Chương VIII: Các nguyên lý nhiệt động lực học, Động cơ nhiệt
Chương VIII: Động cơ nhiệt, động cơ đốt trong 4 kỳ, 2 kỳ chạy xăng và Diesel (Đọc thêm)
Các nguyên lý nhiệt động lực học trong chương trình vật lý phổ thông gồm nguyên lí I nhiệt động lực học và nguyên lý II nhiệt động lực học được phát biểu bởi hai nhà vật lý học là Clausius (Clau-di-út) và Carnot (Các-nô).
Chương VIII: Các nguyên lý nhiệt động lực học, Động cơ nhiệt
I/ Nguyên lí I nhiệt động lực học:
Độ biến thiên nội năng của vật bằng tổng công và nhiệt lượng mà vật nhận được.
(Các phát biểu trên chỉ là một trong nhiều cách phát biểu nguyên lí I nhiệt động lực học)
II/ Nguyên lý II nhiệt động lực học:
1/ Cách phát biểu của Clau-di-út:Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang một vật nóng hơn.
2/ Cách phát biểu của Các-nô: Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận được thành công cơ học.
3/ Quá trình thuận nghịch: là quá trình vật tự trở về trạng thái ban đầu mà không cần đến sự can thiệp của vật khác.
Dao động điều hòa của con lắc lò đơn là một quá trình thuận nghịch
Trong thực tế hầu như không tồn tại quá trình thuận nghịch do nhiều nguyên nhân: lực ma sát, môi trường xung quanh … khi đó ta có các quá trình không thuận nghịch.
4/ Quá trình không thuận nghịch: là quá trình vật không thể tự trở về trạng thái ban đầu
Ấm nước nóng để ngoài không khí sẽ truyền nhiệt ra ngoài môi trường xung quanh cho đến khi đạt trạng thái cân bằng nhiệt (nước nguội đi) là một quá trình không thuận nghịch (môi trường bên ngoài lúc đó không thể tự truyền nhiệt ngược trở lại làm ấm nước nóng lại như cũ trừ phi bạn bật bếp lúc đó không gọi là “tự” nữa mà đã có tác nhân khác tác động vào quá trình đó)
Các thí nghiệm cho thấy cơ năng có thể chuyển hóa hoàn toàn thành nội năng, nhưng ngược lại nội năng không thể chuyển hóa hoàn toàn thành cơ năng (khi một thiên thạch rơi vào trái đất cơ năng của thiên thạch gồm động năng và thế năng đã chuyển hóa dần thành nội năng của thiên thạch và không khí xung quanh là cho thiên thạch và không khí xung quanh nóng lên)
Như vậy trong tự nhiên các quá trình chỉ có thể tự xảy ra theo một chiều xác định không thể tự xảy ra theo chiều ngược lại mặc dù điều này không vi phạm nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học => lý do ra đời nguyên lý II nhiệt động lực học ứng dụng chế tạo các động cơ nhiệt.
III/ Động cơ nhiệt:
1/ Động cơ nhiệt là gì?
Là những động cơ trong đó một phần năng lượng của nhiên liệu đốt cháy (nội năng) được chuyển hóa thành cơ năng, Động cơ nhiệt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay, bao gồm từ những động cơ chạy bằng xăng hoặc dầu.
2/ Các bộ phận cơ bản của động cơ nhiệt:
- Nguồn nóng để cung cấp nhiệt lượng
- Bộ phận phát động (tác nhân và các thiết bị phát động)
- Nguồn lạnh để thu nhiệt lượng do các tác nhân tỏa ra (ống xả)
Sơ đồ cấu tạo cơ bản của động cơ nhiệt
