Nguyên lí của nhiệt động lực học – Chuyển đổi tín hiệu – Thietbikythuat

Các nguyên lý của nhiệt động lực học được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và kỹ thuật hiện nay. Cụ thể hơn, công nghệ động cơ nhiệt, ứng dụng nguyên lý này nhiều hơn. Nguyên lý của nhiệt động lực học là gì? Hãy theo dõi bài viết dưới đây để chúng tôi bật mí cho bạn nhé!

Bạn Đang Xem: Nguyên lí của nhiệt động lực học – Chuyển đổi tín hiệu – Thietbikythuat

1. Định luật nhiệt động lực học

1.1. Tuyên bố Nguyên tắc

Nguyên lí i của nhiệt động lực học là sự vận dụng và tích hợp chặt chẽ định luật bảo toàn cơ năng và hiện tượng chuyển hoá cơ năng thành nhiệt năng. Chúng tôi mong muốn được chia sẻ với độc giả nguyên tắc này được thể hiện như thế nào.

Biên độ nội năng của hệ sẽ bằng tổng công và nhiệt mà hệ nhận được.

Δu = a + q

Với các quy ước ký hiệu thích hợp, các biểu thức trên có thể được sử dụng để biểu diễn các quá trình chuyển đổi và truyền năng lượng. Ví dụ: người thực hiện công việc, người thu nhiệt, vật truyền nhiệt, người thực hiện công việc…

Có nhiều quy ước khác nhau để ký hiệu nhiệt và công, những quy ước sau đây là chính xác nhất:

• q > 0: hệ thống sưởi ấm;
• q << 0: hệ thống truyền nhiệt;
• a> 0: xác định hệ thống;
• A<; 0: Hệ thống hoạt động bình thường.

Ví dụ cụ thể: khi khí trong xilanh cung cấp nhiệt lượng 120j. Khí nở ra và đẩy pít-tông lên thực hiện công 90j. Hỏi nội năng của khí lúc này thay đổi bao nhiêu?

Ta có công thức tính nội năng của chất khí như sau:

du = q – a = 120-90 = 30j.

1.2. Áp dụng các nguyên lý của nhiệt động lực học

Xem Thêm: Lưu ngay 100 gợi ý Đặt tên con lót chữ Tâm cực hay và ý nghĩa!

Trong hệ tọa độ (p, v), quá trình này được biểu diễn bằng đường thẳng vuông góc với trục thể tích.

Đối với một chất khí chuyển dần từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 thì biểu thức của nguyên lý nhiệt động lực học có dạng như sau:

Δu = q

Xem Thêm : Tải XMind 8 | Phần mềm tạo, vẽ bản đồ tư duy trên máy tính

Ý nghĩa của các biểu thức trên:

Vì nhiệt độ của trạng thái 2 cao hơn nhiệt độ của trạng thái 1 nên chất khí phải nhận nhiệt (q>0) để có thể chuyển từ trạng thái 1 sang trạng thái 2 và nội năng của chất tăng (Δu > 0).

Trong quá trình đẳng nhiệt, nhiệt lượng mà khí hấp thụ chỉ dùng để làm tăng nội năng.

2. Định luật thứ hai của nhiệt động lực học

Ví dụ một hòn đá rơi từ trên cao xuống. Sở dĩ đá và không khí xung quanh nóng lên là do cơ năng của đá dần dần chuyển hóa thành nội năng của đá. Trong quá trình này, năng lượng được bảo toàn. Tuy nhiên, hòn đá không thể phục hồi nội lực của chính nó và không khí xung quanh, không thể trở lại độ cao ban đầu. Mặc dù điều này không vi phạm định luật thứ nhất của nhiệt động lực học. Tại sao vậy?

2.1. Quá trình đảo ngược và không thể đảo ngược

2.1.1. Ví dụ về quy trình có thể đảo ngược và không thể đảo ngược

a) Kéo con lắc ra khỏi vị trí cân bằng rồi buông tay, lúc này nhìn rõ con lắc dao động điều hòa. Nếu không có ma sát thì con lắc sẽ chuyển động từ vị trí a đến b, rồi từ b trở lại vị trí a, v.v.

Quá trình trên là quá trình thuận nghịch. Trong quá trình này, đối tượng được khôi phục về trạng thái ban đầu mà không có sự can thiệp của bất kỳ đối tượng nào khác. Quá trình này xảy ra theo cả hai chiều thuận và nghịch.

