 
Catalogue gach Đồng Tâm DongVan_2023.pdf
Catalogue gach Đồng Tâm DongVan_2023.pdfCatalogue gach Đồng Tâm DongVan_2023.pdf
Catalogue gach Đồng Tâm DongVan_2023.pdf
 
Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!
Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!
Trắc nghiệm khả năng lãnh đạo - Trắc nghiệm ngay!
 
Catalogue Thiết bị vệ sinh American Standard mới nhất 2024.pdf
Catalogue Thiết bị vệ sinh American Standard mới nhất 2024.pdfCatalogue Thiết bị vệ sinh American Standard mới nhất 2024.pdf
Catalogue Thiết bị vệ sinh American Standard mới nhất 2024.pdf
 
Từ ETF quốc tế đến ETF tại VN, chúng vận hành như thế nào by Nguyễn Duy Hậu.pdf
Từ ETF quốc tế đến ETF tại VN, chúng vận hành như thế nào by Nguyễn Duy Hậu.pdfTừ ETF quốc tế đến ETF tại VN, chúng vận hành như thế nào by Nguyễn Duy Hậu.pdf
Từ ETF quốc tế đến ETF tại VN, chúng vận hành như thế nào by Nguyễn Duy Hậu.pdf
 
Catalogue đèn chiếu sáng TLC 2023.07.pdf
Catalogue đèn chiếu sáng TLC 2023.07.pdfCatalogue đèn chiếu sáng TLC 2023.07.pdf
Catalogue đèn chiếu sáng TLC 2023.07.pdf
 

Ch01 introduction 0

  • 1. 1 ChươngChương 11 Những khái niệm cơNhững khái niệm cơ bảnbản Mục đíchMục đích ■■ Làm quen vớiLàm quen với cáccác thuật ngữthuật ngữ cơ bảncơ bản làlà nền tảng của nhiệt động lực họcnền tảng của nhiệt động lực học trong hệ thống đơn vịtrong hệ thống đơn vị SISI ((hệ méthệ mét)) và hệ thống đơn vị Anhvà hệ thống đơn vị Anh đượcđược sử dụngsử dụng phổ biến;phổ biến; ■■ Định nghĩaĐịnh nghĩa các khái niệm cơ bản của nhiệt động lực học nhưcác khái niệm cơ bản của nhiệt động lực học như HHệ thống ,ệ thống , Hệ thốngHệ thống cân bằng, quá trình,cân bằng, quá trình, chu trình;chu trình; ■■ Khái niệm về nhiệt độ, thang nhiệt độ, áp suấtKhái niệm về nhiệt độ, thang nhiệt độ, áp suất dư,dư, áp suất tuyệt đốiáp suất tuyệt đối, độ, độ chân không, áp suất môi trường;chân không, áp suất môi trường; ■■ Khái niệm về môi chất, khí lý tưởngKhái niệm về môi chất, khí lý tưởng ■■ Giới thiệu kỹ thuật giải quyếtGiới thiệu kỹ thuật giải quyết cáccác vấn đề hệ thốngvấn đề hệ thống nhiệt động lực họcnhiệt động lực học Nhiệt động KT nghiên cứu gì?Nhiệt động KT nghiên cứu gì? ■■ Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự nhiên sinh ra hayĐịnh luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi, mà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác (Energy cannot bemất đi, mà chỉ biến đổi từ dạng này sang dạng khác (Energy cannot be created or destroyed, it transforms)created or destroyed, it transforms) Nhiệt động KT nghiên cứu gì?Nhiệt động KT nghiên cứu gì? ■■ Năng lượng có các thuộc tính là số lượng và chất lượng (Nhiệt truyền theoNăng lượng có các thuộc tính là số lượng và chất lượng (Nhiệt truyền theo chiều hướng giảm nhiệt độchiều hướng giảm nhiệt độ -- Định luật nhiệt độngĐịnh luật nhiệt động 22 ((22ndnd law))law)) Quan điểm vĩ mô/vi mô (MacroscopicQuan điểm vĩ mô/vi mô (Macroscopic and Microscopic Views ofand Microscopic Views of ThermodynamicsThermodynamics)) ■■ Vật chất được tạo thành từ các phân tử. Tính chất của vậtVật chất được tạo thành từ các phân tử. Tính chất của vật chất phụ thuộc vào bản chất ứng của các phân tử.chất phụ thuộc vào bản chất ứng của các phân tử. ■■ Áp suất khí trong một bình kín là tổng hợp lực va đạpÁp suất khí trong một bình kín là tổng hợp lực va đạp phân tử lên thành bình:phân tử lên thành bình: ■■ Theo quan điểm vi mô, cần xác định lực va đạp phân tử lênTheo quan điểm vi mô, cần xác định lực va đạp phân tử lên một diện tích vô cùng bé thành bình để xác định áp suất.một diện tích vô cùng bé thành bình để xác định áp suất. ■■ Thay vào đó, có thể gắn vào một áp kế (xác định lực tácThay vào đó, có thể gắn vào một áp kế (xác định lực tác dụng trung bình lên một diện tích thành bình) để xác địnhdụng trung bình lên một diện tích thành bình) để xác định áp suất. Đây là quan điểm vĩ mô.áp suất. Đây là quan điểm vĩ mô. ■■ Nhiệt độ biểu thị sự nóng lạnh của vật chất và tỷ lệ vớiNhiệt độ biểu thị sự nóng lạnh của vật chất và tỷ lệ với tốc độ chuyển động phân tử:tốc độ chuyển động phân tử: ■■ Quan điểm vi mô, có thể tính được nhiệt độ (thuyết độngQuan điểm vi mô, có thể tính được nhiệt độ (thuyết động học phân tử);học phân tử); ■■ Thay vào đó chỉ cần nhiệt kế để đo nhiệt độ.Thay vào đó chỉ cần nhiệt kế để đo nhiệt độ. Hệ thống nhiệt (ThermodynamicHệ thống nhiệt (Thermodynamic systems)systems) ■■ Trong kỹ thuật, một bước quan trọng khiTrong kỹ thuật, một bước quan trọng khi nghiên cứu là xác định rõ đối tượng nghiênnghiên cứu là xác định rõ đối tượng nghiên cứu.cứu. ■■ Trong cơ học, nếu chuyển động của vật đượcTrong cơ học, nếu chuyển động của vật được nghiên cứu, thì cần xác định vật ở trạng tháinghiên cứu, thì cần xác định vật ở trạng thái tự do, sau đó xác định các lực tác động. Cuốitự do, sau đó xác định các lực tác động. Cuối cùng là áp dụng Định luậtcùng là áp dụng Định luật 22 Newton.Newton. ■■ Trong NĐHKT, thuật ngữ Hệ thống (system)Trong NĐHKT, thuật ngữ Hệ thống (system) dùng để chỉ đối tượng được nghiên cứu (ví dụ,dùng để chỉ đối tượng được nghiên cứu (ví dụ, coffee trong cốc).coffee trong cốc). ■■ Một khi hệ thống được định nghĩa, các tươngMột khi hệ thống được định nghĩa, các tương quan với các hệ thống khác được xác định.quan với các hệ thống khác được xác định. Khi đó, các định luật vật lý hoặc các quy luậtKhi đó, các định luật vật lý hoặc các quy luật phù hợp có thể được áp dụng để nghiên cứu.phù hợp có thể được áp dụng để nghiên cứu.
