mở đầu theo cá nhân hoặc nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định. ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1: - Phòng học chuyên môn hóa/nhà xưởng: Phòng điện lạnh và gia dụng - Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác - Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình môn học, giáo trình, tài liệu tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan. - Các điều kiện khác: Không có KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1: - Nội dung: Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kĩ năng. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần: + Nghiên cứu bài trước khi đến lớp Trang 12 + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng môn học. + Nghiêm túc trong quá trình học tập. - Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: không có Kiểm tra định kỳ lý thuyết: không có NỘI DUNG BÀI 1: 1. NHIỆT ĐỘNG KỸ THUẬT: 1.
Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới 1. Các khái niệm và định nghĩa *Định nghĩa: Hệ thống nhiệt động là một tập hợp các vật thể vĩ mô có quan hệ tương tác với nhau. Những vật không thuộc hệ được gộp lại thành môi trường. Hệ thống nhiệt động và môi trường được phân cách với nhau bằng biên giới.
Biên giới có thể cố định hoặc di động, được định hình cụ thể hoặc chỉ có tính quy ước tượng trưng. Khi xảy ra tương tác giữa hệ và môi trường, năng lượng sẽ được trao đổi qua biên giới. Phân loại: * Hệ kín là hệ chỉ trao đổi năng lượng với môi trường (thí dụ: khối khí chứa trong bình kín). * Hệ hở là hệ trao đổi cả năng lượng, cả vật chất (khối lượng) với môi trường (thí dụ: dòng chất lỏng chảy trong một đoạn ống dẫn giữa hai tiết diện tưởng tượng).
* Hệ cô lập là hệ không có bất kỳ tương tác nào với môi trường. * Hệ đoạn nhiệt là hệ không trao đổi năng lượng nhiệt với môi trường.3 Chất môi giới (hoặc môi chất): Đó là những vật chất đóng vai trò trung gian được dùng để thực hiện các quá trình biến hóa năng lượng. Trong các máy nhiệt, môi chất hường ở thể khí, hơi hoặc thể lỏng (gọi chung là chất lưu) vì chúng có tính linh động cao, dễ thay đổi thể tích và trạng thái liên kết (tức là dễ biến đổi pha) do đó tạo thuận lợi cho quá trình biến hóa năng lượng.4 Trạng thái cân bằng: Trạng thái của một hệ thống nhiệt động là sự tồn tại của nó ở một thời điểm xác định. Trạng thái tại đó hệ tồn tại trong một khoảng thời gian đủ lâu độc lập với các tác động của môi trường được gọi là trạng thái cân bằng.
Chất môi giới và các thông số trạng thái của chất môi giới Trạng thái của một hệ thống nhiệt động được mô tả một cách định lượng bằng một vài thông số vật lý gọi là thông số trạng thái. Các thông số đó có giá trị xác định chỉ trong trường hợp hệ thống nhiệt động ở trạng thái cân bằng. Để xác định hoàn toàn một hệ nhiệt động ở thể khí, cần biết 3 thông số trạng thái cơ bản sau đây: a)Nhiệt độ: Trang 13 Là thông số chỉ thị mức độ nóng, lạnh của vật thể. Theo lý thuyết động học phân tử, nhiệt độ một vật chính là số đo động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của các phân tử tạo thành vật đó.
Có nhiều loại đơn vị đo nhiệt độ: nhiệt độ bách phân (hoặc nhiệt độ Celsius) 0C, nhiệt độ tuyệt đối (hoặc nhiệt độ Kelvin) K, nhiệt độ Fahrenheit 0F, nhiệt độ Rankine 0R. Quan hệ giữa các đơn vị đo nhiệt độ như sau: T K = t0C + 273,15 (như vậy ∆T = ∆t); t0F = 1,80C + 32 ; t0R = 1,8 K = 1,80C + 491,67 Đơn vị chính thức để đo nhiệt độ các vật thể là nhiệt độ tuyệt đối T K. b)Áp suất: Là lực pháp tuyến tác dụng lên một đơn vị diện tích bề mặt. Áp suất khí trong một bình kín chỉ thị lực va đập trung bình của các phân tử khí lên một đơn vị diện tích mặt trong bình chứa.
Có nhiều loại đơn vị đo áp suất khí như: N/m2(Pascal viết tắt là Pa), bar, at, mmHg (Torricelli viết tắt là Torr).Đơn vị chính thức để đo áp suất khí là N/m2, quan hệ giữa nó với các đơn vị khác như sau: 1 bar = 105N/m2 ; 1 at = 0,98 bar = 0,98.Áp suất tuyệt đối p của một khối khí chứa trong bình kín có liên quan chặt chẽ với áp suất môi trường khí quyển pk. Trị số của pk được chỉ thị bằng một dụng cụ đo có tên là barômét. * Nếu p >pk thì phần chênh lệch p - pk có tên là áp suất dư pd và được đo bằng một dụng cụ gọi là manômét. Như vậy: p = pk + pd * Nếu p <pk thì phần chênh lệch pk - p có tên là độ chân không pc và được đo bằng một dụng cụ gọi là chân không kế.
Như vậy: p = pk – pc c)Thể tích riêng: Là thể tích của một đơn vị khối lượng. Nếu khối khí có thể tích V(m3), khối lượng G (kg) thì thể tích riêng của nó bằng: v = GV(m3/kg) d)Entanpi (I): Là dạng năng lượng của hệ bằng tổng của nội năng U và thế năng áp suất pV I = U +pV (J) hoặc i = u + pv (J/kg). Để làm sáng tỏ ý nghĩa của entanpi, ta xét một khối khí có áp suất và thể tích tương ứng là p và V được chứa trong một xylanh có pistông dịch chuyển không ma sát. Khối khí chịu tác động của môi trường dưới dạng vật nặng khối lượng m nhưng nó vẫn duy trì được trạng thái cân bằng.
