Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 7: Nhiệt học - Phạm Đỗ Chung

Nội dung text: Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 7: Nhiệt học - Phạm Đỗ Chung

1. VẬT LÍ ĐẠI CƯƠNG Phạm Đỗ Chung Bộ môn Vật lí chất rắn – Điện tử Khoa Vật lí, ĐH Sư Phạm Hà Nội 136 Xuân Thủy, Cầu Giấy, Hà Nội PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 Khoa Hoá học
2. Chương 5 Nhiệt học 1. Nhiệt độ-nguyên lý số 0 2. Các quá trình chuyển thể 3. Khí lí tưởng, khí thực 4. Thuyết động học chất khí 5. Nguyên lí 1 6. Nguyên lí 2 7. Chu trình Carnot PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 2
3. Nhiệt động lực học • Công cụ để nghiên cứu hệ nhiều hạt ở trạng thái cân bằng • Dựa trên 4 nguyên lý cơ bản PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 3
4. Hệ nhiều hạt • Hệ mở: trao đổi vật chất và năng lượng • Hệ kín: chỉ trao đổi năng lượng với môi trường ngoài nhưng không trao đổi vật chất • Hệ cô lập: không trao đổi cả vật chất lẫn năng lượng với môi trường bên ngoài PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 4
5. 1. Nhiệt độ-nguyên lý số 0 • Nhiệt độ là một trong bẩy đại lượng cơ bản của hệ SI • Nguyên lý số 0: Nếu hai vật A và B mỗi vật đều cân bằng nhiệt với vật thứ 3 thì chúng cũng cân bằng nhiệt với nhau • A và B có cùng nhiệt độ PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 5
6. 1. Nhiệt độ-nguyên lý số 0 • Đo nhiệt độ • Các thang nhiệt độ được chuẩn bằng điểm 3 của nước. • Các loại nhiệt kế: a. Nhiệt kế khí b. Nhiệt kế rượu, thuỷ ngân c. Nhiệt kế hồng ngoại T 273.16 K d. Cặp nhiệt 3 e. Nhiệt điện trở PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 6
7. 1. Nhiệt độ-nguyên lý số 0 • Nhiệt giai Kelvin, Celsius và Fahrenheit TTC -273.15 9 TT 32  FC5 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 7
8. 2. Các quá trình chuyển thể • Q 0 Hệ nhận nhiệt từ môi trường • Q: Nhiệt lượng (Joule: J) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 8
9. 2. Các quá trình chuyển thể • Nhiệt dung C (Heat capacity): Q=C(Tf-Ti) Đơn vị: J/K • Nhiệt dung riêng c (Specific Heat): Q=c.m.(Tf-Ti) Đơn vị: J/kg.K • Nhiệt dung mol: Q=cmol(Tf-Ti) Đơn vị: J/mol.K PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 9
10. 2. Các quá trình chuyển thể • Hiện tượng chuyển pha chỉ xảy ra ở một nhiệt độ nhất định. Lúc đó nhiệt độ của hệ không đổi. • Để chuyển pha từ rắng sang lỏng từ lỏng sang khí hoặc ngược lại thì hệ phải nhận nhiệt hoặc toả nhiệt, gọi là nhiệt lượng chuyển pha. • Ẩn nhiệt nóng chảy (rắn sang lỏng) Q=Lv.m Đơn vị: J/K • Ẩn nhiệt hoá hơi (lỏng sang khí) Q=Lf.m PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 10
11. 3. Thuyết động học chất khí • Chất khí bao gồm các phân tử có kích thước rất nhỏ chuyển động nhiệt hỗn loạn không ngừng. Nhiệt độ càng cao thì các phân tử chất khi chuyển động càng nhanh. Các phân tử chất khí va chạm với nhau và va chạm với bình chứa gây nên áp suất cho thành bình. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 11
12. 3. Thuyết động học chất khí • Khí lí tưởng: là chất khí mà các phân tử được coi là chất điểm chúng chỉ tương tác với nhau khi va chạm. • Khí thực: là các chất khí tồn tại trong thực tế mà ta đã biết như Oxi, Nitơ, Carbonic P.V=n.R.T P, V, T là các thông số trạng thái R=8,31 J/mol.K PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 12
13. 3. Thuyết động học chất khí Các thông số trạng thái theo quan điểm của thuyết động học phân tử • Áp suất - Vận tốc căn quân phương • Nhiệt độ - Động năng tịnh tiến trung bình • Quãng đường tự do trung bình • Định luật phân bố Maxwell PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 13
14. 3. Thuyết động học chất khí Các quá trình biến đổi trạng thái của khí lí tưởng PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 14
15. 3. Thuyết động học chất khí Phân bố Maxwell – Boltzmann PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 15
16. 3. Thuyết động học chất khí Phân bố Maxwell – Boltzmann PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020 16