  • 2. 2 ■■ HệHệ thốngthống nhiệtnhiệt làlà bấtbất kỳkỳ thứthứ gìgì chúngchúng tata muốnmuốn nghiênnghiên cứucứu.. NóNó cócó thểthể đơnđơn giảngiản chỉchỉ làlà mộtmột cốccốc coffeecoffee hayhay phứcphức tạptạp nhưnhư làlà mộtmột tổtổ hợphợp hóahóa chấtchất lọclọc dầudầu.. ChúngChúng tata cócó thểthể quanquan tâmtâm nghiênnghiên cứucứu vậtvật chấtchất bênbên trongtrong mộtmột bìnhbình kín,kín, hayhay chấtchất khíkhí lưulưu chuyểnchuyển trongtrong mộtmột đườngđường ốngống dẫndẫn khíkhí.. ■■ MọiMọi thứthứ bênbên ngoàingoài hệhệ thôngthông đượcđược gọigọi làlà MôiMôi trườngtrường (surroundings)(surroundings).. ■■ HệHệ thốngthống đượcđược phânphân biệtbiệt vớivới môimôi trườngtrường bởibởi RanhRanh giớigiới (boundary)(boundary).. RanhRanh giớigiới cócó thểthể cốcố địnhđịnh hoặchoặc didi độngđộng.. ■■ ViệcViệc xácxác địnhđịnh chínhchính xácxác ranhranh giớigiới cócó ýý nghĩanghĩa quanquan trọngtrọng khikhi nghiênnghiên cứucứu.. ■■ CóCó haihai dạngdạng hệhệ thốngthống nhiệtnhiệt tiêutiêu biểubiểu:: HệHệ thốngthống kínkín ((closedclosed systems)systems) vàvà hệhệ thốngthống hởhở (control(control volumes)volumes).. Hệ thống kín (control mass)Hệ thống kín (control mass) ■■ Là HT có lượng vật chất trong hệ thống không đổi.Là HT có lượng vật chất trong hệ thống không đổi. ■■ Được sử dụng khi có số lượng nhất định vật chất đượcĐược sử dụng khi có số lượng nhất định vật chất được nghiên cứu;nghiên cứu; ■■ Không có sự trao đổi vật chất qua ranh giới;Không có sự trao đổi vật chất qua ranh giới; ■■ Trên hình là hệ thống kín gồm khí chứa trong cylinderTrên hình là hệ thống kín gồm khí chứa trong cylinder và piston phía trên (giả thiết kín tuyệt đối).và piston phía trên (giả thiết kín tuyệt đối). ■■ Ranh giới hệ thống là bề mặt trong của cylinder vàRanh giới hệ thống là bề mặt trong của cylinder và piston (đường nét đứt).piston (đường nét đứt). ■■ Khi đun nóng, khí bên trong tăng nhiệt, giãn nở, đẩyKhi đun nóng, khí bên trong tăng nhiệt, giãn nở, đẩy piston đi lên, một phần ranh giới phía dưới piston dịchpiston đi lên, một phần ranh giới phía dưới piston dịch chuyển đi lên.chuyển đi lên. ■■ Không có lượng vật chất nào ra khỏi hệ thống.Không có lượng vật chất nào ra khỏi hệ thống. ■■ Có năng lượng (nhiệt) truyền qua ranh giới với môiCó năng lượng (nhiệt) truyền qua ranh giới với môi trường.trường. Hệ thống hở (control volume)Hệ thống hở (control volume) ■■ Là một phần được lựa chọn nghiên cứu trong không gian.Là một phần được lựa chọn nghiên cứu trong không gian. ■■ Thường bao gồm các thiết bị liên quan đến dòng chảy như ống phunThường bao gồm các thiết bị liên quan đến dòng chảy như ống phun (nozzle), bơm/quạt/máy nén (pump/fan/compressor), động cơ tuabin(nozzle), bơm/quạt/máy nén (pump/fan/compressor), động cơ tuabin (turbine).(turbine). ■■ Khi nghiên cứu dòng chảy, người ta chọn ra một phần trong thiết bị.Khi nghiên cứu dòng chảy, người ta chọn ra một phần trong thiết bị. ■■ Cả vật chất (mass) và năng lượng (energy) có thể trao đổi qua ranh giớiCả vật chất (mass) và năng lượng (energy) có thể trao đổi qua ranh giới được chọn.được chọn. ■■ Không có quy luật cố định nào khi chọn ranh giới cho hệ thống hở. ViệcKhông có quy luật cố định nào khi chọn ranh giới cho hệ thống hở. Việc chọn đúng sẽ đem lại kết quả nghiên cửu chính xác và dễ dàng hơn.chọn đúng sẽ đem lại kết quả nghiên cửu chính xác và dễ dàng hơn. ■■ Ranh giới của hệ thống hở được gọi là mặt ranh giới (boundary surface)Ranh giới của hệ thống hở được gọi là mặt ranh giới (boundary surface) ■■ Mặt ranh giới có thể là thực hoặc tưởng tượng.Mặt ranh giới có thể là thực hoặc tưởng tượng. ■■ Hệ thống hở có thể cố định về kích thước, hình dáng, cũng có thể có ranhHệ thống hở có thể cố định về kích thước, hình dáng, cũng có thể có ranh giới thay đổi.giới thay đổi. Open Systems (continued)Open Systems (continued) ■■ Hệ thống kín mà không có trao đổi năng lượng qua ranh giớiHệ thống kín mà không có trao đổi năng lượng qua ranh giới thì gọi là gì?thì gọi là gì? Open systemsOpen systems Open systemsOpen systems
