Nhiệt động lực học 1: bài tập và câu hỏi ôn thi

Định luật một, khí lý tưởng, cân bằng năng lượng và các giới hạn của định luật hai đối với động cơ nhiệt, tủ lạnh và bơm nhiệt. Phần lớn lỗi trong đề thi đến từ đơn vị và nhiệt độ, không phải từ vật lý.

Luyện tập môn học này miễn phíLuyện tập môn học nàyLàm đề thi thử5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.

Gói ôn nước rút (PDF)Bảng công thức, các bước phương pháp và bài tập có lời giải đầy đủ, sẵn sàng để in.

Các chủ đề trong môn học này

  1. Phương trình khí lý tưởngP từ n, V, T · từ khối lượng · thay đổi trạng thái hoặc khối lượng riêngbài tính toán
  2. Cân bằng năng lượnggia nhiệt một dòng · thiết bị trao đổi nhiệt · thiết bị trao đổi nhiệt có tổn thất nhiệtbài tính toán
  3. Động cơ nhiệt và máy lạnhđịnh luật một của chu trình · giới hạn Carnot · tủ lạnh và bơm nhiệtbài tính toán
  4. Chu trình công suất khíchu trình Otto · chu trình Diesel · chu trình Braytonbài tính toán

Mẹo làm bài thi Nhiệt động lực học 1

  • Dùng nhiệt độ tuyệt đối (K) trong các định luật khí và trong mọi công thức Carnot hoặc COP.
  • Hãy viết cân bằng năng lượng bằng lời trước: cái đi vào trừ cái đi ra bằng độ biến thiên.
  • Giữa cùng hai nhiệt độ, COP của bơm nhiệt luôn lớn hơn COP của tủ lạnh đúng 1.

Ví dụ có lời giải

Phương trình khí lý tưởngDễ
n = 5 molV = 15 LT = 30 °CP = ?

Một bình cứng chứa khí lý tưởng. Tìm áp suất P của nó.

n = 5 molV = 15 LT = 30 °CR = 8,314 J/(mol·K)

Tìm P (kPa)

Hiện các gợi ý
  1. Dùng PV = nRT với nhiệt độ tuyệt đối (K).
  2. Đơn vị: với V theo m³ và R = 8,314, P có đơn vị Pa. 1 L = 0,001 m³.
  3. T = 303,1 K.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Phương trình khí lý tưởng: PV = nRT, với nhiệt độ tuyệt đối (K) và các đơn vị khớp với R.

Đổi đơn vị

T = 30 + 273,15 = 303,1 K
V = 15 L = 0,015 m³

Phương trình khí lý tưởng

P = nRT/V = 5·8,314·303,1/0,015 = 840130 Pa = 840,1 kPa

Đáp số

P = 840,1 kPa
Cân bằng năng lượngTrung bình
phía nóngphía lạnhhỗn hợp glycol · 150 °C120 °Cnước · 15 °Ct = ? °C

hỗn hợp glycol nóng làm nguội nước trong thiết bị trao đổi nhiệt ngược dòng, không có tổn thất nhiệt. Tìm nhiệt độ nước ra tout.

ṁh = 1 kg/scp,h = 3,6 kJ/(kg·K)Th: 150 → 120 °Cṁc = 1 kg/scp,c = 4,18 kJ/(kg·K)tin = 15 °C

Tìm tout (°C)

Hiện các gợi ý
  1. Nhiệt do dòng nóng mất đi bằng nhiệt dòng lạnh nhận được.
  2. Hãy tìm Q từ phía nóng trước, vì bạn biết cả hai nhiệt độ của nó.
  3. Q = 108 kW.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Cân bằng năng lượng của thiết bị trao đổi nhiệt: khi không có tổn thất, ṁhcp,h(Th,in − Th,out) = ṁccp,c(tout − tin).

Nhiệt do dòng nóng tỏa ra

Q = 1·3,6·(150 − 120) = 108 kW

Nhiệt nước thu vào

tout = tin + Q/(ṁccp,c) = 15 + 108/(1·4,18) = 40,84 °C

Đáp số

tout = 40,84 °C

Cách luyện tập hoạt động

  • “Luyện tập môn học này” trộn các bài từ mọi chủ đề của nó, giống một kỳ thi thật.
  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Đề thi thử có tính giờ và không có gợi ý, và bạn nhận được điểm số cùng phần xem lại đầy đủ ở cuối.

Máy tính cho môn học này

Máy tính hiệu suất Carnot và COPMáy tính phương trình khí lý tưởngMáy tính hiệu suất chu trình Otto và BraytonMáy tính định luật khí kết hợp (Boyle, Charles và Gay-Lussac)

Các môn học liên quan

Vật lý cho kỹ sưLuyện thi FE Cơ khíCân bằng vật chất và năng lượngLuyện thi FE Hóa họcHóa học đại cươngTĩnh họcSức bền vật liệuĐộng lực học
Luyện tập môn học này miễn phíLuyện tập môn học nàyLàm đề thi thử5 bài miễn phí mỗi ngày. Không cần thẻ.