Download miễn phí Tiểu luận Bài tập về nguyên lý thứ hai của nhiệt động hoá học



Trường hợp có sự trao đổi nhiệt giữa hệ nhiệt động và nguồn nhiệt có nhiệt dung
cực, muốn cô lập hệ người ta thường bao gồm hệ khảo sát với môi trường bên ngoài
(nguồn nhiệt) thành một hệ chung 0      
nguônnhiêt g hênhiêtdôn hêcôlâp
S S S
- Trong hệ cô lập, quá trình ch ỉ có thể xảy ra theo chiều tăng entropy và khi entrop y
đạt đến giá trị cực đại thì hệ cũng đạt đến trạng thái cân bằng.
- Biến thiên entropylà tiêu chuẩn đầu tiên để xem xét chiều hướng của quá trình và
điều kiện cân bằng đối với mọi hệ cô lập.


http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-tieu_luan_bai_tap_ve_nguyen_ly_thu_hai_cua_nhiet_dong_hoa_ho_ypxKX2jPHS.png /tai-lieu/tieu-luan-bai-tap-ve-nguyen-ly-thu-hai-cua-nhiet-dong-hoa-hoc-90752/


Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ao học Hoá khoá 18, chuyên ngành Hoá phân tích
8
Phần 2
BÀI TẬP ÁP DỤNG
NGUYÊN LÝ THỨ HAI CỦA NHIỆT ĐỘNG HỌC
VÀO HOÁ HỌC
2.1. ĐỘNG CƠ NHIỆT
Bài 1: Một động cơ nhiệt lý tưởng làm việc với nguồn nóng và nguồn lạnh có nhiệt
độ tương ứng là t1 = 2270C và t2 = 270C, động cơ nhận từ nguồn nóng một nhiệt
lượng 60 kJ. Tính:
1. Hiệu suất của động cơ nhiệt.
2. Nhiệt lượng mà tác nhân truyền cho nguồn lạnh.
Bài giải:
1. Hiệu suất của động cơ nhiệt lý tưởng: %404,0
500
300500
1
21 




T
TT

2. Nhiệt lượng mà tác nhân truyền cho nguồn lạnh:
  36)4,01(60112
1
21 

  QQ
Q
QQ (kJ)
Bài 2: Một động cơ nhiệt hoạt động với hai nguồn nóng và nguồn lạnh có nhiệt độ
lần lượt là t1 = 2270C và t2 = 270C. Hỏi động cơ sản ra một công cực đại là bao
nhiêu khi nó nhận được của nguồn nóng một nhiệt lượng là Q1= 1kcal.
Bài giải:
Để công mà động cơ sản ra là cực đại thì hiệu suất của động cơ phải cực đại, nghĩa
là động cơ phải làm việc theo chu trình Carnot thuận nghịch:
%4040,0
500
300500
1
21
max 




T
TT
Q
A

Vậy công cực đại mà động cơ cung cấp là: 4,01.4,0. 1
1
max  QAQ
A
 (kcal)
= 0,4.4,18 = 1,672 (kJ)
Tiểu luận “Bài tập về nguyên lý thứ hai của nhiệt động hoá học”
Học viên Trương Thị Mỹ Đức, cao học Hoá khoá 18, chuyên ngành Hoá phân tích
9
Bài 3: Một động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Carnot với hiệu nhiệt độ giữa hai
nguồn nhiệt là 1000C. Hiệu suất của động cơ là 25%. Tìm nhiệt độ của nguồn nóng
và nguồn lạnh?
Bài giải:
- Hiệu suất của động cơ nhiệt chạy theo chu trình Carnot được tính theo công thức:
25,0100
11
21 


TT
TT

- Nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh:
400
25,0
100
1  T K
ΔT = T1 – T2 = 100  T2 = 400 – 100 = 300 K
Bài 4: Lò đốt nồi hơi của một máy hơi nước công suất 10 kW tiêu thụ mỗi giờ 10kg
than đá. Hơi đi vào xi lanh có nhiệt độ 200
0
C, hơi đi ra có nhiệt độ 100
0C. Tính:
1. Hiệu suất của máy hơi nước.
2. Hiệu suất của động cơ nhiệt lý tưởng làm việc với hai nguồn nhiệt có nhiệt độ
như trên.
Cho biết năng suất tỏa nhiệt của than đá là 35.106 J/kg.
Bài giải:
1. Hiệu suất của máy hơi nước:
%1010,0
10.35.10
3600.10
.
.
6
4
1

qm
tP
Q
A

2. Hiệu suất của động cơ nhiệt lý tưởng:
%2121,0
473
373473
1
21 




T
TT

Bài 5: Hiệu suất thực của một máy hơi nước bằng 3/5 hiệu suất cực đại. Nhiệt độ
của hơi khi ra khỏi lò hơi (nguồn nóng) là 2170C và nhiệt độ của buồng ngưng
(nguồn lạnh) là 670C. Tính công suất của máy hơi nước này nếu mỗi giờ nó tiêu thụ
720 kg than có năng suất toả nhiệt là 31.106 J/kg.
Tiểu luận “Bài tập về nguyên lý thứ hai của nhiệt động hoá học”
Học viên Trương Thị Mỹ Đức, cao học Hoá khoá 18, chuyên ngành Hoá phân tích
10
Bài giải:
- Hiệu suất thực của máy hơi nước hoạt động với nhiệt độ nguồn nóng là T1 = 490 K
và nguồn lạnh là T2 = 340 K:
%1818,0
490
340490.
5
3.
5
3.
5
3
1
21
max 




