Hiệu suất động cơ nhiệt

Khái niệm:

Công là một đại lượng vô hướng có thể mô tả là tích của lực với quãng đường S theo hướng hợp với hướng của lực góc $\alpha$.

Đơn vị tính: Joule (J)

Khái niệm:

- Nhiệt độ không tuyệt đối là trạng thái nhiệt động học lý tưởng của vật chất, trong đó mọi chuyển động nhiệt đều ngừng. 

- Nhiệt độ không tuyệt đối được tính là 0 K trong Nhiệt giai Kelvin.

Đơn vị tính: Kelvin (K)

Khái niệm:

Nhiệt lượng là phần nhiệt năng mà vật nhận được hay mất đi trong quá trình truyền nhiệt.

Đơn vị tính: Joule $\left(J\right)$

Bản chất toán học:

Về bản chất toán học, công của một lực chính là tích vô hướng giữa hai vectơ $\overrightarrow{F}, \overrightarrow{S}.$.

Để hiểu rõ bản chất vấn đề, xin nhắc lại bài toán tích vô hướng giữa hai vectơ.

Định nghĩa:

Khi lực $\overrightarrow{F}$  không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc $\alpha$ thì công thực hiện được bởi lực đó được tính theo công thức $A=F.S.\cos \left(\alpha \right)$

Chú thích:

$A$: công cơ học $\left(J\right)$,

$F$: lực tác dụng $\left(N\right)$.

$S$: quãng đường vật dịch chuyển $\left(m\right)$.

$\alpha$: góc tạo bởi hai vectơ $\overrightarrow{F}, \overrightarrow{S}$ $\left(deg\right)$ hoặc $\left(rad\right)$.

Biện luận:

Mối quan hệ giữa góc anpha và công do lực sinh ra.

Định nghĩa:

Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian.

Chú thích:

$A$: công cơ học $\left(J\right)$.

$t$: thời gian thực hiện công đó $\left(s\right)$.

$\mathcal{P}$: công suất $\left(W\right)$.

Định lý động năng:

Độ biến thiên động năng của vật bằng với công của ngoại lực tác dụng lên vật.

Chú thích:

$A$: công do ngoại lực tác động $\left(J\right)$.

$∆W_{đ}$: độ biến thiên động năng của vật $\left(J\right)$.

$W_{đ2}$: động năng lúc sau của vật $\left(J\right)$.

$W_{đ1}$: động năng lúc đầ của vật $\left(J\right)$.

Công thức độc lập theo thời gian:

Từ định lý động năng này, sau khi biến đổi sẽ cho ra hệ thức độc lập theo thời gian.

Ta có $A=∆W_{đ}=\frac{1}{2}m.v_2^2-\frac{1}{2}m.v_1^2$

$$\begin{gathered} \iff A=\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2) \\ \iff F.s=\frac{1}{2}m(v_2^2-v_1^2) \\ \iff v^2-v_0^2=2.a.S \end{gathered}$$

Bản chất công thức độc lập theo thời gian được xây dựng từ định lý động năng.

Chú thích:

$n$: số mol chất $\left(mol\right)$.

$V$: thế tích khí $\left(l\right)$.

$R$: hằng số các khí 8,31 $(J/mol.K)$.

$p$: áp suất của chất khí $\left(Pa\right)$

$T$: nhiệt độ $\left({}_{o}K\right)$.

Định nghĩa quá trình đẳng tích:

Là quá trình thay đổi trạng thái chất khí, nhưng thể tích được giữ nguyên không đổi.

Phát biểu:

Quá trình đẳng tích là quá trình thay đổi trạng thái chất khí, nhưng thể tích được giữ nguyên không đổi.

Trong quá trình đẳng tích thì áp suất và nhiệt độ là hai đại lượng tỉ lệ thuận.

Cách phát biểu khác: trong quá trình đẳng tích cảu một lượng khí nhất định. Áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ tuyệt đối.

Chú thích:

$p$: áp suất chất khí $(atm, Pa, bar, at v....v....)$.

$T$: nhiệt độ tuyệt đối của chất khí $\left({}^{o}K\right)$.

Lưu ý:

Nếu đề bài cho đơn vị là ${}^{o}C$ ta phải chuyển sang độ ${}^{o}K$

$T \left({}^{o}K\right)=t \left({}^{o}C\right)+273$

Đồ thị của quá trình đẳng tích.

Cùn một bình chứa và bình không nở dãn nên đây là quá trình đẳng tích.

Khi nhiệt độ tăng thì phân tử khí chuyển động nhanh hơn. Vậy áp suất tỉ lệ thuận với nhiệt độ.