1
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
ĐẠI HỌC KTCN

ĐỖ VĂN QUÂN

BÀI TẬP
NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
ở điều kiện tiêu chuẩn
vật lý và điều kiện áp suất dư p
d
= 0,2bar với nhiệt độ t = 127
o
C. Biết áp suất khí quyển
750mmHg.
Hướng dẫn giải
- Điều kiện tiêu chuẩn vật lý: p
o
= 760 mmHg; t
0
= 0
o
C
Ở điều kiện tiêu chuẩn vật lý thể tích riêng v
o
và khối lượng riêng ρ
o
của N
2
được
xác định từ phương trình trạng thái: - Ở điều kiện p
d
= 0,2bar nhiệt độ t = 127
o
C thể tích riêng v và khối lượng riêng ρ

C?
b. Nhiệt độ trong bình là 127
o
C?
Hướng dẫn giải

3 Bài 4. Cho hệ thống như hình bên dưới:

Manomet chỉ 80 kPa, xác định chênh lệch chiều cao h khi lưu chất trong ống hình chữ U?.
Hướng dẫn giải

Bài 5.
Đo áp suất trong ống dẫn khí bằng
chênh lệch chiều cao cột chất lỏng:
Lưu chất trong ống là Hg có ρ
Hg
=13600
kg/m
3
, đầu ống tiếp xúc với khí quyển có áp
suất p
kq
=760mmHg.
Hãy xác định: áp suất trong ống?

6

Bài 9. Khí N
2
ban đầu ở trạng thái 600kPa, 300K, thể tích 0,8 m
3
. Khí được nén đẳng
nhiệt đến thể tích 0,1 m
3
. Xác định công trao đổi trong quá trình?.
Hướng dẫn giải
Bài 10. Phòng chứa 60 kg không khí ở trạng thái 120 kPa, 25
o
C. Bức xạ mặt trời đi vào
trung bình 0,8kJ/s , quạt có công suất 120 W được mở để lưu thông không khí.
Xác định nhiệt độ phòng sau 30 phút ?.
Hướng dẫn giải 7
Bài 11. Xác định độ biến thiên nội năng của 0,7 kg khí CO

o
=1bar. Xác định chỉ số đồng hồ áp kế gắn trên nắp bình.
Bài 4. Một hỗn hợp khí gồm H
2
và O
2
. Thành phần khối lượng H
2
là 10%. Xác định hằng
số chất khí của hỗn hợp, thể tích riêng của hỗn hợp ở điều kiện tiêu chuẩn.
Bài 5.Một kg không khí gồm O
2
và N
2
có thành phần thể tích r
O2
=21%, r
N2
=79%. Xác định
phân tử lượng  của hỗn hợp, hằng số chất khí của hỗn hợp và phân áp suất của O
2
và N
2

trong hỗn hợp khi áp suất của hỗn hợp là 10 bar.
Bài 6. Một quả cầu chứa 0,288 (kg) khí hydrô (H
2
) ở áp suất p
d
= 1,5 bar và nhiệt độ 27ºC.

2
có thể tích là 1,06 m
3
ở áp suất 2,5 bar và nhiệt độ 27ºC.
Sau khi được nạp thêm 1,7 kg khí CO
2
thì áp suất trong bình là 3,5 bar. Nhiệt độ của bình
khí CO
2
sau khi nạp thêm có giá trị bằng bao nhiêu?.
8 Chương 2. NĂNG LƯỢNG TOÀN PHẦN CỦA HỆ NHIỆT ĐỘNG LỰC
Bài 1. Gió chuyển động với vận tốc ổn định 8,5(m/s)
Hãy xác định năng lượng gió ứng với:
a. Mỗi đơn vị khối lượng, kg
b. Khối lượng 10 kg
c. Lưu lượng G =1154 (kg/s)
Hướng dẫn giải
Bài 2. Hãy xác định công suất truyền trên trục khi
moment xoắn yêu cầu T=200 N.m, quay với vận tốc
n=4000 vòng/phút.
Hướng dẫn giải

