Assoc. Prof. NguyÔn V¨n NhËn - Engineering Thermodynamics - 2007
Chương 1

KHÁI NIỆM CƠ BẢN

1.1. HỆ NHIỆT ĐỘNG
1.1.1. ĐỊNH NGHĨA
Hệ nhiệt động (HNĐ) là một vật hoặc nhiều vật được tách riêng ra khỏi các vật
khác để nghiên cứu những tính chất nhiệt động của chúng. Tất cả những vật ngoài
HNĐ được gọi là môi trường xung quanh (MTXQ). Vật thực hoặc tưởng tượng ngăn
cách hệ nhiệt động và MTXQ được gọi là ranh giới của HNĐ.
1.1.2. PHÂN LOẠI

Rigid
vessel
System
boundaries
Water
vapor
Liquid
water
Cylinder
System
boundaries
Piston
Pump
Electrical power in
a)b)
c)

Fig. 1.1 - Thermodynamic Systems
a) Closed system with constant
volume, b) Closed system with
nonconstant volume, c) Open system


• Hệ nhiệt động kín - HNĐ trong đó không có sự trao đổi vật chất giữa hệ
và MTXQ.
• Hệ nhiệt động hở - HNĐ trong đó có sự trao đổi vật chất giữa hệ và
MTXQ.
• Hệ nhiệt động cô lập - HNĐ được cách ly hoàn toàn với MTXQ.
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 4 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.1.3. LỰA CHỌN RANH GIỚI HỆ NHIỆT ĐỘNG
In working examples, one must first choose the boundaries of the system to be
analyzed. Sometimes the choice will be quite obvious, but at other times it must be
carefully chosen to provide the desired answer. The importance of the choice of
system boundaries can be seen from the following example.
Consider the case of two bricks, one hot and other cold, that are placed so that
two sides are in contact. Insulation material is wrapped around both bricks, as shown
in Fig. 1-2a.
First choose the system to include both bricks and insulation (Fig. 1-2b).
Because of the insulation, no heat crosses the boundaries of the system.
Next choose the system to include the hot brick and part of the insulation (Fig.
1-2c). In this case, heat is transferred across the system boundary out of the system.
Finally, choose the system to include the cold brick and the insulation (Fig. 1-
2d). In this case, heat crosses the system boundary and is transferred into the system


a)b)
c)d)
Fig. 1-2. Choice of
System Boundary
Q
out
Q
in















PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 5 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.2. CÁC THÔNG SỐ TRẠNG THÁI CỦA MCCT

Môi chất công tác (MCCT) - chất có vai trò trung gian trong quá trình biến đổi
năng lượng.
Thông số trạng thái của MCCT - đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt
động của MCCT.
1.2.1. NHIỆT ĐỘ
Khái niệm
Nhiệt độ (T) - số đo trạng thái nhiệt của vật. Theo thuyết động học phân tử,
nhiệt độ là số đo động năng trung bình của các phân tử .

2
.
3
m
kT
µ
ω⋅
=
(1.1)
trong đó : m
µ
- khối lượng phân tử ; ω - vận tốc trung bình của các phân tử ; k -
hằng số Bonzman , k = 1,3805 . 10
5
J/deg ; T - nhiệt độ tuyệt đối
Nhiệt kế
Nhiệt kế hoạt động dựa trên sự thay đổi một số tính chất vật lý của vật thay đổi
theo nhiệt độ, ví dụ : chiều dài, thể tích, màu sắc, điện trở , v.v.
0
40
80

120
Fig. 1-3. Thermometer

Thang nhiệt độ
• Thang nhiệt độ (
0
C) - (Anders Celsius - 1701 - 1744 - Sweden scientist)
• Thang nhiệt độ Fahrenheit Scale (0F) - (Daniel Fahrenheit - 1686 -
1736 - Gdansk inhabitant) .
• Thang nhiệt độ Kelvin (K) - (Kelvin - 1824 - 1907 - English Physicist ).
• Thang nhiệt độ Rankine (0R)

)32(
9
5
00
−=FC
;
273
0
−= KC


32
5
9
00
+⋅=CF
;
273

0
+= CK


KR
5
9
0
=
;
RK
0
9
5
=

0
R =
0
F + 459,67
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 6 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.2.2. ÁP SUẤT
Khái niệm
Áp suất của lưu chất (p) - lực tác dụng của các phân tử theo phương pháp tuyến
lên một đơn vị diện tích thành chứa.


