›
›

Bài tập Vật lý đại cương 2 - Chương 3: Nguyên lý 2 của nhiệt động lực học

Download
NGUYÊN LÝ 2 CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC  
1. Hiệu suất của động cơ nhiệt  
A
QH QL  
QL  
  
1  
QH  
QH  
QH  
Q
Q
H - là nhiệt mà tác nhân nhận được của nguồn nóng  
L - là nhiệt mà tác nhân tỏa ra nguồn lạnh  
2. Hệ số làm lạnh của máy lạnh  
QL  
QL  
   
A
QH QL  
Q
L- là nhiệt lương mà tác nhân nhận của nguồn lạnh  
Q
H - là nhiệt mà tác nhân tỏa ra nguồn nóng  
3. Hiệu suất của động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Carnot thuận  
T
L
1  
TH  
4. Hệ số làm lạnh của máy lạnh hoạt động theo chu trình Carnot ngược  
T
L
   
T T  
H
L
5. Độ biến thiên etropy giữa 2 trạng thái (1) và (2) của một quá trình thuận nghịch  
(2) Q  
T
(1)  
S S2 S1   
Đối với khí lý tưởng:  
m
T2  
V2  
m
p2  
p1  
V2  
S   
C ln  
R ln  
C ln  
Cp ln  
V
V
T
V
V
1
1
1
(2) Q  
Đoạn nhiệt:  
Đẳng nhiệt:  
Q 0  S   
0 S const  
T
(1)  
(2) Q  
1
Q
T
(2)  
T const  S   
Q   
T
T
(1)  
(1)  
6. Nguyên lý tăng Entropy  
Với các quá trình nhiệt động thực tế xảy ra trong 1 hệ cô lập, entropy của hệ luôn tăng  
S 0  
Dấu “=” xảy ra nếu quá trình là thuận nghịch, dấu “>” xảy ra nếu quá trình là không thuận  
nghịch.  
Các bài tập cần làm:  
9.1, 9.3, 9.4, 9.6, 9.7, 9.10, 9.12, 9.14, 9.16, 9.18, 9.19, 9.20, 9.21, 9.22, 9.23, 9.25, 9.27  
MỘT SỐ BÀI TẬP ĐẶC TRƯNG  
Bài 9.4. Một động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot, sau mỗi chu trình sinh một công A  
= 7,35. 104J. Nhiệt độ của nguồn nóng là 100°C, nhiệt độ của nguồn lạnh là 0°C. Tìm:  
a) Hiệu suất của động cơ?  
b) Nhiệt lượng nhận được của nguồn nóng sau một chu trình?  
c) Nhiệt lượng nhà cho nguồn lạnh sau một chu trình?  
Tóm tắt:  
4
o
o
A 7,35.10 J ,t 100 C T 373K,t 0 C T 273K  
   
H
H
L
L
a)carnot ?  
b)QH ?  
c)QL ?  
Bài giải:  
TL  
TH  
273  
373  
a) carnot 1  
1  
26,81%  
7,35.104  
A
b) QH   
27,42.104 J  
   
carnot 26,81%  
4
4
4
c) Q Q A 27,42.10 7,35.10 20,07.10 J  
   
L
H
Bài 9.7. Một máy lạnh làm việc theo chu trình Carnot nghịch, tiêu thụ công suất là 36800W.  
Nhiệt độ của nguồn lạnh là -10°C, nhiệt độ của nguồn nóng là 17°C. Tính:  
a) Hệ số làm của máy?  
b) Nhiệt lượng lấy được của nguồn lạnh trong 1 giây?  
c) Nhiệt lượng nhả cho nguồn nóng trong 1 giây?  
Tóm tắt:  
P 36800 W , t  10o C T 263K,t 17o C T 290K  
L
L
H
H
a)  ?  
b)t 1 s Q ?  
c)t 1 s Q ?  
   