thay đổi động năng (đã bỏ qua công
ma sát), công suất động cơ là năng
lượng cung cấp trong một đơn vị thời
gian. Bài 5. Một bình kín chứa lưu chất nóng đang tỏa
nhiệt, trong quá trình này bình nhận một công truyền
từ trục cánh khuấy. Vào lúc ban đầu nội năng của lưu
chất trong bình U
1
= 800kJ, nhiệt lượng tỏa ra môi
trường qua thành bình là 500 kJ, công nhận từ trục
cánh khuấy là 100 kJ. Xác định nội năng của lưu chất
ở trạng thái sau, bỏ qua biến đổi năng lượng của cánh
khuấy và trục nằm trong hệ thống.
Hướng dẫn giải
Biến đổi động năng và thế năng của hệ thống bằng 0,
biến thiên năng lượng của hệ thống là biến đổi về nội
năng.

10

Bài 6. Quạt có công suất 20W dùng để lưu động không khí trong phòng.
Sử dụng quạt này để đáp ứng yêu cầu lưu lượng không khí qua quạt G=0,75(kg/s)ở vận tốc
đầu ra ω = 8(m/s) được không?.


C
K
f
= 6(W/m
2
K)- hệ số truyền nhiệt qua vách. Hãy
xác định nhiệt độ không khí trong phòng khi hệ
thống làm việc ở điều kiện ổn định.
Hướng dẫn giải
11 Bài 8. Hộp truyền động ở điều kiện làm việc ổn định có trao đổi năng lượng như hình bên
dưới:
Công suất nhận ở trục truyền
động đầu vào 60 kW, trong
quá trình hoạt động do có
chênh lệch nhiệt độ giữa bề
mặt hộp truyền động và không
khí môi trường nên có trao đổi
nhiệt đối lưu:

Hãy xác định công suất trên
trục ở đầu ra.
Hướng dẫn giải

12

13
Chương 3. CHẤT THUẦN KHIẾT
I. Các dạng bài tập mẫu có lời giải
Bài 1. Khảo sát hỗn hợp khí lý tưởng gồm 2 khí CO
2
và N
2
có khối lượng là G
hh
=1,5kg
được chứa trong một hệ xylanh pittông. Ở trạng thái ban đầu khối khí có thể tích là
V

Bài 2. Khảo sát một hỗn hợp khí lý tưởng có các thành phần theo khối lượng như sau:
g
CO2
=12,3%; g
O2
=7,2%; g
N2
=80,5%. Ban đầu hỗn hợp có thể tích V
1
=970(lít) , nhiệt độ
t
1
=300
o
C, áp suất p
1
=8bar. Sau khi giãn nở hỗn hợp có áp suất p
2
=1,5bar , nhiệt độ
t
2
=120
o
C
1. Xác định khối lượng của từng khí trong hỗn hợp.
2. Xác định công thay đổi thể tích của quá trình.
Hướng dẫn giải
1. Xác định khối lượng của từng khí trong hỗn hợp.

2. Xác định công thay đổi thể tích của quá trình.

= 16,73 kJ
Bài 4. Khảo sát 1,2 kg không khí ban đầu có áp suất p
1
= 7,2 bar, nhiệt độ t
1
=80
o
C được
giãn nở đa biến đến trạng thái 2 có áp suất p
2
= 1,1 bar, thể tích V
2
=0,95m
3
. Hãy xác định:
1. Số mũ đa biến của quá trình đang khảo sát.
2. Tính công thay đổi thể tích và nhiệt lượng trao đổi của quá trình.
Hướng dẫn giải

14

Bài 5. Khảo sát 0,6 kg hỗn hợp 2 khí lý tưởng N
2
và CO
2
chứa trong một hệ thống pittông
xylanh. Ở trạng thái ban đầu hỗn hợp có p

C và p
1
= 2 bar.
Sau khi tiến hành một quá trình, người ta thấy nhiệt độ của không khí là t
2
= 70
o
C. Xác
định công và nhiệt lượng trao đổi giữa khối không khí đang khảo sát và môi trường bên
ngoài, đồng thời vẽ đường biểu diễn các quá trình đang khảo sát trên cùng đồ thị p – v
tương ứng với các trường hợp sau:
1. Quá trình khảo sát là đẳng áp.
2. Quá trình khảo sát là đẳng tích.
3. Quá trình khảo sát là đoạn nhiệt.
4. Quá trình khảo sát là đa biến với n = 1,25.
Hướng dẫn giải