  • 3. 3 Chất môi giới (Working medium)Chất môi giới (Working medium) ■■ Chất môi giới (môi chất) được dùng trong các hệ thống nhiệt làm chấtChất môi giới (môi chất) được dùng trong các hệ thống nhiệt làm chất trung gian để chuyển hóa giữa các dạng năng lượng (chủ yếu Nhiệttrung gian để chuyển hóa giữa các dạng năng lượng (chủ yếu Nhiệt--Công).Công). ■■ Môi chất thường là vật chất ở thể lỏng, thể khí, hay có biến đổi pha giữaMôi chất thường là vật chất ở thể lỏng, thể khí, hay có biến đổi pha giữa lỏng và hơi. Ví dụ: Không khí, nước+hơi nước, công chất lạnh thểlỏng và hơi. Ví dụ: Không khí, nước+hơi nước, công chất lạnh thể lỏng+hơi.lỏng+hơi. Chất môi giớiChất môi giới Thuộc tính của hệ thống (Properties)Thuộc tính của hệ thống (Properties) ■■ Để mô tả một hệ thống và dự đoán ứng xửĐể mô tả một hệ thống và dự đoán ứng xử của nó, cần kiến thức về các thuộc tính củacủa nó, cần kiến thức về các thuộc tính của nó và mối quan hệ giữa chúngnó và mối quan hệ giữa chúng ■■ Thuộc tính của một hệ thống là các đặc tínhThuộc tính của một hệ thống là các đặc tính vĩ mô của nó.vĩ mô của nó. ■■ Một số thuộc tính phổ biến là: áp suấtMột số thuộc tính phổ biến là: áp suất (pressure(pressure--P), nhiệt độ (temperatureP), nhiệt độ (temperature--T), thểT), thể tích (volumetích (volume--V) và khối lượng (G) hoặcV) và khối lượng (G) hoặc (mass(mass--m).m). ■■ Các thuộc tính mô tả trạng thái của một hệCác thuộc tính mô tả trạng thái của một hệ thống chỉ khi hệ thống ở trạng thái ổn địnhthống chỉ khi hệ thống ở trạng thái ổn định (cân bằng(cân bằng--equilibrium state).equilibrium state). ■■ Không phải tất cả các thuộc tính là độc lập.Không phải tất cả các thuộc tính là độc lập. Mật độ hay khối lượng riêng (densityMật độ hay khối lượng riêng (density--ρρ) là) là thuộc tính độc lập với áp suất và nhiệt độ.thuộc tính độc lập với áp suất và nhiệt độ. Mật độ và thể tích riêng (specific volumeMật độ và thể tích riêng (specific volume--v)v) nghịch đảo nhau.nghịch đảo nhau. Mật độ là một thuộc tínhMật độ là một thuộc tính ■■ Mật độ/Khối lượng riêng là khối lượng/đơn vị thể tích;Mật độ/Khối lượng riêng là khối lượng/đơn vị thể tích; ■■ ρρρρρρρρ = mass/volume (kg/m3)= mass/volume (kg/m3) ■■ Tỷ trọng riêng (Specific gravity): là tỷ số giữa mật độ của một chất với mật độ củaTỷ trọng riêng (Specific gravity): là tỷ số giữa mật độ của một chất với mật độ của một chất tiêu chuẩn ở điều kiện nhất định (thường lấy là nước ở 4một chất tiêu chuẩn ở điều kiện nhất định (thường lấy là nước ở 4 ooC)C) ■■ Thể tích riêng (specific volume) là thể tích của một đơn vị khối lượng.Thể tích riêng (specific volume) là thể tích của một đơn vị khối lượng. ■■ νννννννν = Volume/mass, (m3/kg)= Volume/mass, (m3/kg) ■■ νννννννν = 1/= 1/ ρρρρρρρρ T Liquids Water Thuộc tính mở rộng (extensive properties)Thuộc tính mở rộng (extensive properties) ■■ Thuộc tính là các thông số không phụ thuộcThuộc tính là các thông số không phụ thuộc vào quy mô của hệ thống, ví dụ: nhiệt độ, ápvào quy mô của hệ thống, ví dụ: nhiệt độ, áp suất, khối lượng riêng.suất, khối lượng riêng. ■■ Thuộc tính mở rộng là các thông số đặc trựngThuộc tính mở rộng là các thông số đặc trựng cho quy mô của hệ thống, ví dụ: khối lượngcho quy mô của hệ thống, ví dụ: khối lượng (G), thể tích (V), năng lượng toàn phần (E).(G), thể tích (V), năng lượng toàn phần (E). Trạng thái (state)Trạng thái (state) ■■ Một trạng thái của hệ thống được định nghĩa là một điềuMột trạng thái của hệ thống được định nghĩa là một điều kiện có thể được mô tả bằng một tập hợp các thông sốkiện có thể được mô tả bằng một tập hợp các thông số trạng thái nhất định (T, P,trạng thái nhất định (T, P, ρρρρρρρρ,, νννννννν .....). Nói cách khác: Trạng.). Nói cách khác: Trạng thái được mô tả bằng các thông số trạng thái.thái được mô tả bằng các thông số trạng thái. ■■ Ở hình trên, nếu không có tác động gì, tất cả các thuộcỞ hình trên, nếu không có tác động gì, tất cả các thuộc tính của hệ thống được xác định và đồng nhất trong toàntính của hệ thống được xác định và đồng nhất trong toàn bộ hệ thống. Khi đó, hệ thống được mô tả bằng một loạtbộ hệ thống. Khi đó, hệ thống được mô tả bằng một loạt thông số: gọi là trạng tháithông số: gọi là trạng thái 11.. ■■ Nếu thay đổi chỉ một thông số, hệ thống chuyển sangNếu thay đổi chỉ một thông số, hệ thống chuyển sang trạng tháitrạng thái 22 (hình dưới).(hình dưới). ■■ Câu hỏi:Câu hỏi: ■■ Điều gì làm hệ thống chuyển từ trạng tháiĐiều gì làm hệ thống chuyển từ trạng thái 11 sang trạng tháisang trạng thái 22?? ■■ Ngoài thể tích thay đổi, còn thông số nào thay đổi, thayNgoài thể tích thay đổi, còn thông số nào thay đổi, thay đổi tăng hay giảm?đổi tăng hay giảm?