T
TT

- Công suất của máy hơi nước:
1116000
3600
10.31.720.18,0..
.
. 6
1

t
qmP
qm
tP
Q
A 
 (W) = 1116 (kW)
Bài 6: Một động cơ nhiệt lí tưởng hoạt động với nhiệt độ nguồn nóng là 2270C và
nguồn lạnh là 270C.
1. Tính hiệu suất động cơ.
2. Biết động cơ có công suất 30 kW, hỏi trong 6 giờ liền nó đã toả ra cho nguồn
lạnh một nhiệt lượng là bao nhiêu?
Bài giải:
1. Hiệu suất động cơ nhiệt lí tưởng hoạt động với nhiệt độ nguồn nóng là T1 = 500
K và nguồn lạnh là T2 = 300 K:
%404,0
500
300500
1
21
max 




T
TT

2. Nhiệt lượng động cơ đã toả ra cho nguồn lạnh:
972000000
4,0
)4,01(3600.6.1000.30)1(.)1(
2
2
max 













tPAQ
QA
A (J)
= 972000 (kJ)
Bài 7: Độ biến thiên entrôpi trên đoạn giữa hai quá trình đoạn nhiệt trong chu trình
Carnot bằng 1kcal/K. Hiệu nhiệt độ giữa hai đường đẳng nhiệt là 1000. Hỏi nhiệt
lượng đã chuyển hóa thành công trong chu trình này là bao nhiêu?
Bài giải:
- Đối với động cơ nhiệt hoạt động theo chu trình Carnot, ta có:
1
21
1
21
1 T
TT
Q
QQ
Q
A 



Tiểu luận “Bài tập về nguyên lý thứ hai của nhiệt động hoá học”
Học viên Trương Thị Mỹ Đức, cao học Hoá khoá 18, chuyên ngành Hoá phân tích
11
1
1.
T
QTA  (1)
và
1
2
1
2
T
T
Q
Q
 hay
2
2
1
1
T
Q
T
Q

- Độ biến thiên entropy của hệ trong quá trình đẳng nhiệt:
2
2
1
1
T
Q
T
Q
T
QS
T
QdS   (2)
Từ (1) và (2)  1.100.  STA = 100 (kcal) = 4,18.105 (J)
Bài 8: Một máy lạnh có hiệu suất cực đại hoạt động giữa nguồn lạnh -50C và nguồn
nóng 450C. Nếu máy được cung cấp công từ một động cơ điện có công suất 85 W
thì mỗi giờ máy lạnh có thể lấy từ nguồn lạnh một nhiệt lượng là bao nhiêu?
Bài giải:
- Gọi T1, T2 là nhiệt độ của nguồn nóng và nguồn lạnh và Q1, Q2 là lượng nhiệt mà
động cơ nhiệt hấp thu từ nguồn nóng và nhường cho nguồn lạnh, A là công của
động cơ nhiệt
- Hiệu suất cực đại của động cơ nhiệt:
1
21
1
21
1
max T
TT
Q
QQ
Q
A 



- Máy lạnh được xem là một động cơ làm việc theo chiều ngược với chiều làm việc
của động cơ nhiệt, do đó nhờ nhận công mà nó lấy nhiệt Q2 từ nguồn lạnh ở nhiệt
độ T2 và nhường nhiệt Q1 (Q1 = Q2 + A) cho nguồn nóng ở nhiệt độ T1 cao hơn.
- Hiệu suất cực đại của máy lạnh:
21
1
21
11
max TT
T
QQ
Q
A
Q




36,6
268318
318
max 

- Mặt khác ta có:
tP
Q
A
Q
.
11 
19461603600.85.36,6..1  tPQ  (J)
- Mỗi giờ máy lạnh có thể lấy từ nguồn lạnh một nhiệt lượng là:
1640160)136,6.(3600.85)1(....12   tPtPtPAQQ (J)
Tiểu luận “Bài tập về nguyên lý thứ hai của nhiệt động hoá học”
Học viên Trương Thị Mỹ Đức, cao học Hoá khoá 18, chuyên ngành Hoá phân tích
12
Bài 9: (Trần Văn Nhân – Nguyễn Thạc Sửu – Trần Văn Tuế, “Hoá lý” – tập 1, nhà
xuất bản giáo dục - 1996)
1. Xác định max đối với một máy làm lạnh, làm việc giữa 250C và -50C.
2. Tính lượng công tối thiểu cần thiết để chuyển 1 cal từ bộ phận làm lạnh ở -50C ra
môi trường ngoài ở 250C.
Bài giải:
1. Hiệu suất cực đại đối với một máy làm lạnh làm việc giữa T1 = 298 K và T2 =
268 K: 93,9
268298
298
21
1
max 



TT
T

2. Lượng công tối thiểu cần thiết để chuyển 1 cal từ bộ phận làm lạnh ở -50C ra môi
trường ngoài ở 250C.
47,0
193,9
184,4
1
221
max 







QA
A
AQ
A
Q (J)
Bài 10: Dùng một máy lạnh sau một thời gian ta có được 300 gam nước đá ở -30C
làm từ nước 100C. Tính nhiệt lượng đã lấy đi từ nước và nước đá. Nếu hiệu năng
thực hiện của máy lạnh này là 4 thì máy lạnh đã tiêu thụ một công là bao nhiêu?
Lấy nhiệt dung riêng của nước và nước đá là 4200 J/kg.K và 2100 J/kg.K, nhiệt
nóng chảy của nước đá là 330 kJ/kg.
Bài giải:
- Quá trình chuyển m = 0,3 kg nước ở T1 = 283 K thành nước đá ở T2 = 270 K gồm
3 giai đoạn:
1. Chuyển nước từ 283 K đến 273 K (Q1...

---