Trước hết ở trạng thái đã cho, khối khí có nội năng là U. Do khối khí nằm trong trạng thái cân bằng với tác động của môi trường nên nó phải sinh ra một lượng năng lượng cân bằng với tác động môi trường đặt lên nó. Tác động của môi trường lên khối khí chính bằng thế năng của vật nặng Et. Theo công thức đã biết trong Vật lý học: Et= mgh Ở đây: g là gia tốc trọng trường, h là độ cao của vậtnặng.
Thay tích số mg bằng lực F, ta được Et=Fh = pSh (S là diện tích mặt pistông) = pV Như vậy năng lượng mà khối khí cần sinh ra để cân bằng được với tác động của môi trường chính bằng thế năng áp suất của nó. Do đó tổng số U + pV = I (entanpi) mô tả năng lượng tổng cộng của hệ thống nhiệt động khi hệ và môi trường có tác động qua lại với nhau nhưng hệ vẫn duy trì được trạng thái cân bằng. Nói cách khác: entanpi của hệ thống nhiệt động là năng lượng tổng của hệ trong trạng thái cân bằng. Cũng giống như nội năng, entanpi là một hàm trạng thái của hệ và thường được biểu diễn dưới dạng một hàm số của nhiệt độ T và áp suất p, vi phân của entanpi cũng là một vi phân toàn phần.Với khí lý tưởng, do U và pV chỉ phụ thuộc nhiệt độ nên I = U + pV cũng chỉ phụ thuộc nhiệt độ.
Hơi và các thông số trạng thái của hơi. Các thể (pha) của vật chất: Vật chất tồn tại 3 thể Rắn, Lỏng, Hơi.Quá trình hoá hơi đẳng áp Giả thiết nước bắt đầu ở trạng thái O trên đồ thị p-v và T-s hình 1.2 có nhiệt đột, thể tích riêng là v. Khi cung cấp nhiệt cho nước trong điêu kiện áp suất không đổi p = const, nhiệt độ và thể tích riêng tăng lên. Đến nhiệt độ ts nào đó thì nước bắt đầu sôi, có thể tích riêng là v’ và các thông số trạng thái khác tương ứng là: u’, i’, s’, trạng thái sôi được biểu thị bằng điểm A.
ts được gọi là nhiệt độ sôi hay nhiệt độ bão hoà ứng với áp suất p. Nếu tiếp tục cấp nhiệt vẫn ở áp suất đó thì cường độ bốc hơi càng tăng nhanh, nhiệt độ của nước và hơi không thay đổi và bằng ts. Đến một lúc nào đó thì toàn bộ nước sẽ biến hoàn toàn thành hơi trong khi nhiệt độ của hơi vẫn còn giữ ở nhiệt độ ts. Hơi nước ở trạng thái này được gọi là hơi bão hoà khô, được biễu diễn bằng điểm C.
Các thông số tại điểm C được kí hiệu là v’’, u’’, i’’, s’’. Nhiệt lượng cấp vào cho 1 kg nước từ khi bắt đầu sôi đến khi biến thành hơi hoàn toàn được gọi là nhiệt ẩn hoá hơi, kí hiệu là r = i’’ Hình 1.1 đồ thị trạng thái Hình 1.2 đồ thị trạng thái t-s của hơi nước Contents Nếu ta cung cấp nhiệt cho hơi bão hoà khô vẫn ở áp suất đó thì nhiệt độ và thể tíchDANH riêng củaMỤC nó lạiCÁC bắt KÝđầu HIỆU tiếp tục tăng lên. Hơi nước ở nhiệt độ này gọi là hơi VIẾT TẮT. Các thông số hơi quá nhiệt kí hiệu là v, p, t, i, s.
Hiệu số nhiệt độ của hơi 4 quáp:nhiệt và hơi áp suất bão hoà được gọi là độ quá nhiệt. Độ quá nhiệt càng cao thì hơi. 4 càngv: gần với khí thể tích riênglí tưởng. Vậy ở áp suất p không đổi, khi cấp nhiệt cho nước ta sẽ.
4 có các trạng thái O, A, C tương ứng với nước chưa sôi, nước sôi và hơi bão hoà khô.DANH MỤC Quá trình đóCÁCđược HÌNH gọi là quá VẼ trình. Tương tự như vậy, nếu 5 cấp nhiệtBÀI đẳng1: CƠáp choSỞ nước NHIỆT ở áp suất p1= const thì ta có các trạng thái tương ứng kí hiệuĐỘNG O1, A1,KỸ C1 và ở áp suất THUẬT VÀp2= const ta cũng có các điểm tương ứng là O2, A2, TRUYỀN NHIỆT thời gian : C2.2 Các đường giới hạn và các miền trạng thái của nước và hơi.ta được một đường gọi là đường nước chưa sôi, đường này gần như thẳng đứng, chứng tỏ thể tích riêng của nước rất ít phụ 2. Error! Bookmark not defined. thuộc vào áp suất.
Khi nối các điểm A, A1,A2, A3.ta được một đường cong biểu thị trạng2.thái NHIỆTnước ĐỘNGsôi gọi KỸ là đường giới hạn dưới. Khi nhiệt độ sôi tăng thì thể tích của nước THUẬT: riêng sôi v’ tăng, do đó đường cong này dịch dần về phía bên phải khi tăng .Chất môi giới và các thông Trang 15 số trạng thái của chất môi giới. Hơi và các thông số trạng áp suất. Khi nối các điểm C, C1, C2, C3.ta được một đường cong biểu thị trạng thái hơi bão hoà khô, gọi là đường giới hạn trên.