TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
K34B KHOA HÓA

BÀI TIỂU LUẬN
NHỮNG VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỘNG CƠ NHIỆT
HOẠT ĐỘNG THEO CHU TRÌNH CARNOT
Nhóm 2:
1. Vũ Văn Lượng
2. Nguyễn Thùy Linh
3. Mai Thị Loan
4. Trịnh Thị Ngân
5. Dương Thị Nhàn
6. Nguyễn Thị Oanh
7. Trịnh Hà Phương
8. Nguyễn Thị Tâm

Năm 2009-2010
1

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.

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.
Q U A= ∆ +
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

hệ tại mỗi phần của hệ có giá trị như nhau, nghĩa là hệ chuyển từ trạng thái
cân bằng này sang trạng thái cân bằng khác. Tất nhiên quá trình đó có thể
tiến hành theo chiều thuận cũng như theo chiều nghịch. Nếu mỗi trạng thái
của hệ là không cân bằng thì các thông số trạng thái của hệ không có giá trị
xác định và thực nghiệm chứng tỏ rằng khi trạng thái đó thay đổi thì không
thể lặp lại trạng thái như cũ được. Như vậy theo định nghĩa trên trong quá
trình thuận nghịch không thể có một trạng thái nào không cân bằng hay nói
cách khác quá trình thuận nghịch là một quá trình cân bằng.
Với một quá trình thuận nghịch, khi tiến hành theo chiều nghịch hệ qua
tất cả các trạng thái trung gian như trong quá trình thuận. Do đó nếu biểu
diễn bằng đồ thị thì đồ thị của quá trình thuận và quá trình nghịch là trùng
nhau. Công mà hệ nhận được trong quá trình nghịch sẽ bằng và ngược dấu
4
với công do hệ cung cấp cho bên ngoài trong quá trình thuận. Trở lại trạng
thái cũ, nội năng của hệ không thay đổi. nhiệt mà hệ nhận được vào trong
quá trình nghịch cũng bằng nhiệt mà hệ tỏa ra bên ngoài trong quá trình
thuận.
Vậy : đối với quá trình thuận nghịch, sau khi tiến hành quá trình thuận và
quá trình nghịch để đưa hệ về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh
không xảy ra một sư biến đổi nào cả.
Rất khó thực hiện những quá trình cân bằng . trong thực tế thường xảy ra
các quá trình mà hệ biến đổi qua một số trạng thái không cân bằng. Như ta
đã biết ở trên : khi trạng thái không cân bằng đã thai đổi thì không thể tạo lại
trạng thái như thế nào được nữa. Những quá trình như thế được gọi là quá
trình không thuận nghịch. Vì vậy ta có thể định nghĩa quá trình không thuận
nghịch là quá trình mà khi ta tiến hành theo chiều ngược lại hệ không qua
đầy đủ các trạng thái trung gian mà quá trình thuận .
Đối với một quá trình không thuận nghịch công và nhiệt mà hệ nhận vào
từ bên ngoài trong quá trình ngược không bằng công và nhiệt mà hệ cung
cấp ra bên ngoài trong quá trình thuận. Kết quả là đối với quá trình không