A
F
p=
(1.2a)
Theo thuyết động học phân tử :

2
3
m
pn
µ
ω
α
⋅
=⋅⋅
(1.2b)
trong đó : p - áp suất ; F - lực tác dụng của các phân tử ; A - diện tích thành bình chứa
; n - số phân tử trong một đơn vị thể tích ; α - hệ số phụ thuộc vào kích thước và lực
tương tác của các phân tử.
Đơn vị áp suất
1) N/m
2
; 5) mm Hg (tor - Torricelli, 1068-1647)
2) Pa (Pascal) ; 6) mm H
2
O
3) at (Technical Atmosphere) ; 7) psi (Pound per Square Inch)
4) atm (Physical Atmosphere) ; 8) psf (Pound per Square Foot)
at Pa mm H
2

O mm Hg (at 0
0
C)
1 at 1 9,80665.10
4
1.10
4
735,559
1 Pa 1,01972.10
-5
1 0,101972 7,50062.10
-3
1 mm H
2
O 1.10
-4

9,80665 1 73,5559.10
-3

1 mm Hg 1,35951.10
-3
133,322 13,5951 1

1 atm = 760 mm Hg (at 0
0
C) = 10,13 . 10
4
Pa = 2116 psf (lbf/ft
2

)
1 at = 2049 psf

1 psi (lbf/in
2
) = 144 psf = 6894,8 Pa
1lbf/ft
2
(psf)

= 47,88 Pa
Phân loại áp suất
• Áp suất khí quyển (p
0
) -
• Áp suất dư (p
d
) - áp suất của lưu chất so với môi trường xung quanh
p
d
= p - p
0

• Áp suất tuyệt đối (p) - áp suất của lưu chất so với chân không tuyệt đối.
p = p
d
+ p
0
• Độ chân không (p
ck

) - phần áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển.
p
ck
= p
0
- p

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 7 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
p
p
0
p
d
p
p
0
p
ck


Fig. 1-4. Pressures

Áp kế

p
p

d
p
0
p
0
Hg
Vacuum
a)b)


Fig. 1-5. Methods used to measure the pressure
a) Barometer , b) Pressure gause
Ghi chú : Khi đo áp suất bằng áp kế thủy ngân, chiều cao cột thủy ngân cần
được hiệu chỉnh về nhiệt độ 0
0
C.
h
0
= h (1 - 0,000172. t) (1.3)
trong đó : t - nhiệt độ cột thủy ngân, [
0
C] ; h
0
- chiều cao cột thủy ngân hiệu chỉnh
về nhiệt độ 0
0
C ; h - chiều cao cột thủy ngân ở nhiệt độ t
0
C.
1.2.3. THỂ TÍCH RIÊNG VÀ KHỐI LƯỢNG RIÊNG

• Thể tích riêng (v) - Thể tích riêng của một chất là thể tích ứng với một
đơn vị khối lượng chất đó :
m
V
v = [m
3
/kg]
• Khối lượng riêng (ρ) - Khối lượng riêng - còn gọi là mật độ - của một chất
là khối lượng ứng với một đơn vị thể tích của chất đó :
V
m
=ρ [kg/m
3
]

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 8 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.2.4. NỘI NĂNG
Nội nhiệt năng (U) - gọi tắt là nội năng - là năng lượng do chuyển động của
các phân tử bên trong vật và lực tương tác giữa chúng.
Nội năng gồm 2 thành phần : nội động năng (U
d
) và nội thế năng (U
p
). Nội
động năng liên quan đến chuyển động của các phân tử nên nó phụ thuộc vào nhiệt độ
của vật. Nội thế năng liên quan đến lực tương tác giữa các phân tử nên nó phụ thuộc

vào khoảng cách giữa các phân tử. Như vậy, nội năng là một hàm của nhiệt độ và thể
tích riêng : U = U (T, v)
Đối với khí lý tưởng, nội năng chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Lượng thay đổi nội
năng của khí lý tưởng được xác định bằng các biểu thức (xem chương 2, 3) :
du = c
v
. dT (1.4a)
∆u = u
2
- u
1
= c
v
. ∆T (1.4b)
1.2.5. ENTHALPY
Enthalpy (I) - là đại lượng được định nghĩa bằng biểu thức :

