Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật - Chương 3: Định luật nhiệt động thứ hai - Nguyễn Thị Minh Trinh
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
MÔN HỌC:
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC KỸ THUẬT
1
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CHƢƠNG 3:
ĐỊNH LUẬT NHIỆT ĐỘNG THỨ HAI
2
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Tổng quát
1. HẠN CHẾ CỦA ĐỊNH LUẬT 1 VÀ
SỰ RA ĐỜI CỦA ĐỊNH LUẬT 2
Định luật nhiệt động thứ nhất đã chỉ ra rằng: 2 dạng
năng lượng cơ bản là nhiệt lượng và công có thể biến
đổi qua lại lẫn nhau.
Nhưng định luật này không chỉ rõ được:
. Chiều hướng diễn biến của quá trình
. Điều kiện cần và đủ để quá trình xảy ra
. Mức độ biến hóa năng lượng của quá trình
Và trong thực tế: công có thể biến đổi hoàn toàn
thành nhiệt lượng nhưng nhiệt lượng không thể biến đổi
hoàn toàn thành công.
3
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Tổng quát
1. HẠN CHẾ CỦA ĐỊNH LUẬT 1 VÀ
SỰ RA ĐỜI CỦA ĐỊNH LUẬT 2 (tt)
Từ nghiên cứu thực tiễn các nhà khoa học đã tìm ra
một số quy luật và gọi nó là định luật nhiệt động thứ 2
Định luật nhiệt động thứ 2 chỉ ra được:
. Chiều hướng diễn biến của quá trình
. Thiết lập giới hạn tối đa của sự biến hóa năng
lượng của quá trình
. Điều kiện để thực hiện các quá trình xảy ra ngược
với chiều tự nhiên.
4
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình nhiệt động
2. CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG
Thuận chiều
Ngược chiều
Tất cả các loại động
cơ nhiệt: động cơ
đốt trong, tuabin
hơi, tuabin khí, …
Tất cả các loại
máy lạnh và
bơm nhiệt
5
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình nhiệt động
Chu trình thuận chiều
T
p
3
3
2
q1
sinh coâng
q1
2
4
sinh coâng
4
q2
q2
1
1
s
v
q1 q2
q2
w
Hiệu suất nhiệt:
1
q1
q1
q1
6
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình nhiệt động
Phát biểu Kelvin-Planck
Không thể có bất kỳ
Không thể có
bất kỳ một động
cơ nhiệt nào có
hiệu suất là 100%
một động cơ nhiệt nào
có thể biến toàn bộ nhiệt
lượng nhận được thành
ra công.
Vậy với chu trình thuận chiều:
w q1 q2 q1 w q2
Qnóng W Qlanh
Q1 W Q2
hay
Khi G ≠ 1 kg:
7
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình nhiệt động
Chu trình ngƣợc chiều
p
q2
3
2
Hệ số làm lạnh:
q1 q1
q2 q1 w
nhaän
coâng
Hệ số làm nóng:
q2 q2
1
4
q1
q2 q1 w
v
Chu trình maùy laïnh
8
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình nhiệt động
Phát biểu Clausius
Không thể có bất kỳ một
máy lạnh hay bơm nhiệt nào
có thể vận chuyển nhiệt
lượng từ nơi có nhiệt độ thấp
đến nơi có nhiệt độ cao mà
không tiêu tốn năng lượng.
Hệ số làm lạnh của
máy lạnh (hay hệ số
làm nóng của bơm
nhiệt) là một giá trị
xác định, không thể
nào tiến tới vô cùng.
Vậy với chu trình ngược chiều:
w q2 q1 q2 w q1
Q2 W Q1
hay
Qnóng W Qlanh
Khi G ≠ 1 kg:
9
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình Carnot
Chu trình Carnot thuận chiều
p
1
q1
T
TN
q1
1
2
3
TN
q = 0
= co
2
nst
q = 0
4
TL = co
nst
TL
4
q2
q2
3
5
V
TN TL
C
Hiệu suất của chu trình:
TN
10
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình Carnot
Chu trình Carnot ngƣợc chiều
1
q2
T
TN
1
q2
2
3
TN
q = 0
=
c
o
n
2
s
t
q = 0
4
TL =
c
o
n
s
t
TL
4
q1
q1
3
5
V
6
s
TL
TN TL
C
Hệ số làm lạnh của chu trình:
11
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình Carnot
Ý nghĩa của chu trình Carnot
T
- Chu trình tuabin khí:
q1c
1
2
Tmax
q2
dt
dt
DC65D
AB65A
B
C
1 1
q1
q1
A
D
- Chu trình Carnot:
q2c
q2
Tmin
3
dt
43654
4
q2c
c 1 1
q1c
dt
12651
5
6
s
So saùnh chu trình Carnot vaø chu trình tuabin khí
c
12
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Chu trình Carnot
Ý nghĩa của chu trình Carnot
Trong tất cả các chu trình nhiệt
động tiến hành ở cùng điều kiện
nhiệt độ cực đại Tmax và nhiệt độ
cực tiểu Tmin, chu trình CARNOT
luôn có hiệu suất cao nhất
Hiệu suất chu trình CARNOT là
mốc để đánh giá mức độ hoàn thiện
của các chu trình trong thực tế.
13
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Bài tập
VD 3.1
Một động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Carnot
với nhiệt độ nguồn lạnh là 350C, nhiệt độ nguồn nóng
là 6000C. Năng suất nhiệt cần cung cấp là 1000 kW.
Xác định:
1. Công suất sinh ra của chu trình (HP). Trong thực tế
công suất này lớn hơn hay nhỏ hơn.
2. Năng suất nhả nhiệt của chu trình.
ĐS:
1. W = 647,19 kW = 867,9 HP
2. Q2 = 352,81 kW
14
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Bài tập
VD 3.2
Một chu trình máy lạnh hoạt động giữa nhiệt độ nguồn
lạnh là – 100C và nhiệt độ nguồn nóng là 370C, năng
suất lạnh là 100 kW. Xác định:
1. Hệ số làm lạnh lớn nhất của chu trình.
2. Công nén cần cung cấp (HP)
3. Năng suất nhả nhiệt của chu trình.
ĐS:
1. W = 17,87 kW = 23,96 HP
2. Q2 = 117,87 kW
15
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
Chƣơng 3
Bài tập
VD 3.3
Một máy lạnh làm việc theo chu trình Carnot tiêu thụ
công suất 10 kW. Nhiệt độ nguồn lạnh là 70C và nhiệt
độ nguồn nóng là 270C. Xác định nhiệt lượng lấy
được của nguồn lạnh trong một giây?
ĐS:
Q1 = 140 kJ
16
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM – TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
Hết chƣơng 3
CBGD: ThS.NGUYỄN THỊ MINH TRINH – ĐHBK TP.HCM
17
17 trang
18020
Free
Bạn đang xem tài liệu "Bài giảng Nhiệt động lực học kỹ thuật - Chương 3: Định luật nhiệt động thứ hai - Nguyễn Thị Minh Trinh", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_nhiet_dong_luc_hoc_ky_thuat_chuong_3_dinh_luat_nhi.pdf