  • 4. 4 Cân bằng (equilibrium)Cân bằng (equilibrium) ■■ Nhiệt động KT chỉ nghiên cứu hệ thống ởNhiệt động KT chỉ nghiên cứu hệ thống ở trạng thái cân bằng (equilibrium states).trạng thái cân bằng (equilibrium states). ■■ Trạng thái cân bằng là trạng thái các thông sốTrạng thái cân bằng là trạng thái các thông số đồng nhất trong toàn hệ thống.đồng nhất trong toàn hệ thống. ■■ Một hệ thống ở trạng thái cân bằng nhiệt độngMột hệ thống ở trạng thái cân bằng nhiệt động khí duy trì cân bằng về nhiệt (thermal), về cơkhí duy trì cân bằng về nhiệt (thermal), về cơ (mechanical), về pha (phase) và về hóa học(mechanical), về pha (phase) và về hóa học (chemical).(chemical). Cân bằng về nhiệt (Thermal Equilibrium)Cân bằng về nhiệt (Thermal Equilibrium) ■■ Là không có sự khác nhau về nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống.Là không có sự khác nhau về nhiệt độ trong toàn bộ hệ thống. 20 C 30 C 30 C 35 C 40 C No thermal equilibrium 32 C 32 C 32 C 32 C 32 C Thermal equilibrium Cân bằng về cơ học (MechanicalCân bằng về cơ học (Mechanical Equilibrium)Equilibrium) ■■ Là không có sự khác nhau về áp suất trong toàn bộ hệ thống.Là không có sự khác nhau về áp suất trong toàn bộ hệ thống. Cân bằng về pha (Phase Equilibrium)Cân bằng về pha (Phase Equilibrium) ■■ Cân bằng pha nghĩa là lượng vật chất ở các pha đạt trạng thái ổn định vàCân bằng pha nghĩa là lượng vật chất ở các pha đạt trạng thái ổn định và không thay đổi.không thay đổi. Water Vapor, P After some time Water Vapor, P = Pv After long time Cân bằng hóa học (Chemical Equilibrium)Cân bằng hóa học (Chemical Equilibrium) ■■ Nghĩa là không có thay đổi về thành phần hóa học của vật chất.Nghĩa là không có thay đổi về thành phần hóa học của vật chất. Định đề trạng thái (State Postulate)Định đề trạng thái (State Postulate) ■■ Cần bao nhiêu thông số để xác định một trạng thái phụ thuộc vào mứcCần bao nhiêu thông số để xác định một trạng thái phụ thuộc vào mức độ phức tạp của hệ thống.độ phức tạp của hệ thống. ■■ Theo Định đề trạng thái, cần hai thông số độc lập để xác định một trạngTheo Định đề trạng thái, cần hai thông số độc lập để xác định một trạng thái.thái. ■■ Hai thông số được coi là độc lập khi một thông số có thay đổi mà thôngHai thông số được coi là độc lập khi một thông số có thay đổi mà thông số còn lại giữ không đổi. Ví du: nhiệt độ và thể tích riêng.số còn lại giữ không đổi. Ví du: nhiệt độ và thể tích riêng. ■■ Nhiệt độ và áp suất có thể không phải là thông số độc lập khi môi chấtNhiệt độ và áp suất có thể không phải là thông số độc lập khi môi chất có biến đổi pha. Ví dụ khi nước đang sôi.có biến đổi pha. Ví dụ khi nước đang sôi. ■■ Định luật pha:Định luật pha: ■■ Môi chất đơn nhất, không biến đổi pha: cầnMôi chất đơn nhất, không biến đổi pha: cần 22 thông số;thông số; ■■ Môi chất có biến đổi pha: cầnMôi chất có biến đổi pha: cần 11 thông số.thông số. Quá trình và chu trình (Processes andQuá trình và chu trình (Processes and Cycles)Cycles) ■■ Sự thay đổi của hệ từ một trạng thái cân bằngSự thay đổi của hệ từ một trạng thái cân bằng sang trạng thái cân bằng khác gọi là quá trình.sang trạng thái cân bằng khác gọi là quá trình. ■■ Quá trình thường được biểu diễn trên đồ thịQuá trình thường được biểu diễn trên đồ thị ■■ Tập hợp những trạng thái mà hệ đi qua làTập hợp những trạng thái mà hệ đi qua là đường đi của quá trình. Nhiệt động KT thườngđường đi của quá trình. Nhiệt động KT thường chỉ quan tâm trạng thái đầu và cuối.chỉ quan tâm trạng thái đầu và cuối. ■■ Một quá trình có trạng thái đầu và cuối giốngMột quá trình có trạng thái đầu và cuối giống nhau gọi là chu trình.nhau gọi là chu trình.
  • 5. 5 ■■ Quá trình đẳng nhiệt (IsothermalQuá trình đẳng nhiệt (Isothermal process) T = constant .process) T = constant . ■■ Quá trình đẳng áp (IsobaricQuá trình đẳng áp (Isobaric process) P = constant .process) P = constant . ■■ Qua trình đẳng tích (IsochoricQua trình đẳng tích (Isochoric process/constant volume).process/constant volume). Quá trình thuận nghịchQuá trình thuận nghịch (Quasi(Quasi--Equilibrium process)Equilibrium process) ■■ Là quá trình tạo bởi tập hợp các trạng tháiLà quá trình tạo bởi tập hợp các trạng thái cân bằng.cân bằng. ■■ Quá trình thuận nghịch có tính chất hai chiềuQuá trình thuận nghịch có tính chất hai chiều (nếu diễn ra theo chiều ngược lại sẽ trùng).(nếu diễn ra theo chiều ngược lại sẽ trùng). ■■ Nén thật chậm không khí trong cyliner , ápNén thật chậm không khí trong cyliner , áp lực khí nén sẽ tự giãn nở và đẩy piston ngượclực khí nén sẽ tự giãn nở và đẩy piston ngược lại.lại. ■■ Chỉ với điều kiện lý tưởng, không ma sát,Chỉ với điều kiện lý tưởng, không ma sát, truyền nhiệt. Thực tế không tồn tại.truyền nhiệt. Thực tế không tồn tại. ■■ Công sinh ra hoặc tiêu tốn là lớn nhất. LàCông sinh ra hoặc tiêu tốn là lớn nhất. Là mục tiêu để hướng tời và là tiêu chuẩn để somục tiêu để hướng tời và là tiêu chuẩn để so sánh.sánh. (a) Slow compression (quasi-equilibrium) 20 pa 20 pa 20 pa 20 pa 20 pa State 1 State 2 Process path P V Intermediate states 20 Quá trình không thuận nghịch (NonQuá trình không thuận nghịch (Non--QuasiQuasi-- Equilibrium process)Equilibrium process) ■■ Quá trình nén diễn ra nhanh,Quá trình nén diễn ra nhanh, không đạt được yếu tố cân bằngkhông đạt được yếu tố cân bằng cho các trạng thái trung gian.cho các trạng thái trung gian. ■■ Các trạng