VpUI
⋅
+
=
[J] (1.5a)
Như vậy, cũng tương tự như nội năng , enthalpy của khí thực là hàm của các
thông số trạng thái. Đối với khí lý tưởng, enthalpy chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ và
lượng thay đổi enthalpy của khí lý tưởng trong mọi quá trình được xác định bằng biểu
thức (xem chương 2, 3) :
di = c
p
. dT (1.5b)
∆i = i

2
- i
1
= c
p
. ∆T (1.5c)
1.2.6. ENTROPY
Entropy (S) - là một hàm trạng thái được định nghĩa bằng biểu thức (xem
chương 4) :

dQ
dS
T
=
[J/
0
K] (1.6)









PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 9 -



Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.3. EQUILIBRIUM
Mechanical Equilibrium - by mechanical equilibrium, we mean that there are
no unbalanced forces present, either internal to the system or between the system and
its surroundings.
For example, consider the gas contained within a piston-cylinder arrangement
as shown in Fig. 1-6a. Let the mass of gas be the thermodynamic system. Take the
external pressure applied on the gas to be 30 psia caused by the action of atmospheric
pressure on the topside of the piston, the weight of the piston, and the force F applied
to the piston rod. If the gas pressure is also 30 psia, there will exist a state of
mechanical equilibrium, with no unbalanced forces. If now the external force F is
removed, there will be an unbalanced force across the piston, and the piston will
accelerate upward. During the period of acceleration, the gas pressure and density
throughout the gas volume will not be uniform; for example, there will be a greater
number of molecules near the bottom part of the cylinder than near the accelerating
piston. It is hence impossible to specify a single pressure for the entire system. In fact,
only when there is mechanical equilibrium can a single system pressure be specified.
F
Q
in
A
B
a)b)

Fig. 1-6.

Thermal Equilibrium - Thermal equilibrium means that there is no
temperature imbalance either within the system or between the system and its
surroundings.
For example, suppose that a hot frame is brought into contact with the gas in

the cylinder, with the piston fixed, as shown in Fig. 1-6b. The flame temperature is
much greater than the gas temperature. Heat therefore flows from the flame to the gas,
bringing about an increase of gas temperature. The temperature of the gas will not be
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 10 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
uniform, however, since the part of the gas nearest the flame , part A, is hotter than
that near the piston, part B. Again, a single temperature cannot be specified for the
system when the system is not in thermal equilibrium.
A thermodynamic state of a system is defined by the thermodynamic properties
of the system at that state. Thus, a single thermodynamic state of a system can be
defined only if that system is in thermodynamic equilibrium. It becomes evident that it
is impossible to define the thermodynamic state of a substance at each point in a
process if that process is brought about by unbalanced forces or unbalanced
temperatures. Whereas this represents, in a sense, a limitation on the type of situation
that we can deal with in equilibrium thermodynamics, there are many types of
problems where we need be concerned only with the end states of a process, at which
points equilibrium does exist. Further, in a desire to describe the states of a system
during a process, we will use an ideal process, called a quasi-static or quasi-
equilibrium process, in which changes are brought about by infinitesimal forces or
infinitesimal temperature differences. In our example of the gas contained in the
piston and cylinder of Fig. 1.6a, we showed that if the force F were completely
removed suddenly, the piston would accelerate upward, and it would be impossible to
specify a single thermodynamic state of the gas. Now, let us suppose that the force F
is gradually released from the piston in small increments. We will perform the process
very slowly, so that the gas has a change to reach an equilibrium state after each
increment is removed. We can now specify a thermodynamic state after each force
increment has been released.

If these increments are made infinitesimally small, also implying that the piston
is allowed to move upward infinitesimally slowly in the cylinder, then each state of
the gas can be defined by thermodynamic properties. We will use this quasi-static
process many times throughout the text, but remember that it is an idealization.









PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 11 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.4. KHÍ LÝ TƯỞNG
1.4.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
MCCT có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn. Thiết bị năng lượng thông dụng
thường sử dụng MCCT ở trạng thái khí vì chất khí có khả năng thay đổi thể tích rất
lớn nên có khả năng thực hiện công lớn.
Chất khí trong tự nhiên là khí thực, chúng được tạo nên từ các phân tử, mỗi
phân tử chất khí đều có kích thước và khối lượng nhất định, đồng thời chúng tương
tác với nhau. Để đơn giản cho việc nghiên cứu, người ta đưa ra khái niệm khí lý
tưởng.
Khí lý tưởng - chất khí được cấu thành từ các phân tử, nhưng thể tích của bản
thân các phân tử bằng không và không có lực tương tác giữa các phân tử.
Trong thực tế, khi tính toán nhiệt động học với các chất khí như oxy (O

2
),
hydro (H
2
), nitơ (N
2
), không khí, v.v. ở điều kiện áp suất và nhiệt độ không quá lớn,
có thể xem chúng như là khí lý tưởng.
1.4.2. PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI
Phương trình trạng thái - phương trình biểu diễn mối quan hệ giữa các thông
số trạng thái.
f(T, p, v, ) = 0
Phương trình trạng thái của khí lý tưởng
Từ (1.1) và (1.2b) ta có :
p = α . n . k . T (1.7a)
• Đối với khí lý tưởng : α = 1
• Số phân tử trong một đơn vị thể tích :
µ
µ
V
N
V
N
n ==

trong đó : V - thể tích của chất khí, [m
3
] ; N - số phân tử có trong thể tích V ; N
µ
- số

phân tử có trong 1 kmol chất khí ; V
µ
- thể tích của 1 kmol chất khí, [m
3
/kmol].
Thế α và n vào (1.7a) :

Tk
V
N
p ⋅⋅=
µ
µ
(1.7b)

TkNVp ⋅⋅=⋅
µµ
(1.7c)
• Theo Avogadro, 1 kmol của bất kỳ chất khí nào đều có số phân tử :
N
µ
= 6,0228.10
26
.
• Hằng số phổ biến của chất khí :
R
µ
= k. N
µ
= 1,3805. 10

- 23
. 6,0228. 10
26
= 8314 J/kmol. deg (1.8)
• Hằng số của chất khí :
µ
µ
R
R =
(1.9)
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 12 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
• Phương trình trạng thái của khí lý tưởng :
p. v = R. T (1.10a)
p. V = m. R. T (1.10b)
p .V
µ
= M. R
µ
. T (1.10c)
trong đó : m - khối lượng chất khí, [kg] ; M - lượng chất khí tính bằng kmol, [kmol] ;
V - thể tích của chất khí, [m
3
] ; v - thể tích riêng, [m
3
/kg] ; R
µ

= 8314 J/kmol.deg -
hằng số phổ biến của chất khí ; R = 8341/µ - hằng số của chất khí , [J/kg.deg] ; µ -
khối lượng của 1 kmol khí, [kg/kmol] ; p - áp suất, [N/m
2
] ; T - nhiệt độ tuyệt đối, [K].

Phương trình trạng thái của khí thực
Cho đến nay, bằng lý thuyết cũng như thực nghiệm, người ta chưa tìm được
phương trình trạng thái dùng cho mọi khí thực ở mọi trạng thái mà mới chỉ xác định
được một số phương trình trạng thái gần đúng cho một hoặc một nhóm khí ở những
phạm vi áp suất và nhiệt độ nhất định.
• Phương trình Wan der Walls (1893) :

()
2
a
pvbRT
v

+⋅−=⋅


(1.11)
trong đó a và b là các hệ số được xác định bằng thực nghiệm và phụ thuộc vào từng
chất khí.




















PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 13 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.4.3 HỖN HỢP KHÍ LÝ THƯỞNG
1.4.3.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
In order to work examples and problems involving the first law, one must know the
values of thermo properties of substance at given states. In this and the following chapter,
such data will be provided in the specification of the problem or example. In actual practice,
the engineer is not given values of thermo properties at different states in the process. Rather,
he must refer to tables of thermo data that have been accumulated for substances of interest.
Since non-reacting gases can be mixed in any proportion, it becomes impractical to
tabulate the thermo properties of such mixtures. Therefore, we will develop a method for
calculating the thermo properties of a mixture from the thermo properties of the component
gases. We will apply the procedure to obtain the properties of gaseous mixtures as well as

gas-vapor mixtures, such as moist atmospheric air.
1.4.3.2. GIẢ ĐỊNH
1) Thể tích của khí thành phần trong HHK bằng thể tích của bình chứa.
V
1
= V
2
= V
3
= = V (1.11)
2) Nhiệt độ của khí thành phần bằng nhiệt độ của HHK.
T
1
= T
2
= T
3
= = T (1.12)
3) Phân áp suất ( p
i
)- áp suất của khí thành phần. Tổng phân áp suất của các
khí thành phần bằng áp suất của HHK, tức là áp suất của khí thành phần tuân theo
định luật Dalton.
p
1
+ p
2
+ p
3
+ p

n
= p (1.13)

