CHƯƠNG M TỘ NGUYÊN LÝ I NHIỆT ĐỘNG HỌC 2-1. Một chất khí lưởng nguyên tử có thể tích V 1 = 0,5, áp suất p 1 = 0,5 at. Nó bò nén đoạn nhiệt tới thể tích V 2 và áp suất p 2 . Sau đó người ta giữ nguyên thể tích V 2 và làm lạnh nó đến nhiệt độ ban đầu . Khi đó áp suất của khí là p o = 1 at. a. Vẽ đồ thò của quá trình. b. Tính V 2 và p 2 . 2-2. Một kmol khi thực hiện một chu trình như hình vẽ. Với AB và CD là hai quá trình đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ T 1 và T 2 , biết khối lượng của 1 kmol khí đó làµ. a. Chứng minh rằng: C D B A P P P P = b. Hãy tính tổng công do khí sinh ra và nhiệt lượng mà khí thực sự nhận vào trong cả chu trình. 2-3. Khối khí CO 2 được coi là khí lý tưởng có khối lượng m = 11g, nhiệt độ khí ở trạng thái ban đầu là t 1 = 127 o C. Khối khí được làm 22 A V T 2 V 2 p A p C T 1 V 1 p D p B p O C D B giãn đẳng áp để thể tích tăng 1,5 lần, sau đó lại làm nguội đẳng tích để nhiệt độ giảm 2 lần. Cho hằng số khí lý tưởng R = 8,31 J/mol.K a. Tính công và nhiệt mà hệ nhận vào sau hai quá trình trên. b. Người ta tiếp tục nén đẳng nhiệt khối khí đến thể tích bằng thể tích khí lúc đầu. Tính độ biến thiên nội năng của khí sau cả ba quá trình trên. c. Áp suất khí ở trạng thái cuối tăng hay giảm bao nhiêu lần so với áp suất ở trạng thái đầu. d. Hãy biểu diễn các quá trình này trên đồ thò VT. 23 CHƯƠNG HAI NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC 3-1. Một máy nhiệt lý tưởng chạy theo chu trình Carnot, có nguồn nóng ở nhiệt độ 117 o C và nguồn lạnh ở 27 o C. Máy nhận của nguồn nóng 63.000cal/s. Tính: a. Hiệu suất của máy. b. Nhiệt lượng cho guồn lạnh trong 1s. c. Công suất của máy. 3-2. Một chu trình Carnot thực hiện giữa hai máy điều nhiệt có nhiệt độ t 1 = 400 o C, t 2 = 20 o C. Thời gian để thực hiện chu trình là τ = 1s. Tính công suất của động cơ làm việc theo chu trình ấy nếu biết tác nhân là 2kg không khí. Áp suất ở cuối quá trình giản đoạn nhiệt bằng áp suất ở đầu quá trình nén đoạn nhiệt. Cho µ của không khí là 29kg/Kmol. 3-3. Cho khối lý tưởng thực hiện một chu trình gồm các quá trình: − Quá trình 12 là quá trình đẳng áp − Quá trình 23 là quá trình đẳng tích − Quá trình 31 là quá trình nén đoạn nhiệt. Tính hiệu suất của động cơ nhiệt theo các nhiệt độ T 1 , T 2 , T 3 và hệ số γ. 3-4. Cho một Kmol khí lý tưởng thực hiện một chu trình gồm hai 24 V p O 3 2 1 quá trình đẳng tích và hai quá trình đẳng áp. Khi đó, thể tích của khí thay đổi từ V 1 = 25m 3 đến V 2 = 50m 3 và áp suất từ p 1 = 1at đến p 2 = 2at. Hỏi công thực hiện bởi quá trình này nhỏ hơn bao nhiêu lần công thực hiện bởi chu trình Carnot có các đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất của chu trình trên, nếu khí giãn đẳng nhiệt thể tích tăng lên hai lần. 3-5. Một động cơ nhiệt có tác nhân là khí lý tưởng thực hiện một chu trình gồm ba quá trình: − Quá trình 12 là quá trình đẳng áp − Quá trình 23 là quá trình đoạn nhiệt − Quá trình 31 là quá trình nén đẳng nhiệt. Tính hiệu suất của động cơ theo nhiệt độ cao nhất và thấp nhất của chu trình. 3-6. Một máy hơi nước thực hiện chu trình 25 V p O 3 2 1 V T 2 V 2 T 1 V 1 O 3 4 2 1 p Stirling gồm hai quá trình đẳng nhiệt ở các nhiệt độ T 1 , T 2 và hai quá trình đẳng tích ứng với hai thể tích V 1 và V 2 xen kẻ nhau như hình vẽ. Cho biết a V V 1 2 = . Hãy tính hiệu suất của máy hơi nước theo a, T 1 , T 2 và hệ số γ. So sánh với hiệu suất của chu trình Carnot chạy có cùng nguồn nóng và nguồn lạnh đó. 3-7. Một động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Otto thuận nghòch gồm hai quá trình đoạn nhiệt 12 và 34, và hai quá trình đẳng tích 23 và 41, với tác nhân là khhối khí lý tưởng. Hãy tính hiệu suất của chu trình theo nhiệt độ của T 1 và T 2 ứng với các trạng thái 1 và 2. Sau đó so sánh hiệu suất của động cơ nhiệt này với động cơ nhiệt làm việc theo chu trình Carnot với nguồn nóng và nguồn lạnh có nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ cực đại và nhiệt độ cực tiểu trong chu trình Otto. 26 V p O 3 4 2 1 3-8. Một máy hơi nước thực hiện chu trình gồm hai quá trình đẳng nhiệt ở các nhiệt độ T 1 , T 2 và hai quá trình đẳng áp ứng với hai áp suất p 1 và p 2 xen kẻ nhau như hình vẽ. Cho biết a p p 2 1 = . Hãy tính hiệu suất của máy hơi nước theo a, T 1 , T 2 và hệ số γ, so sánh với hiệu suất của chu trình Carnot chạy có cùng nguồn nóng và nguồn lạnh đó. 3-9. Một chu trình được thực hiện bởi Z kmol khí lý tưởng gồm hai quá trình đoạn nhiệt, một quá trình đẳng áp và một quá trình đẳng tích như hình vẽ, biết nhiệt độ tại trạng thái 1 là T 1 , hệ số nén đoạn nhiệt 1 → 2 là 2 1 V V a= , độ giãn đẳng áp 2 → 3 là 2 3 V V b = và tỉ số nhiệt dung phân tử γ. 27 V T 2 p 2 T 1 p 1 p O 3 4 2 1 V V 3 V 2 V 1 p O 3 4 2 1 Hãy tìm nhiệt lượng mà khối khí thực sự nhận được sau một chu trình và hiệu suất của chu trình theo các giá trò a, b, Z, γ, T 1 . 28 . trình này trên đồ thò VT. 23 CHƯƠNG HAI NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG HỌC 3-1. Một máy nhiệt lý tưởng chạy theo chu trình Carnot, có nguồn nóng ở nhiệt độ 117 o C và nguồn lạnh ở 27 o C. Máy nhận. các đường đẳng nhiệt ứng với nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất của chu trình trên, nếu khí giãn đẳng nhiệt thể tích tăng lên hai lần. 3-5. Một động cơ nhiệt có tác nhân là khí lý tưởng thực hiện. có nhiệt độ tương ứng với nhiệt độ cực đại và nhiệt độ cực tiểu trong chu trình Otto. 26 V p O 3 4 2 1 3-8. Một máy hơi nước thực hiện chu trình gồm hai quá trình đẳng nhiệt ở các nhiệt