Thí dụ : các quá trình xảy ra có ma sát. Do có ma sát, trong quá trình
thuận, một phần công biến thành nhiệt và nếu tiến hành quá trình ngược thì
một phần công nữa lại biến thành nhiệt. kết quả cuối cùng là có một phần
công biến thành nhiệt và thực nghiệm xác định, nhiệt đó chỉ làm nóng các
vật chứ không biến thành công được. Do đó sau khi tiến hành quá trình
thuận và quá trình ngược lại, môi trường xung quanh bị biến đổi.
Vậy các quá trình có ma sát đều là quá trình không thuận nghịch.
Quá trình truyền nhiệt từ vật nóng sang vật lạnh cũng là một quá trình
không thuận nghịch. Quá trình này xảy ra một cách tự phát, không cần có
một tác dụng nào từ bên ngoài. Quá trình chấm dứt khi nhiệt độ của hai vật
cân bằng nhau. Muốn có một quá trình ngược lại : nhiệt từ vật lạnh truyền
sang vật nóng thì phải có tác dụng từ bên ngoài. Kết quả là sau khi vật nóng
truyền sang vật lạnh và lấy nhiệt từ vật lạnh trả lại cho vật nóng để hai vật
trở về trạng thái ban đầu thì môi trường xung quanh bị biến đổi.
II.3 Ý nghĩa của việc nghiên cứu các quá trình thuận nghịch và
không thuận nghịch.
Qua việc nghiên cứu các quá trình thuân nghịch và không thuận nghịch
nói trên,ta thấy rằng các quá trình thuận nghịch kể trên đều là các quá trình lí
tưởng và trong thực tế chỉ xảy các quá trình không thuận nghịch.việc nghiên
cứu đó đóng vai trò rất quan trọng trong công việc xây dựng nguyên lí thứ
hai của nhiệt động học.
Những ví dụ về quá trình không thuận nghịch chỉ rõ ràng trong hai chiều
diễn biến của một quá trình vĩ mô,chỉ có một chiều quá trình xảy ra một cách
tự phát,không cần có tác dụng bên ngoài.chiều diễn biến tự phát này đảm
bảo cho hệ tiến tới trạng thái cân bằng.khi hệ ở trạng thái cân bằng rồi thì hệ
không thể tự phát, không cần có tác dụng bên ngoài. Chiều diễn biến tự phát
này đảm bảo cho hệ tiến tới một trạng thái cân bằng. Khi hệ ở trạng thái cân
bằng rồi thì hệ không thể tự phát xảy ra quá trình đưa hệ tới những trạng thái
không cân bằng.
Cần chú ý rằng tuy các quá trình thuận nghịch là các quá trình lý tưởng

nhiệt lượng Q
1
mà tác nhân nhận cuả ngoại vật trong chu trình đã được dùng
để sinh công A hay không ? Vấn đề này có liên quan chặt chẽ với việc chế
tạo động cơ vĩnh cửu loại hai tức là loại động cơ có A = Q. Thực vậy sau khi
đã thưà nhận là nguyên lý thứ nhất hoàn toàn đúng đắn một số người mơ
tưởng dựa vào nguyên lý này có thể chế tạo những động cơ làm việc sao cho
toàn bộ nhiệt lượng Q
1
mà các tác nhân nhận của ngoại vật trong một chu
trình được biến đổi hoàn toàn thành công A. Nếu chế tạo thành công loại
động cơ này thì rất có lợi và rất thuận tiện , vì để làm chạy máy chỉ cần sử
dụng một một nguồn nhiệt cung cấp năng lượng cho máy là đủ. Mà nguồn
nhiệt ở quanh chúng ta thì vô cùng tận : vỏ trái đất, các đại dương, v v ….Ví
dụ các đại dương trên trái đất có 1370 triệu km
3
nước , chỉ cần giảm nhiệt độ
của nước biển đi 0,1
0
thì cũng thu được một nhiệt lượng đủ để chạy tất cả
các máy trên trái đất 1500 năm. Sau một thời gian dài mọi cố gắng nhằm
thực hiện động cơ vĩnh cửu loại hai đều vô ích. Động cơ chế tạo trong thực
tế, không chỉ sử dụng toàn bộ nhiệt lượng Q mà nó còn nhận của một nguồn
7
nhiệt nào đó để biến thành công A được mà bao giờ cũng phải truyền cho
một nguồn nhiệt thứ hai một phần nhiệt lượng Q
2
mà
1 2
Q Q

1
> T
2
. Quá trình chuyển nhiệt thành công trong động
cơ được biểu diễn bằng sơ đồ sau.
Nguồn nóng (T
1
)
Động cơ
nhiệt
Nguồn lạnh (T
2
)
Q
1
A
Q
2
8
Theo sơ đồ này động cơ lấy từ nguồn nóng nhiệt lượng Q
1
chuyển cho
nguồn lạnh lượng nhiệt Q
2
. Công nhận được là:
A = Q
1
– Q
2


T
1.
cho hệ giãn nở đẳng nhiệt thuận nghịch (T
1
= const) đến thể tích V
B
ứng
với điểm B. Công giãn nở A
1
do hệ sinh ra bằng lượng nhiệt Q
1
mà hệ nhận
được, nghĩa là:
A
1
= Q
1
= RT
1
ln
A
B
V
V

Sau đó hệ giãn nở đoạn nhiệt (Q = 0) từ thể tích V
B
đến V
C
theo