4) Hỗn hợp của các khí lý tưởng cũng ứng xử như là một khí lý tưởng, tức là
các khí thành phần và HHK đều tuân theo phương trình trạng thái của khí lý tưởng :
p
1
. V
1
= m
1
. R
1
. T
1
→ p
1
. V = m
1
.R
1
. T
p
2
. V
2
= m
2
. R
2

. T
2
→ p
2
. V = m
2
.R
2
. T

(1.14)
p
i
. V
i
= m
i
. R
i
. T
i
→ p
i
. V = m
i
.R
i
. T

p . V = m . R . T


123
1

n
ni
i
mmmmmm
=
=++++=
∑
(1.15)
5) Phân thể tích ( V '
i
) - thể tích của khí thành phần ở điều kiện nhiệt độ và áp
suất bằng nhiệt độ và áp suất của hỗn hợp.

'
iii
pVmRT
⋅=⋅⋅
(1.16)
Thế m
i
. R
i
. T
h
= p
i

. V
h
từ (1.14) ta có :

'
ii
pVpV
⋅=⋅
(1.17)
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 14 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007

'
i
i
p
VV
p
=⋅
(1.18a)
và
'
1
n
i
i
i

p
VV
p
=
=⋅
∑
(1.18b)

1.4.3.3. CÁC LOẠI THÀNH PHẦN CỦA HHK
1) Thành phần khối lượng ( g
i
)

i
i
m
g
m
=
(1.19a)
Từ (1.19a) và (1.15) ta có : g
1
+ g
2
+ g
3
+ + g
n
= 1
or

1
1
=
∑
=
n
i
i
g
(1.19b)
2) Thành phần thể tích ( r
i
)

'
i
i
V
r
V
=
(1.20a)
Từ định nghĩa phân thể tích (1.18) ta có :

'
1
11
n
i
nn

ii
i
ii
Vp
pV
VV
pp
=
==
⋅
⋅
===
∑
∑∑
→
1
1
=
∑
=
n
i
i
r
(1.20b)

3) Thành phần mole ( r
i
)


i
i
N
r
N
=
(1.21a)

i
i
i
m
N
µ
=
;
1
n
i
i
NN
=
=
∑
→
1
1
=
∑
=

n
i
i
r
(1.21b)
Ghi chú :
1) Thành phần thể tích và thành phần mole có trị số bằng nhau.
2) Mối quan hệ giữa các loại thành phần

ii
i
r
g
µ
µ
⋅
=
(1.22a)

1
i
i
i
g
r
µµ
=⋅
(1.22b)



PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 15 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.4.3.4. XÁC ĐỊNH CÁC ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG CỦA HHK
Khi tính toán HHK, người ta xem HHK như là một chất khí tương đương và
sử dụng các biểu thức như đối với chất khí đơn. Bởi vậy, cần phải xác định được các
đại lượng tương đương của HHK.
1) Phân tử lượng tương đương ( µ)

1
1
=
∑
=
n
i
i
g
→
1
1
n
i
i
i
r
µ
µ

=
⋅=
∑
→
1
n
ii
i
r
µµ
=
=⋅
∑
(1.23a)
or
111
1
nnn
ii
i
iii
ii
mmm
mm
N
N
m
µ
µµ
===

====
⋅
∑∑∑

→
1
1
n
i
i
i
g
µ
µ
=
=
∑
(1.23b)
2) Hằng số chất khí tương đương ( R)
• Xác định theo phân tử lượng tương đương :

