Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 7: Nhiệt học (Phần 2) - Phạm Đỗ Chung

Nội dung text: Bài giảng Vật lí đại cương - Chương 7: Nhiệt học (Phần 2) - 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. Nguyên lí 1 • Nội năng của hệ là một hàm của các thông số trạng thái P, V, T • Đối với hệ kín: dU = q + w Toàn bộ nhiệt lượng và công mà hệ nhận được đều chuyển thành nội năng của hệ PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
4. Nguyên lí 1 • Nhiệt lượng là một dạng năng lượng được trao đổi giữa hai vật hoặc giữa vật và môi xung quanh tùy thuộc vào sự chênh lệch nhiệt độ. • Ở trạng thái cân bằng nhiệt (nhiệt độ hai bên bằng nhau) thì không có sự trao đổi nhiệt lượng. • q > 0: hệ nhận nhiệt lượng của môi trường (năng lượng của hệ tăng) • q < 0: hệ tỏa nhiệt ra môi trường (năng lượng của hệ giảm) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
5. Nguyên lí 1 • Công là năng lượng cơ học mà hệ cho hoặc nhận từ môi trường. • w > 0: hệ nhận công từ môi trường (năng lượng của hệ tăng) • w < 0: hệ sinh công (năng lượng của hệ giảm) • Một cách cổ điển thì công cơ học được tính như sau: w = F.x PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
6. Nguyên lí 1 • Nội năng của một hệ là đại lượng bảo toàn D U = q + w • Nội năng của hệ cô lập là hằng số • Nội năng của hệ kín là một hàm trạng thái (chỉ phụ thuộc vào trạng thái đầu và cuối của hệ) PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
7. Nguyên lí 1 • Nội năng là hàm trạng thái trong các quá trình chuẩn dừng Nhiệt động lực học áp dụng với các hệ ở trạng thái cân bằng hoặc trạng thái chuẩn dừng khi mà tốc độ khuếch tán hay tốc độ phản ứng hóa học được coi như bằng không PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
8. Nguyên lí 2 Entropy DU = q + w Trong một vài trường hợp nguyên lí 1 được nghiệm đúng nhưng lại không xảy ra trong tự nhiên PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
9. Nguyên lí 2 • Không thể chuyển toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành công cơ học. • Trong các quá trình thuận tự nhiên nhiệt lượng chỉ được truyền từ chỗ nóng sang chỗ lạnh • Entropy (S) là một hàm trạng thái: PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
10. Nguyên lí 2 DS ≥ 0 quá trình thường xảy ra thậm chí với cả hệ cô lập DS = 0 là quá trình thuận nghịch ở trạng thái cân bằng DS > 0 là quá trình không thuận nghịch DS < 0 là quá trình không tự nhiên, rất hiếm khi xảy ra PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
11. Nguyên lí 2 • Biến thiên entropy của hệ cô lập PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
12. Nguyên lí 3 • Entropy của một hệ ở T=0K bằng zero S = k ln w = k ln 1 = 0 PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
13. Chu trình Carnot PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
14. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
15. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
16. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
17. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
18. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
19. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
20. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
21. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
22. PHƯƠNG PHÁP HÀM NHIỆT ĐỘNG PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
23. I. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
24. TdS=dU+pdV • 5 hàm trạng thái T, S, U, p và V có liên quan đến nhau • Mỗi trạng thái đơn giản được xác định bởi 2 thông số • Các thông số còn lại được tính theo 2 thông số đã biết • Cần chọn một hàm nhiệt động để kết hợp với phương trình trên thì sẽ tính được các thông số chưa biết PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
25. dU=TdS - pdV PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
26. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
27. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
28. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
29. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020
30. PHẠM Đỗ Chung-HNUE-2020