Bài 7. Khảo sát hỗn hợp 2 khí lý tưởng CO
2
và N
2
chứa trong một hệ xylanh pittông.
Thành phần khối lượng của khí CO
2
chứa trong hỗn hợp là g
CO2
=0,4. Ở trạng thái ban đầu

1
=30
o
C. Sau
khi nạp thêm CO
2
thì áp suất p
2
= 16 bar, nhiệt độ t
2
=60
o
C. Hãy xác định khối lượng khí
CO
2
đã nạp vào bình. Biết thể tích bình V = 120 lít.
Hướng dẫn giải Bài 9. Không khí chứa trong hệ thống cylinder-piston ban đầu có thể tích V
1
= 50 lít , áp
suất
p
1
= 45 bar, nhiệt độ t
1
=1600
o
C. Sau khi giãn nở theo quá trình đa biến, trạng thái sau có

C. Hãy xác định:
1. Số mũ đa biến của quá trình.
2. Công và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Nhận xét.
17
3. Khối lượng CO
2
cần lấy đi để khối khí quay trở lại trạng thái ban đầu.
Hướng dẫn giải
1. Số mũ đa biến của quá trình: n=1,205
2. Công và nhiệt lượng trao đổi của quá trình. Nhận xét.

Nhận xét: nhận công và nhả nhiệt lượng
3. Khối lượng CO
2
cần lấy đi để khối khí quay trở lại trạng thái ban đầu.
G=0,51444(kg)
Bài 11. Một bình kín chứa 50 kg nước bão hòa ở 90
o
C. Hãy xác định áp suất và thể tích của bình chứa?.
Hướng dẫn giải Bài 12. Piston-cylinder chứa 2 ft
3

Hướng dẫn giải 20

Bài 15. Một bình kín có thể tích 80 lít chứa 4 kg R-134a ở áp suất 160 kPa

Hãy xác định
a. Nhiệt độ
b. Độ khô
c. Enthalpy
d. Thể tích của pha hơi
Hướng dẫn giải
21

22

II. Các bài tập sinh viên tự làm

riêng ?.
23
Bài 13. Một xylanh-piston chứa 0,85(kg) môi chất lạnh R134a ở nhiệt độ -10
o
C. Piston
dịch chuyển tự do và có khối lượng 12kg và đường kính 25cm. Áp suất khí quyển bằng
88kPa. Nhiệt được cấp cho R134a đến khi nhiệt độ bằng 15
o
C. Xác định áp suất cuối, biến
thiên thể tích và biến thiên entanpi của R134a?.
Bài 14. Một xylanh-piston chứa 50L nước ở nhiệt độ 40
o
C và áp suất 200kPa. Nhiệt được
truyền tới nước ở áp suất không đổi cho đến khi toàn bộ chất lỏng hóa thành hơi.
Xác định khối lượng của nước, nhiệt độ trạng thái cuối, xác định tổng biến thiên entanpi?.
Trả lời: 49,61kg; 120,21
o
C; 125,943kJ.
Bài 15. Một thùng chứa ban đầu có thể tích 0,3m
3
chứa hơi bão hòa ẩm có nhiệt độ 150
o
C.
Nước được gia nhiệt đến khi đạt đến trạng thái tới hạn. Xác định khối lượng và thể tích của

nhiệt diễn ra từ từ với áp suất không thay đổi và kết thúc khi nhiệt độ đạt giá trị 25
o
C
Hãy thể hiện quá trình trên đồ thị T-v, p-v và
xác định:
a. Thể tích của NH
3
ở mỗi trạng thái, m
3