8314
R
µ
=
(1.24a)
• Xác định theo thành phần và hằng số chất khí thành phần :

ii
i

mRT
p
V
⋅⋅
=
,
mRT
p
V
⋅⋅
=

Vì
1
n
i
i
pp
=
=
∑
nên
11
nn
ii
i
ii
mRT
mRT
p

VV
==
⋅⋅
⋅⋅
==
∑∑ (1.24b)
Nhân 2 vế phương trình (1.24b) với
V
Tm
⋅
, ta có :

1
n
i
i
i
h
m
RR
m
=
⋅=
∑

→
1
n
ii
i

RgR
=
=⋅
∑
(1.24c)

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 16 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
3) Thể tích riêng và mật độ tương đương (v ,ρ)
(v và ρ được xác định ở nhiệt độ T và áp suất p)

'
1
1
1
n
n
i
i
n
i
iii
i
i
m
V
m

V
v
mmmm
ρ
ρ
=
=
=
====
⋅
∑
∑
∑

→
1
n
i
i
i
g
v
ρ
=
=
∑
(1.25)
→
1
v

ρ
=
(1.26a)
or
'
11
nn
iii
hii
mV
m
VVV
ρ
ρ
==
⋅
===
∑∑

→
1
n
ii
i
r
ρρ
=
=⋅
∑
(1.26b)


4) Phân áp suất (p
i
)

iiiii
i
mRTNRT
p
VV
µ
⋅⋅⋅⋅⋅
==


mRTNRT
p
VV
µ
⋅⋅⋅⋅⋅
==

Chia từng về hai phương trình trên :

iiii
pNR
pNR
µ
µ
⋅⋅

=
⋅⋅

Vì
8314
ii
RR
µµ
⋅=⋅=
J/ kmol.deg, nên

ii
i
pN
r
pN
==

→
ii
prp
=⋅
(1.27)






PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

- 17 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
1.5. ĐƠN VỊ
TT Đại lượng Hệ đơn vị quốc tế (SI) Hệ đơn vị Anh Biến đổi
1 Khối lượng Kilogram [kg] Pound Mass [lbm] 1 lbm = 0,454 kg
2 Khoảng cách Meter [m] Foot [ft] 1 ft = 0,305 m
3 Thời gian Second [s] Second [s]
4 Nhiệt độ Degree [
0
C] Degree [
0
F]
5 Lực Newton [N] Pound Force [lbf] 1 lbf = 4,448 N
6

n (nano) 10
- 9
; da (deka) 10
µ (micro) 10
- 6
;

h (hecto) 10
2

m (mili) 10
- 3
; k (kilo) 10

3

c (centi) 10
- 2
; M (mega) 10
6

d (deci) 10
- 1
; G (giga) 10
9


1 kg = 2,2046 lbm
1 inch [in] = 2,54 mm
1 m = 3,281 ft
1 ft = 12 in
1 N = 10
5
dynes = 0,2248 lbf
1 m/s = 3,281 fps (ft/s)
1 mph (mi/h) = 1,467 fps = 0,447 m/s = 1,609 km/h
















PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 18 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
BÀI TẬP CHƯƠNG 1


Bài tập 1.1
Áp suất của không khí trong bình có khả năng đỡ cột thủy ngân cao 500 mm
(HBT.1-3). Xác định áp suất tuyệt đối trong bình. Biết rằng áp suất khí quyển bằng 95
kPa, khối lượng riêng của thủy ngân bằng 13,6.10
3
kg/m3. Bỏ qua ảnh hưởng của
nhiệt độ đến chiều cao cột thủy ngân.
A
BC
p = ?
p
0
G
F
B

F
A

A
B
50 mm H
2
0
180 mm Hg


HBT. 1-1 HBT. 1-2

Bài tập 1.2
Chỉ số áp suất dư trong phòng (A) là 50 mm H
2
O (HBT. 1-2). Trong phòng A
đặt bình đo áp suất (B) có độ chân không là 180 mm Hg. Áp suất ngoài trời là 750
mm Hg ở nhiệt độ 30
0
C. Xác định áp suất tuyệt đối của bình đo áp suất .