thái trung gian làCác trạng thái trung gian là không thể xác định. Không vẽkhông thể xác định. Không vẽ được đường đi của quá trình. Môđược đường đi của quá trình. Mô tả bằng nét đứt. Intermediatetả bằng nét đứt. Intermediate states can not be determined andstates can not be determined and the process path can not bethe process path can not be defined. Instead we represent itdefined. Instead we represent it as dashed line.as dashed line. (b) Fast compression (non quasi- equilibrium) 20 pa 20 pa 90 pa State 1 State 2 P V Non-equilibruim process 20 90 ? Một số câu hỏiMột số câu hỏi ■■ Nhiệt động học kỹ thuật nghiên cứu sự biến đổi giữaNhiệt động học kỹ thuật nghiên cứu sự biến đổi giữa 22 đại lượng cơ bảnđại lượng cơ bản là gì?là gì? ■■ Có mấy loại hệ thống nhiệt, lấy ví dụ?Có mấy loại hệ thống nhiệt, lấy ví dụ? ■■ Sự khác nhau giữa HT kín và HT hở?Sự khác nhau giữa HT kín và HT hở? ■■ Người ta sử dụng chất môi giới để làm gì, kể tên một số chất môi giới?Người ta sử dụng chất môi giới để làm gì, kể tên một số chất môi giới? ■■ Thế nào là trạng thái, quá trình, cân bằng, thuận nghịch, chu trình?Thế nào là trạng thái, quá trình, cân bằng, thuận nghịch, chu trình? Các dạng năng lượng (Forms of Energy)Các dạng năng lượng (Forms of Energy) ■■ Trong hệ ổn định (không tồn tại ảnh hưởng của điện, từ, …), năng lượng toàn phầnTrong hệ ổn định (không tồn tại ảnh hưởng của điện, từ, …), năng lượng toàn phần ((EE) của hệ bao gồm: Động năng (kinetic) của hệ bao gồm: Động năng (kinetic--KEKE), thế năng (potential), thế năng (potential--PEPE) và nội năng) và nội năng (internal(internal--UU)) ■■ Hoặc viết cho một đơn vị khối lượng:Hoặc viết cho một đơn vị khối lượng: ■■ Năng lượng vĩ mô của hệ là năng lượng toàn phần so với xung quanh, bao gồmNăng lượng vĩ mô của hệ là năng lượng toàn phần so với xung quanh, bao gồm động năng và thế năng.động năng và thế năng. ■■ Năng lượng vi mô của hệ liên quan đến cấu trúc phân tử của hệ thống và độc lậpNăng lượng vi mô của hệ liên quan đến cấu trúc phân tử của hệ thống và độc lập với bên ngoài. Đó là nội năng.với bên ngoài. Đó là nội năng. ■■ Sự thay đổi của năng lượng toàn phầnSự thay đổi của năng lượng toàn phần ∆∆EE của một hệ tĩnh tại (closed system) chínhcủa một hệ tĩnh tại (closed system) chính bằng sự thay đổi nội năngbằng sự thay đổi nội năng ∆∆UU. Ví dụ: khi đun nóng vật chất trong một bình kín.. Ví dụ: khi đun nóng vật chất trong một bình kín. (kJ), 2 (kJ), 2 mgz mv mume PEKEUE ++= ++= )/( 2 2 kgkJgz v upekeue ++=++= Forms of Energy (continued)Forms of Energy (continued) The portion of the internal energy of a system associatedThe portion of the internal energy of a system associated with thewith the 1.1. kinetic energies of the molecules is called thekinetic energies of the molecules is called the sensiblesensible energyenergy.. 2.2. phase of a system is called thephase of a system is called the latent energylatent energy.. 3.3. atomic bonds in a molecule is calledatomic bonds in a molecule is called chemical energy.chemical energy. 4.4. strong bonds within the nucleus of the atom itself isstrong bonds within the nucleus of the atom itself is calledcalled nuclear energynuclear energy.. 5.5. Static energy (stored in a system)Static energy (stored in a system) 6.6. Dynamic energy: energy interactions at the systemDynamic energy: energy interactions at the system boundary (i.e. heat and work)boundary (i.e. heat and work) kgkJeU /1073.6 10 235 ×=−
  • 6. 6 Nhiệt độ và Định luật nhiệt động thứNhiệt độ và Định luật nhiệt động thứ Không (Temperature and the Zeroth Law)Không (Temperature and the Zeroth Law) ■■ Nhiệt độ: là đại lượng biểu thì sự nóng,Nhiệt độ: là đại lượng biểu thì sự nóng, lạnh của vật chất.lạnh của vật chất. ■■ The zeroth law of thermodynamics statesThe zeroth law of thermodynamics states that: If two bodies are in thermalthat: If two bodies are in thermal equilibrium with the third body, they areequilibrium with the third body, they are also in thermal equilibrium with eachalso in thermal equilibrium with each other.other. ■■ Quan điểm vi mô: Nhiệt độ là đại lượngQuan điểm vi mô: Nhiệt độ là đại lượng tỷ lệ với động năng của chuyển độngtỷ lệ với động năng của chuyển động phân tử và có thể tính được.phân tử và có thể tính được. ■■ Quan điểm vĩ mô: Nhiệt độ đo bằng cácQuan điểm vĩ mô: Nhiệt độ đo bằng các thiết bị đothiết bị đo Nhiệt độ và đơn vị đoNhiệt độ và đơn vị đo (Temperature scales)(Temperature scales) ■■ Nhiệt độ Kelvin, hay nhiệt độ tuyệt đối, T(K)Nhiệt độ Kelvin, hay nhiệt độ tuyệt đối, T(K) –– lưu ýlưu ý không có ký hiệu “không có ký hiệu “00”.”. ■■ Nhiệt độ Celcius, hay nhiệt độ bách phân, T(Nhiệt độ Celcius, hay nhiệt độ bách phân, T(00C).C). ■■ Nhiệt độ Fahrenheit, T(Nhiệt độ Fahrenheit, T(00F).F). ■■ Nhiệt độ Rankine, T(Nhiệt độ Rankine, T(00R)R) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )FTRT CTKT CTFT KTRT FTRT CTKT o o oo o o ∆=∆ ∆=∆ += = += += 328.1 8.1 67.459 15.273 ■■ T(K) =T(K) = 00: độ không tuyệt: độ không tuyệt đối, vật chất không chuyểnđối, vật chất không chuyển động.