b. Công thực hiện trong quá trình, kJ.
Bài 18. Một bình kín được cách nhiệt tốt có
thể tích V=0,25m
3
chứa hơi nước bão hòa ở
100
o
C. Hơi nước được khuấy nhanh bằng
cánh khuấy trên trục cho đến khi đạt áp suất
1,5 bar
Xác định:
a. Nhiệt độ ở trạng thái sau
b. Công thực hiện trên trục
Bài 19. Hơi nước chứa trong hệ thống pisron-cylider chịu tác động của hai quá trình nối
tiếp nhau từ trạng thái ban đầu có áp suất 10 bar và nhiệt độ 400
o
C.
Quá trình 1: hơi nước được làm lạnh theo quá trình đẳng
áp đến trạng thái hơi bão hòa;
Quá trình 2: hơi nước tiếp tục được làm lạnh theo quá

b. n=1
c. n=0
Bài 21. Cho 4 kg khí chứa trong hệ thống piston-cylinder, quá trình diễn ra theo quan hệ
pV
1,5
=const. Trạng thái ban đầu khí có áp suất p
1
=3(bar), thể tích V
1
=0,1(m
3
). Sau quá
trình giãn nở thể tích khối khí là V
2
=0,2(m
3
). Biến thiên nội năng của hệ thống là u
2
-u
1
=-
4,6(kJ/kg) Hệ thống không có sự thay đổi về động năng và thế năng. Hãy xác định nhiệt
lượng trao đổi trong quá trình?.
Bài 22. Không khí chứa trong piston-cylinder đặt thẳng đứng được gia nhiệt bằng nhiệt trở.
Piston có khối lượng
45 kg, tiết diện 0,09
m
2
, áp suất môi
trường tác động lên

diện piston 0,25m
2
. Hãy xác định:
a. Độ dịch chuyển của piston
b. Áp suất khí trong hệ thống ở trạng thái cuối
c. Tổng công tác động lên khối khí
d. Phần công tác động chống lại lực lò xo.
Bài 24. 1kg nước ở áp suất 1 bar, nhiệt độ 20
o
C được đốt nóng đến 200
o
C trong điều kiện
áp suất không đổi. Xác định nhiệt lượng q
1
đốt nóng nước ban đầu đến nhiệt độ sôi, nhiệt
lượng q
2biến nước sôi thành hơi bão hoà khô, nhiệt lượng q
3
biến hơi bão hoà khô thành hơi quá
nhiệt và nhiệt lượng q biến nước ban đầu thành hơi ở trạng thái cuối.
Bài 25. Xylanh có đường kính d = 400 mm chứa không khí có thể tích 0,08 m
3
, áp suất
3,06 at, nhiệt độ 15
o
C. Nếu không khí nhận nhiệt trong điều kiện pistông chưa kịp dịch


C đến t
2
= 537
o
C. Xác định biến đổi entrôpi, lượng nhiệt của quá trình, biến đổi nội
năng, công thay đổi thể tích và công kỹ thuật của quá trình.
Bài 29. Xác định số mũ đa biến khi quá trình đa biến thay đổi từ áp suất 0,001at, nhiệt độ
–73
o
C đến áp suất 1000 at, nhiệt độ 172
o
C.
Bài 30. Hơi nước bão hoà ẩm ở áp suất p = 2 bar, độ khô x = 0,9. Hãy xác định các giá trị
thể tích riêng v
x
, entanpi i
x
, entrôpi s
x
, nội năng u
x
. bằng bảng số và sử dụng đồ thị i-s của
hơi nước.
Bài 31. Một bình thể tích V=0,035m
3
chứa 5kg hơi nước bão hoà ẩm. Nhiệt độ trong bình
310
o
C. Xác định độ khô của hơi nước trong bình.
Bài 32. Bao hơi của hơi lò hơi có thể tích V = 9 m

= 22
o
C, nhiệt độ ra t
2
= 27
o
C.
Bài 38. Có hai bình gia nhiệt
A và B. Bình A được đốt nóng
bằng hơi trích từ tuabin có áp
suất p
A
= 6 bar và nhiệt độ t
A

= 260
o
C. Bình B được đốt
nóng bằng hơi trích từ tuabin
có áp suất p
B
= 1,2 bar, nhiệt
độ t
B
= 140
o
C và hơi nước
ngưng từ bình A chuyển sang.
Hãy xác định lượng hơi G
A