ĐỘNG CƠ NHIỆT VÀ MÁY LẠNH
NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA
NGUYÊN LÝ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC
Bài 60 - Vật lý 10 - Tổ 3
Sadi Carnot
1796-1832
kỹ sư và nhà vật lý người Pháp
Ngày nay trong cuộc sống, chúng ta thường gặp động cơ nhiệt và máy lạnh.
Vậy động cơ nhiệt là gì?
Máy lạnh là gì?
Nguyên tắc hoạt động của chúng ra sao?


Qua bài này chúng ta sẽ biết rõ về chúng
1. Động cơ nhiệt
Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi nhiệt lượng sang công.
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
a) Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt:
Một ví dụ đơn giản:
Để nâng một vật nặng M từ vị trí 1 lên vị trí 2 ta dùng một động cơ nhiệt được thiết kế và vận hành như sau:
vị trí 1
vị trí 2
Đến đây khí đã thực hiện được một chu trình.
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
a) Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt:
Mỗi động cơ nhiệt bao giờ cũng có 3 bộ phận chính:





* Nguồn nóng
* Nguồn lạnh
* Tác nhân
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
a) Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt:
Tác nhân nhận nhiệt lượng Q1 từ nguồn nóng biến một phần thành công A và toả phần nhiệt lượng còn lại Q2 cho nguồn lạnh.
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
b) Hiệu suất của động cơ nhiệt:
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
mà A = Q1 - Q2 . Do đó:
Hiệu suất của các động cơ nhiệt thực tế nằm trong khoảng 25% - 45%
Hiệu suất H của động cơ nhiệt được tính bằng công thức:
a) Nguyên tắc hoạt động của máy lạnh:

2. Máy lạnh
Máy lạnh là một thiết bị dùng để lấy nhiệt từ một vật này truyền sang vật khác nóng hơn nhờ nhận công từ các vật ngoài.
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
2. Máy lạnh
a) Nguyên tắc hoạt động của máy lạnh:

1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
Vật cung cấp nhiệt là nguồn lạnh, vật nhận nhiệt là nguồn nóng và tác nhân nhận công từ ngoài.
Sơ đồ cấu tạo của một loại tủ lạnh gia đình:
Buồng bay hơi
Dàn ngưng
(Dàn nóng)
Van dãn
Dàn bay hơi
(Dàn lạnh)
Máy bơm
Động cơ điện
Q2
A
Q1
Nguồn nóng
Nguồn lạnh
Q1
Q2
A
Van dãn
Nguyên tắc hoạt động của một tủ lạnh
Môi thể lỏng
Môi thể hơi
Máy nén
Dàn nóng
Dàn lạnh
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
Hiệu năng của máy lạnh  (epxilon) được xác định bằng tỷ số giữa Q2 và A:





b) Hiệu năng của máy lạnh:

Hiệu năng của máy lạnh thường có giá trị lớn hơn 1
vì Q1 = Q2 + A nên:
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
Khi nghiên cứu động cơ nhiệt ta thường hỏi:Tại sao không thể biến đổi toàn bộ nhiệt lượng từ nguồn nóng sang công được, mà phải có thêm nguồn lạnh và tác nhân?

Nếu làm được như thế ta sẽ có một loại “động cơ vĩnh cửu loại hai” (!)

Thực tế có những quá trình tự diễn ra một chiều, còn chiều ngược lại thì không tự xảy ra.
3. Nguyên lý II nhiệt động lực học:
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
Ví dụ:
Quá trình truyền nhiệt: nhiệt truyền từ vật nóng sang vật lạnh hơn, chiều ngược lại không tự xảy ra.

Cơ năng có thể tự động chuyển hoá toàn bộ sang nội năng: như thả rơi một hòn đá vào chậu nước, cơ năng tự động chuyển hoá toàn bộ sang nội năng của nước và vật; còn chiều ngược lại cũng không tự xảy ra.
3. Nguyên lý II nhiệt động lực học:
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
Phát biểu:

Nhiệt không tự nó truyền từ một vật sang vật khác nóng hơn.
Không thể thực hiện được động cơ vĩnh cửu loại hai.
(hay nói cách khác: động cơ nhiệt không thể biến đổi toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành ra công.)
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
3. Nguyên lý II nhiệt động lực học:
4. Hiệu suất cực đại của máy nhiệt:






(Công thức này diễn tả định lý Các-nô)
b) Hiệu năng cực đại max của máy lạnh:
a) Hiệu suất cực đại Hmax của động cơ nhiệt:
1. Động cơ nhiệt.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu suất.

2. Máy lạnh.
a) Nguyên tắc hoạt động.
b) Hiệu năng

3. Nguyên lý II nhiệt động lực học.

4. Hiệu suất cực đại.
CỦNG CỐ BÀI HỌC
NGUYÊN LÍ II NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

* Nhiệt không tự nó truyền từ một vật sang vật khác nóng hơn.

* Không thể thực hiện được động cơ vĩnh cửu loại hai.

TRÂN TRỌNG KÍNH CHÀO