động. ■■ Thang đo T(K) = T(Thang đo T(K) = T(00C).C). ■■ Nhiệt kếNhiệt kế ■■ Cảm biếnCảm biến nhiệt độnhiệt độ ■■ Đo từ xaĐo từ xa bằng cảmbằng cảm biến hồngbiến hồng ngoạingoại (súng bắn(súng bắn nhiệt)nhiệt) Đo nhiệt độĐo nhiệt độ Áp suất (Pressure)Áp suất (Pressure) Áp suất là lực của môi chất tác dụng lên một diện tích bề mặt. Đơn vị hệ quốc tế (SI) là Pascal: Pa=N/m2. Thường dùng kPa (x1000) và Mpa (x106). Đơn vị hệ Anh (British): psf = lbf/ft2, psi = lbf/in2 (psf = pound per square foot, psi = pound per squar inch),144 in2 = 1 ft2. Các nước châu Âu hay dùng đơn vị bar. psibarskPaPaatm kPaMPaPabar barmmHgOmmH m N Pa 696.1401325.1325.101325,1011 1001.0101 10 32,133 1 81,9 1 11 5 5 22 ==== === ==== − )/( 2 mN A F P = Note:Note: mm(m)Hmm(m)H22O gọi là mm(mét) cột nước, mmHgO gọi là mm(mét) cột nước, mmHg -- mm cộtmm cột thủy ngânthủy ngân Pressure (Continued)Pressure (Continued) Áp suất tuyệt đối (Absolute pressure), là áp suất tính so với độ chân không tuyệt đối (absolute vacuum hay absolute zero pressure.) Áp suất dư (Gauge pressure), là phần áp suất lớn hơn áp suất môi trường (atmospheric pressure) Áp suất chân không (Vacuum), là phần áp suất nhỏ hơn áp suất môi trường ( ) ( )atmabsatmvac atmatmabsgage PPPP PPPP belowpressurefor abovepressurefor −= −= Pressure (continued) Sự thay đổi áp suất theo độ sâu Với chất lỏng có trọng lượng riêng không đổi: P + γZ = constant Or P1+ γZ1 = P2 + γZ2 Z là tọa độ theo độ cao (positive upward). γ là tỷ trọng riêng của chất lỏng, (N/m3) Với chất khí, trong phạm vi khoảng cách không lớn coi như áp suất không đổi do trọng lượng riêng chất khí rất nhỏ. gργ =
  • 7. 7 Pressure (continued) Pressure at a Point • Áp suất trong chất lỏng đồng nhất có giá trị như nhau theo mọi hướng khi cùng độ sâu. Pressure (continued) Áp suất ở cùng mặt nằm ngang Áp suất tại các điểm trên cùng mặt nằm ngang thì bằng nhau. (Pascal’s principle.) . 1 2 1 2 2 2 1 1 21 A A F F A F A F PP =⇒=⇒= Do P1 = P2, tỷ số A2/A1 sẽ quyết định giá trị lực nâng. Nếu sử dụng kích thủy lực (hydraulic jack) có tỷ số A2/A1 = 10, một người có thể nâng chiếc xe nặng 1000kg chỉ với một lực tác động 100kg (= 908 N). Đo áp suất - The Manometer Thiết bị đo áp suất dư dựa trên nguyên lý P + γγγγZ = constant gọi là manometer, thường dùng để đo áp suất dư hoặc độ chân không giá trị nhỏ đến trung bình. w f w f w f s g g ρ ρ ρ ρ γ γ ρ ====S Tỷ trọng (Specific gravity) – so với nước P2 = Patm + γh Đo áp suất – Áp kế/chân không kế (pressure/vacuum gauge) ■■ Áp kế kiểu ống Bourdon Tube (đo áp suất dư)Áp kế kiểu ống Bourdon Tube (đo áp suất dư) ■■ Áp kế hỗn hợp (đo áp suất dư và độ chân không)Áp kế hỗn hợp (đo áp suất dư và độ chân không) Đo áp suất – Áp kế/chân không kế (pressure/vacuum gauge) ■■ Áp kế điện tửÁp kế điện tử ■■ Cảm biến áp suất (pressure sensor)Cảm biến áp suất (pressure sensor) FIGUREFIGURE 11––6161 Schematic for ExampleSchematic for Example 11––88.. 1-17
  • 8. 8 Barometer và áp suất môi trường (Atmospheric Pressure) • Áp suất môi trường được đo bằng barometer 0 ( ) B B C C C vapor B atm C B Hg P Z P Z P P P P Z Z gh γ γ γ ρ + = + = ≈ ∴ = = − = Q Barometer và áp suất môi trường • Áp suất môi trường tiêu chuẩn là chiều cao 760mm cột Hg ở nhiệt độ 0oC. Đơn vị mmHG còn được gọi là torr (Evangelista Torricelli, 1608−1647). • Áp suất môi trường tại một nơi nào đó thực chất là lực của không khí tác dụng lên đơn vị diện tích bề mặt. Patm thay đổi theo độ cao và điều kiện thời tiết. • Lưu ý: Khái niệm Patm kđôi khi dễ lẫn lộn Chiều dài hay diện tích mặt cắt của ống đo không ảnh hưởng đến chiều cao cột thủy ngân trong barometer. ( ) kPaPkPaP kPaPkPaP Patorr kPatorrmmHgP mm Denvermm atm 5.26;05.54 4.83;88.89 3.1331 325.101760 000,105000 :16101000 == == = == Dimensions and UnitsDimensions and Units SI British System Conversion Length Meter (m) Foot (ft) 1 ft = 0.3048 m Time Second (s) Second (s) Mass Kg Slug Pound mass (lbm) 1 slug = 32.2 lbm 1 slug =14.59 kg 1 lbm = 0.4536 kg Force Newton (N) 1 N = (1Kg).(1 m/s2) Pound force (lbf) 1 lbf = (1 slug)(1. ft/s2) 1 lbf = 4.448 N Definition of Unit force Newton (N): is the force required to give a mass of 1 kg an acceleration of 1 m/s2. Pound force (lbf) is the force required to give a mass of 1 slug an acceleration of 1 ft/s2. °C = (5/9)*(°F –32) °R = (9/5)*K Tempe- rature Degree Celsius.(°C) Absolute Temp.: Kelvin (K). K = °C + 273.15 Degree Fahrenheit (°F) Absolute Temp.: Rankine (°R) °R = °F + 459.67 °C = (5/9)*(°F –32) °R = (9/5)*K Khí lý tưởng (Ideal Gas) Môi chấtMôi chất Môi chất: Chất trung gian thực hiện quá trình biến đổi năng lượng (công và nhiệt). Thể rắn, lỏng, khí. Phổ biến là thể khí hoặc có đổi pha lỏng+khí vì khả năng trao đổi công tốt (có thể thay đổi thể tích lớn). Ví dụ: không khí, nước+hơi nước, công chất lạnh (lỏng+hơi), nước, dầu thủy lực, … Khí thực:Khí thực: ■■ Có lực tương tác phân tử;Có lực tương tác phân tử; ■■ Có thể tích riêng phân tử;Có thể tích riêng phân tử; ■■ Ví dụ: Hơi nước, hơi côngVí dụ: Hơi nước, hơi công chất lạnh;chất lạnh; ■■ TínhTính toán với khí thựctoán với khí thực thườngthường dùng bảngdùng bảng,, đồ thị.đồ thị. Khí lý tưởng (ideal gas):Khí lý tưởng (ideal gas): ■■ Không có lực tương tác phân tử;Không có lực tương tác phân tử; ■■ Thể tích phân tử bỏ qua;Thể tích phân tử bỏ qua; ■■ KKhông khí,hông khí, hyđrô, ôxy ở áphyđrô, ôxy ở áp suất thấpsuất thấp;; ■■ Tính toán có thể dùng phươngTính toán có thể dùng phương trình trạng thái vàtrình trạng thái và các côngcác công thức.thức. Môi chất thể khí Ví dụ: Bảng, đồ thị của khí thựcVí dụ: Bảng, đồ thị của khí thực