L
   
H
Bài giải:  
TL  
263  
a)    
9,74  
TH TL 290263  
QL  
   
Q  A  Pt 9,74.36800.10,36.106 J  
   
b) Ta có:  
L
A
6
c) Ta có: Q A Q A  A A  1 Pt  1 36800.1. 9,741 0,395.10 J  
   
H
L
Bài 9.14. Hình 9-2 trình bày giản đồ lý thuyết của động cơ đốt trong 4 kỳ.  
a) Trong quá trình đầu tiên, hỗn hợp cháy được  
nạp vào xi lanh, khi đó p0 const và thể tích tăng từ  
(nhánh AB);  
b) Trong quá trình thứ hai (nhánh BC), hỗn hợp  
cháy được nén đoạn nhiệt từ V V2 . Khi đó nhiệt độ  
1
tăng từ T0 đến  
T
và áp suất từ p0 p1 ;  
1
c) Tiếp theo là quá trình đốt cháy nhanh hỗn hợp  
cháy bằng tia lửa điện; khi đó áp suất tăng từ , thể tích  
không đổi và bằng V2 ( nhánh CD), nhiệt độ tăng đến  
T2  
;
d) Tiếp theo là quá trình giãn đoạn nhiệt từ V2 đến  
V
( nhánh DE), nhiệt độ giảm xuống  
1
T
;
3
e) Ở vị trí cuối cùng của pittông ( điểm E) , van mở, khí thoát ra ngoài, áp suất giảm  
nhanh đến p0 , thể tích không đổi và bằng (nhánh EB)  
g) Cuối cùng là quá trình nén đẳng áp ở áp suất p0 (nhánh BA).  
V
1
V
1
Hãy tính hiệu suất của chu trình nếu hệ số nén  
5 và hệ số đoạn nhiệt là 1,33.  
V2  
Bài giải:  
- Trước hết ta thấy quá trình AB và BA là quá trình thuận nghịch nên:  
QAB  QBA ,AAB  ABA  
- 2 quá trình đoạn nhiệt BC và DE không trao đổi nhiệt.  
- Quá trình CD là quá trình nhận nhiệt: QH QCD  C T T  
V   
C   
E   
D
- Quá trình EB là quá trình tỏa nhiệt: Q  Q  C T T  
V   
L
L
B
Hiệu suất:  
i
R T T  
E   
B
CV T T  
E   
R T T  
E   
QL  
QL  
pBVB pEVE  
pDVD pCVC  
B
B
2
i
1  
1  
1  
1  
1  
1  
QH  
QH  
CV T T  
C   
R T T  
C   
D
D
R T T  
C   
D
2
V pB pE  
V2 pD pC  
1
VB V ,VE V ,VD V2 ,VC V2 1  
1
1
Mặt khác xét 2 quá trình đoạn nhiệt BC và DE ta có:  
  
pB  
V
2   
B
C
1
2
p
V
1
p V p V  
p V p V  
pB pE pB pE  
pC pD pC pD  
pB pE  
pD pC  
C
B
C
B
C
   
  
p Vp V  
p Vp V  
D
D
E
E
D
2
E
1
pE  
pD  
V
2   
V
1
Thay vào:  
  
1  
V
1,331  
V pB pE  
V pB  
V
V2  
1
   
1
1
1
1  
1  
1  
1  
1  
41,2%  
2   
   
V2 pD pC  
V2 pC  
V2  
V
V
5
   
1
1
Bài 9.18. Tính độ biến thiên entropy khi hơ nóng đẳng áp 6,5 gram hidro, thể tích khí tăng lên  
gấp đôi.  
Tóm tắt:  
H2,m 6,5g,p const,V 2V  
2
1
S ?  
Bài giải:  
Quá trình đẳng áp:  
m
2 m dT  
Cp  
m
T2  
m
V2 6,5 5  
. .8,31.ln 2 65,52 J / K  
Q   
Cp ln  
Cp ln  
C dT  S   
p
T
T
V
2 2  
1
1
1
pdf 3 trang myanh 21540 Free
Download
Bạn đang xem tài liệu "Bài tập Vật lý đại cương 2 - Chương 3: Nguyên lý 2 của nhiệt động lực học", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfbai_tap_vat_ly_dai_cuong_2_chuong_3_nguyen_ly_2_cua_nhiet_do.pdf