Bài tập 1.3
Một bình kín có thể tích V = 0,625 m
3
chứa oxy có áp suất tuyệt đối p = 23 bar
và nhiệt độ t = 280
0
C. Áp suất khí quyển p
0

= 750 mmHg ở 0
0
C. Xác định :
1) Áp suất dư của oxy tính theo các đơn vị : [bar], [N/m
2
], [mmHg], [mmH
2
O],
[at] ?
2) Nhiệt độ của oxy tính theo
0
F,
0
R và K ?
3) Thể tích riêng và khối lượng riêng của oxy ở trạng thái thực tế (v, ρ) và
trạng thái tiêu chuẩn (v
tc
, ρ
tc
) ?
4) Khối lượng của oxy có trong bình (m) ?
5) Thể tích của oxy ở điều kiện tiêu chuẩn (V
tc
) ?

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 19 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007

Bài tập 1.4
Một khinh khí cầu có thể tích V = 1000 m
3
chứa hydro (H
2
) được thả vào khí
quyển. Áp suất và nhiệt độ của hydro trong khinh khí cầu bằng có áp suất và nhiệt độ
khí quyển : p
0
= 1 bar, t
0
= 27
0
C. Biết µ
H
= 2 , µ
kk
= 29 .Tính lực nâng khinh khí cầu ?

Bài tập 1.5
Không khí khô có thành phần khối lượng là
2
76,8%
N
g =
và
2
23,2%
O
g =


và áp suất p = 760 mmHg.
Xác định thành phần thể tích (r
i
), hằng số chất khí (R
KK
), khối lượng phân tử
của không khí (µ
KK
) và phân áp suất của N
2
và O
2
? Coi N
2
, O
2
và không khí là khí lý
tưởng.

Bài tập 1.6
Trong bình A chứa khí O
2
có khối lượng m
O2
= 7,98 kg ở áp suât tuyệt đối p
O2

= 5 at và nhiệt độ t
O2

= 200
0
C. Trong bình B chứa khí N
2
có khối lượng m
N2
= 26,1
kg với áp suất tuyệt đối p
N2
= 10 at và nhiệt độ t
N2
= 150
0
C. A và B được nối với
nhau bằng van C.
Xác định áp suất và nhiệt độ của hỗn hợp sau khi mở van C ? Xem O
2
và N
2
là
khí lý tưởng và bỏ qua sự trao đổi nhiệt với môi trường.

Bài tập 1.7
Áp suất dư trong lò hơi là 0,3 at và áp suất khí quyển là 725 mm Hg. Áp suất
dư trong lò hơi sẽ thay đổi ra sao nếu áp suất khí quyển tăng lên 785 mm Hg nếu xem
áp suất tuyệt đối trong lò hơi là không đổi và nhiệt độ khí quyển là 0
0
C.

Bài tập 1.8

Ở giữa xylanh kín đặt một piston có thể chuyển động không ma sát (HBT. 1-6).
Bên phải xylanh chứa 1 kg khí H
2
, bên trái chứa 1 kg khí CO
2
. Hãy xác định tỷ số thể
tích của 2 chất khí khi piston ở trạng thái cân bằng. Xem H
2
và CO
2
là khí lý tưởng.


HBT. 1-8

H
2
CO
2
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
- 20 -


Assoc. Prof. Nguyễn Văn Nhận - Engineering Thermodynamics - 2007
Bài tập 1.9
Trong một bình chứa hai chất khí A và B được ngăn cách bởi một tấm chắn
(HBT. 1-9). Khí A có thể tích V
1
= 0,5 m
3

và khối lượng m
A
= 1,44 kg ; khí B có thể
tích V
2
= 0,25 m
3
và khối lượng m
B
= 0,464 kg. Chất khí B có thể đi qua tấm chắn còn
chất khí A không qua được.
HBT. 1-9
A
V
1
B
V
2

Bài tập 1.10
Một bóng đèn điện có thể tích phần hình cầu V
A
= 90 cm
3
, phần hình trụ V
B
=
15 cm
3
. Trong bóng đèn chứa khí N

2
(HBT.1-10). Độ chân không trong bóng đèn khi
nhiệt độ trung bình t
1
= 25
0
C và áp suất khí trời p
0
= 760 mmHg là p
CK
= 200 mmHg.
Khi đóng điện và đạt đến chế độ ổn định thì phần hình cầu của đèn có nhiệt độ t
2A
=
160
0
C, còn phần hình trụ có nhiệt độ t
2B
= 70
0
C.
Coi N
2
là khí lý thưởng. Tính áp suất trong bóng đèn ở chế độ ổn định p
2
?






HBT. 1-10




V
A
t
A2
V
B
t
B2
PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com