  • 9. 9 Phương trình trạng tháiPhương trình trạng thái Các bảng và đồ thị mô tả tính chất của môi chất là tri thức tích lũy của nhân loại, giúp tra cứu, tính toán. Tồn tại quan hệ hàm số giữa các thông số trạng thái, cũng cho phép tính toán với độ chính xác nhất định. Thường gặp nhất là quan hệ giữa các thông số P-v-T. Gọi là Phương trình trạng thái (Equation of state). Là phương trình mô tả quan hệ giữa các thông số trạng thái. Phương trình trạng thái KLTPhương trình trạng thái KLT Pv RT= R là hằng số khí; R= Ru / M Ru là hằng số khí phổ biến, Ru = 8.314 KJ/Kmol.K; M khối lượng phân tử. - Khí và hơi: là 2 khái niệm nhiều khi mang tính tương đối - Hơi thường biểu thị môi chất dễ chuyển thành pha lỏng (hơi nước), gần trạng thái hóa lỏng (bão hòa). - Khí thường là chất khó chuyển thành dạng lỏng (không khí, CO2, N2), hay xa với trạng bão hòa. - Năm 1802, Charles and Lussac xác định bằng thực nghiệm phương trình trạng thái KLT: M là khối lượng của 1 mole môi chất tính theo grams hay kmole môi chất tính theo kilograms Quan hệ giữa PQuan hệ giữa P--vv--T cho KLTT cho KLT ( / ) ( ) ( / ) u u u PV mRT v V m PV NRT mR NMR NR Pv RT v V N = = = = = = = Pv RT= Quan hệ giữa các thông số: quá trình diễn ra khi không có thay đổi lượng môi chất: m m1 2= 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 1 2 and PV PV PV PV RT RT T T = = RT PV m = Khí lý tưởng?Khí lý tưởng? Là chất khí tưởng tượng (không có thực), bỏ qua lực tương tác, thể tích phânLà chất khí tưởng tượng (không có thực), bỏ qua lực tương tác, thể tích phân tử.tử. Một số chất khí ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ cao có mật độ thấp, có thểMột số chất khí ở điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ cao có mật độ thấp, có thể coi là khí lý tưởng với sai số không lớn.coi là khí lý tưởng với sai số không lớn. Ở điều kiện nghiên cứu bình thường:Ở điều kiện nghiên cứu bình thường: airair,, nitrogennitrogen,, oxygenoxygen,, hydrogenhydrogen, helium,, helium, Aragon, neon, krypton,Aragon, neon, krypton, carbon dioxidecarbon dioxide có thể được coi là khí lý tưởng vớicó thể được coi là khí lý tưởng với sai số tính toán nhỏ (nhỏ hơnsai số tính toán nhỏ (nhỏ hơn 11 %).%). Các chất ở trạng thái khí có mật độ cao hơn như hơi nước (Các chất ở trạng thái khí có mật độ cao hơn như hơi nước (water vaporwater vapor ) trong) trong các hệ thống phát điện, hơi công chất (các hệ thống phát điện, hơi công chất (refrigerantrefrigerant vapor)vapor) trong các hệtrong các hệ thống làm lạnh thì không thể coi là khí lý tưởng.thống làm lạnh thì không thể coi là khí lý tưởng. Khi đó, không thể sư dụng phương trình trạng thái cho KLT, mà phải dùngKhi đó, không thể sư dụng phương trình trạng thái cho KLT, mà phải dùng bảng hoặc đồ thị.bảng hoặc đồ thị. Hơi nước (steam) có phải là KLT? Còn tùy thuộc!!! Hơi nước (steam) có phải là KLT? Còn tùy thuộc!!! Đồ thị mô tả sai số (%) khi coi hơi nước là KLT: Ở áp suất dưới 10 KPa, water vapor có thể coi là KLT (sai số nhỏ hơn 0.1%). Ở áp suất tăng dần, sai số lớn dần; Trong các hệ thống điều hòa không khí, hơi ẩm trong không khí có thể coi là KLT; Trong các nhà máy điện dùng hơi nước (nhiệt điện, điện nguyên tử, …) không thể coi là KLT (áp suất trong các hệ thống này có thể từ, 1,5- 6.0MPa. Khí thực-hệ số nén Z (Compressibility Factor ) Sự khác nhau giữa KLT và khí thực có thể được mô tả bằng cách đưa vào một hệ số hiệu chỉnh gọi là hệ số nén. Pv R T= For real gases Z can be greater than or less than unity. ac tu al ide al v Z v = Pv Z R T = 1 Pv R T = Real Gas Z > 1 Z < 1 Ideal Gas Z = 1
  • 10. 10 Phương trình trạng thái khí thựcPhương trình trạng thái khí thực Pv RT= Nhiệt dung riêng (Specific Heats/HeatNhiệt dung riêng (Specific Heats/Heat Capactity)Capactity) ImportanceImportance Với các chất khác nhau, lượng nhiệt cần cung cấp để làmVới các chất khác nhau, lượng nhiệt cần cung cấp để làm nóng một lượng vật chất khác nhaunóng một lượng vật chất khác nhau Ví dụ: làm nóng 1kg nước cần lượng nhiệt gấp 10 lần đối với 1kg thép. Có thể lấy thuộc tính này để so sánh lượng nhiệt tích trữ bên trong vật chất. Nhiệt dung riêng là lượng nhiệt cần thiết cung cấp để làm tăng một đơn vị khối lượng vật chất lên một độ (ký hiệu: C) Đơn vị: kJ/(kg 0C), kJ/(kg K) cal/(g 0C), cal/(g K) Btu/(lbm 0F), Btu/(lbm R) Nhiệt lượngNhiệt lượng ■■ Sự tăng năng lượng toàn phần của hệ:Sự tăng năng lượng toàn phần của hệ: ■■ Nhiệt lượng cung cấpNhiệt lượng cung cấp )(kJTmCE ∆=∆ CdTdq kJTmCQ = ∆= )( Nhiệt dung riêng đẳng tích, đẳng áp (ConstantNhiệt dung riêng đẳng tích, đẳng áp (Constant volume and Constant pressure), Cvolume and Constant pressure), Cvv andand CCpp Cv là nhiệt lượng cần cấp để một đơn vị vật chất tăng lên 1 độ khi thể tích không đổi. Khi đó nhiệt cấp chỉ làm tăng nhiệt độ Cv là nhiệt lượng cần cấp để một đơn vị vật chất tăng lên 1 độ khi thể tích không đổi. Khi đó nhiệt cấp chỉ làm tăng nhiệt độ Cp là nhiệt lượng cần cấp để một đơn vị vật chất tăng lên 1 độ khi áp suất không đổi. Khi đó nhiệt cấp làm tăng nhiệt độ và dịch chuyển ranh giới. Cp là nhiệt lượng cần cấp để một đơn vị vật chất tăng lên 1 độ khi áp suất không đổi. Khi đó nhiệt cấp làm tăng nhiệt độ và dịch chuyển ranh giới. Cp > Cv Biểu diễn toán học của CBiểu diễn toán học của Cvv E=U+KE +PEE=U+KE +PE ddΕ =Ε = dUdU ∆Ε = ∆∆Ε = ∆UU dEdE== mCvdTmCvdT dudu == CvdTCvdT v v T u C       ∂ ∂ = Nếu nung nóng một hệ đẳng tích từ T1 đến T2. Nếu nung nóng một hệ đẳng tích từ T1 đến T2.
