Báo Cáo Những vấn đề liên quan đến động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình carnot

TÊN ĐỀ TÀI: Những vấn đề liên quan đến động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình carnot​

Information

MỤC LỤC


I .Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học và những hạn chế của nguyên lý đó

I.1 Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học

I.2 Những hạn chế của nguyên lý thứ nhất

II . Qúa trình thuận nghịch và quá trình không thuận nghịch

II.1 Định nghĩa

II.2 Thí dụ

II.2.1 Về quá trình thuận nghịch

II.2.2 Về quá trình không thuận nghịch

II.3 Ý nghĩa của việc nghiên cứu các quá trình thuận nghịch và không thuận nghịch.

III. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động

III.1 Máy nhiệt

III.2 Nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học phát biểu định tính

III.3 Chu trình carnot

III.3.1 Chu trình Carnot với tác nhân là khí lý tưởng

III.3.2 Động cơ nhiệt làm việc theo chu trình cacno với các tác nhân bất kỳ

III.3.3 Động cơ nhiệt làm việc theo chu trình bất kỳ

III.3.4. Cách tăng hiệu suất (hệ số tác dụng hữu ích) của động cơ nhiệt

IV. Phát biểu định lượng nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học và nhiệt giai nhiệt động lực học

IV.1. Phát biểu định lượng nguyên lý thứ hai nhiệt động lực học

IV.2 Nhiệt giai của nhiệt động học

V. Mở rộng

V.1 Động cơ đốt trong

V.2 Ưu khuyết điểm và lĩnh vực sử dụng động cơ đốt trong

V.2.1 Ư u điểm chính của động cơ đốt trong

V.2.2 Nhược điểm động cơ đốt trong

V.2.3 : Lĩnh vực sử dụng

V.3 Đặc điểm của chu trình lý tưởng






Chúng ta thấy rằng trên thực tế các máy nhiệt đêù hoạt động theo chu trình nhất định. Chu trình có lợi nhất là chu trình cacno. Điều này đã được nêu trong lý thuyết về chu trinh của sadi cacno (1824) cùng với hai định lý mang tên định lý Cacno thứ nhất và thứ hai. Sự đúng đắn của hai định lý này đã được Clausius và Thomson khẳng định lại vào khoảng 1850-1851

Chu trình cacno đóng vai trò to lớn trong sự phát triển nhiệt động học và kĩ thuật nhiệt vì nó cho phép ta lập nên biểu thức định lượng của nguyên lý thứ hai, phân tích hiệu suất cua các máy nhiệt và định nghĩa được nhiệt độ nhiệt động học tuyệt đối, không phụ thuộc một vật nhiệt biểu nào.

Để tìm hiểu các vấn đề trên ta sẽ đi tìm hiểu các vấn đề sau:

I .Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học và những hạn chế của nguyên lý đó

I.1 Nguyên lý thứ nhất của nhiệt động học:

Lượng nhiệt do hệ hấp thụ được dùng để tăng nội năng của hệ và để thực hiện công chống lại lực ngoài.


I.2 Những hạn chế của nguyên lý thứ nhất

Nội dung của nguyên lý thứ nhất chính là định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Tất cả các quá trình vĩ mô trong tự nhiên đều phải tuân theo nguyên lý thứ nhất. Nhưng ngược lại , một quá trình vĩ mô phù hợp với nguyên lý thứ nhất có thể vẫn không xảy ra trong thực tế. Ta hãy xét một vài ví dụ :

 Xét một hê cô lập gồm hai vật có nhiệt độ khác nhau. Khi đặt hai vật tiếp xúc nhau thì chúng sẽ trao đổi nhiệt với nhau. Theo nguyên lý thứ nhất nhiệt lượng tỏa ra từ vật này bằng nhiệt từ vật kia thu vào; còn trong hệ xảy ra quá trình truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh hoặc từ vật lạnh sang vật nóng thì nguyên lý thứ nhất đều không bị vi phạm, tuy nhiên, thực tế cho biết rằng trong hệ cô lập, qúa trình truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật nóng sẽ không xảy ra mà chỉ xảy ra quá trình truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh.

 Một hòn đá có khối lượng m được nâng lên độ cao Z trong chân không, thế năng của nó là mgZ. Nếu nó rơi xuống đất, thế năng giảm, còn động năng tăng dần. Lúc va chạm với đất động năng của nó đạt giá trị mgZ. Sau khi va chạm động năng này biến đi nhưng làm đất nóng lên. Hiện tượng xảy ra theo đúng nguyên lý thứ nhất. Nếu ta hình dung hiện tượng ngược lại: hòn đá đang nằm trên mặt đất lấy một hiện tượng đúng bằng hiện tượng ở trên , đưa nó lên được một độ cao Z. Trong quá trình này, nguyên lý thứ nhất không bị vi phạm. Tuy nhiên, trong thực tế không xảy ra quá trình đó.

Qua hai ví dụ trên ta thấy nguyên lý thứ nhất không cho ta biết chiều diễn biến của quá trình thực tế xảy ra

Trong vấn đề này, nguyên lý thứ nhất cũng nêu lên sự khác nhau trong quá trình chuyển hóa giữa công và nhiệt. Theo nguyên lý thứ nhất, công và nhiệt tương đương nhau và có thể chuyển hóa lẫn nhau ; nhưng thực tế chỉ rõ rằng công có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nhiệt nhưng ngược lại nhiệt chỉ có thể biến một phần mà không thể biến hoàn toàn thành công được.

Nguyên lý thứ nhất cũng không đề cập đến tới vấn đề chất lượng của nhiệt. Trong thực tế nhiệt lượng Q lấy ở môi trường có nhiệt độ cao có chất lượng cao hơn nhiệt lượng đó lấy ở môi trường có nhiệt độ thấp hơn.

Như vậy nếu chỉ dựa vào nguyên lý thứ nhất thì sẽ có nhiều vấn đề thực tế không giải quyết được. Nguyên lý thứ hai của nhiệt động học sẽ khắc phục những hạn chế trên đây của nguyên lý thứ nhất và cùng với nó tạo thành một hê thống lý luận chặt chẽ làm cơ sở cho việc nghiên cứu các hiện tượng nhiệt.

Về mặt kĩ thuật nguyên lý thứ hai đóng một vai trò rất quan trọng trong việc chế tạo các động cơ nhiệt