Xem Thêm: Văn mẫu lớp 9: Nghị luận xã hội về lòng biết ơn 2 Dàn ý & 26 bài văn nghị luận xã hội hay nhất

b) Đặt một ấm nước nóng trong không khí sẽ truyền nhiệt cho không khí và làm mát nó. Tuy nhiên, ấm đun nước không thể khôi phục nhiệt truyền vào không khí về trạng thái ban đầu. Khi đó, có thể nói quá trình truyền nhiệt là một quá trình không thể đảo ngược.

2.1.2. Các quy trình có thể đảo ngược và không thể đảo ngược

Nhiệt có thể tự truyền từ vật nóng hơn sang vật lạnh hơn, nhưng không tự truyền theo hướng ngược lại. Nếu muốn thực hiện quá trình ngược lại” thì phải dùng đến “tủ lạnh”, tức là cần có sự tham gia của một đối tượng khác.

Trong ví dụ đã nêu ở đầu tiết 2, cơ năng có thể tự chuyển hóa thành nội năng. Tuy nhiên, năng lượng bên trong không thể tự chuyển đổi trở lại năng lượng cơ học. Quá trình chuyển đổi năng lượng này cũng được coi là một quá trình không thể đảo ngược.

Trong tự nhiên có nhiều quá trình chỉ có thể xảy ra tự phát theo một chiều xác định mà không thể xảy ra theo chiều ngược lại, nếu không vi phạm định luật thứ nhất của nhiệt động lực học.

Do đó, trong các nguyên tắc đầu tiên của động học, hướng của quá trình tự phát không được chỉ ra.

2.2. Định luật nhiệt động lực học thứ hai

Định luật thứ hai của nhiệt động lực học chỉ ra hướng mà một quá trình có thể xảy ra hoặc không xảy ra một cách tự phát. Đây là hai câu nói đơn giản để bạn dễ hình dung.

a) Bài giảng của Claudius

Xem Thêm : Lãi suất kép là gì? Công thức tính lãi kép theo tháng, năm chuẩn xác

“Nhiệt không thể tự truyền từ cơ thể này sang cơ thể nóng hơn”.

Nhận định trên do nhà vật lý người Đức Claudius đưa ra vào năm 1850. Mệnh đề này được coi là một cách diễn đạt định luật thứ hai của nhiệt động lực học. Nó hoàn toàn không phủ nhận khả năng truyền nhiệt từ vật lạnh sang vật nóng mà chỉ khẳng định rằng điều này không tự xảy ra.

Xem Thêm: Dãy số 0175 là gì, Mật Vụ Susan 0175 là gì? Có nguồn gốc từ đâu?

b) Cách nói xuồng

Trong động cơ nhiệt, chỉ một phần nhiệt lượng do nhiên liệu đốt cháy cung cấp được chuyển hóa thành cơ năng còn một phần được chuyển hóa ra môi trường bên ngoài. canno, một nhà vật lý người Pháp, đã khái quát hóa hiện tượng này thành một mệnh đề:

“Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa hết nhiệt lượng mà máy nhận được.”

2.3. Áp dụng

Các nguyên lý của Nhiệt động lực học ii ngày nay được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày. Nó giải thích được nhiều hiện tượng trong đời sống kỹ thuật như động cơ nhiệt, tủ lạnh, máy điều hòa không khí…

Động cơ nhiệt là loại động cơ biến đổi một phần nội năng thành cơ năng.

Theo nguyên lý ii, mỗi động cơ nhiệt đều phải có ba bộ phận chính:

• Nguồn nhiệt cung cấp nhiệt lượng (q1).
• Bộ truyền động bao gồm các phần trung gian nhận nhiệt và sinh công (a).
• Nguồn lạnh thu nhiệt do tác nhân tỏa ra (q2).

Khi đó hiệu suất của động cơ nhiệt được tính theo công thức sau:

Ở đâu:

• q1 là nhiệt lượng của nguồn nhiệt;
• q2 là nhiệt lượng của nguồn lạnh.

Hiệu suất của động cơ nhiệt luôn

100%. Điều này có nghĩa là nhiệt do nguồn nhiệt cung cấp không thể chuyển hóa hoàn toàn thành công cơ học.

Trên đây là toàn bộ kiến ​​thức về nguyên lý nhiệt động lực học mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn đọc. Mong rằng qua những chia sẻ của bài viết trên có thể cung cấp cho các bạn những kiến ​​thức bổ ích. thietbikythuat Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết này, hẹn gặp lại bạn trong những bài blog tiếp theo!