  • 11. 11 p p T i C       ∂ ∂ = Khi nung nóng đẳng áp, năng lượng cấp làm tăng nhiệt độ (tăng nội năng) và đẩy piston đi lên (làm dịch chuyển ranh giới) (system boundary) i - gọi là enthalpy Pv – gọi là năng lượng đẩy Biểu diễn toán học của Cp Pvui += - Cp luôn lớn hơn Cv. Vì với hệ đẳng áp, năng lượng cấp ngoài tăng nhiệt độ còn dùng để dịch chuyển ranh giới. - Khi đó năng lượng cấp được chuyển thành hai dạng:tăng nội năng và sinh công để dịch chuyển ranh giới (công giãn nở) Nhận xétNhận xét NDR thực, NDR trung bìnhNDR thực, NDR trung bình ■■ NDR phụ thuộc vào nhiệt độNDR phụ thuộc vào nhiệt độ C = a + bT + cTC = a + bT + cT22 + …+ … ■■ Các tham số, a, b, c, …. có thể tra bảngCác tham số, a, b, c, …. có thể tra bảng ■■ Trong khoảng nhiệt độ thay đổi không quá lớn, có thể sử dụng NDR trungTrong khoảng nhiệt độ thay đổi không quá lớn, có thể sử dụng NDR trung bìnhbình Ta có:Ta có: i=u+Pv = u+RTi=u+Pv = u+RT di = du + RdTdi = du + RdT CCppdT=CdT=CvvdT+ RdTdT+ RdT CCpp=C=Cvv + R+ R NDR đối với KLTNDR đối với KLT v p C C k =Tỷ số NDR (Specific Heat Ratio) k phụ thuộc vào nhiệt độ và loại chất khí, với không khí, k = 1,4. Đôi khi gọi là chỉ số nén đoạn nhiệt ■■ Chất rắn, lỏng là chất không nén được,Chất rắn, lỏng là chất không nén được, thể tích riêng hầu như không đổi khi diễnthể tích riêng hầu như không đổi khi diễn ra các quá trình.ra các quá trình. ■■ Vì vậy Cv và Cp là như nhau đối với chấtVì vậy Cv và Cp là như nhau đối với chất không nén được và ký hiệu là C.không nén được và ký hiệu là C. Cp = Cv = C NDR của chất rắn và chất lỏngNDR của chất rắn và chất lỏng Nội năng du C dT CdTV= = ∆ ∆u C T C T T= = −( )2 1 Pvui ∆+∆=∆ dv = 0 khi hệ thống là không nén được 0 Giá trị này rất nhỏ Enthalpy của chất rắn TCui TB∆≅∆=∆ vdPPdvdudi Pvui ++= +=
  • 12. 12 Enthalpy của chất lỏng PvTCPvui ∆+∆=∆+∆=∆ Có 2 trường hợp: quá trình đẳng áp, quá trình đẳng nhiệt, TCui TB∆≅∆=∆ 0=∆P 0=∆T Pvi ∆≅∆ Nguyên lý làm việc của thiết bị nhiệtNguyên lý làm việc của thiết bị nhiệt Động cơ nhiệtĐộng cơ nhiệt ■■ Nhận nhiệtNhận nhiệt từ nguồntừ nguồn nóng, sinhnóng, sinh công, lượngcông, lượng nhiệt tổnnhiệt tổn thất thải rathất thải ra nguồnnguồn lạnhlạnh Máy lạnh/bơm nhiệtMáy lạnh/bơm nhiệt ■■ Tiêu thụ côngTiêu thụ công để mang nhiệtđể mang nhiệt từ nguồn lạnhtừ nguồn lạnh truyền chotruyền cho nguồnnguồn nóngnóng Heat engineHeat engine HeatHeat pumppump SummarySummary ■■ Ghi nhớ:Ghi nhớ: ■■ Khái niệm hệ thống nhiệt;Khái niệm hệ thống nhiệt; ■■ Các khái niệm nhiệt độ, áp suất, phương pháp đo, đơn vị đo;Các khái niệm nhiệt độ, áp suất, phương pháp đo, đơn vị đo; ■■ Khí lý tưởng, phương trình trạngKhí lý tưởng, phương trình trạng thái KLT (đơn vị các đại lượng);;thái KLT (đơn vị các đại lượng);; ■■ Khí lý tưởng khác gì khí thực; ví dụ về KLT, khí thực;Khí lý tưởng khác gì khí thực; ví dụ về KLT, khí thực; ■■ Nhiệt lượng và nhiệt dung riêngNhiệt lượng và nhiệt dung riêng;; ■■ NDR đẳng áp, đẳng tích, công thức Maye, chỉ số mũ đoạn nhiệtNDR đẳng áp, đẳng tích, công thức Maye, chỉ số mũ đoạn nhiệt ■■ Nguyên lý làm việc của độngNguyên lý làm việc của động cơ nhiệt và máy lạnh/bơm nhiệtcơ nhiệt và máy lạnh/bơm nhiệt.. ■■ Yêu cầu chuẩn bị bài: ChươngYêu cầu chuẩn bị bài: Chương 22: Định luật nhiệt động: Định luật nhiệt động 11:: ■■ Năng lượng toàn phần, các dạng năng lượng;Năng lượng toàn phần, các dạng năng lượng; ■■ Sự biến đổi nhiệt thành công, sự bảo toàn năng lượng;Sự biến đổi nhiệt thành công, sự bảo toàn năng lượng; ■■ Công trong hệ thống kín (công dản nở);Công trong hệ thống kín (công dản nở); ■■ Công trong hệ thống hở (công lưu động, công dịch đẩy);Công trong hệ thống hở (công lưu động, công dịch đẩy); ■■ Các quá trình cơ bản của KLT.Các quá trình cơ bản của KLT.