Issiqlik jarayonlarining qaytmasligi. Termodinamika qonunlari 10 - sinf - Физика - Презентации

Информация о документе

Цена	4000UZS
Размер	576.5KB
Покупки	0
Дата загрузки	26 Апрель 2022
Расширение	ppt
Раздел	Презентации
Предмет	Физика

Issiqlik jarayonlarining qaytmasligi. Termodinamika qonunlari 10 - sinf

Купить

10-sinf fizika darsligi asosida 27-mavzu: Issiqlik jarayonlarining qaytmasligi. Termodinamika qonunlari

Termodinamik jarayonda sistema boshlang‘ich holatdan oraliq holatlar orqali oxirgi holatga o‘tadi. Bu o‘tish qaytar va qaytmas bo‘lishi mumkin. Qaytar jarayon deb, sistema biror holatga o‘tganda oxirgi holatdan boshlang‘ich holatga o‘sha oraliq holatlar orqali teskari ketma-ketlikda o‘tishiga aytiladi. Masalan, ishqalanishsiz bo‘ladigan barcha sof mexanik jarayonlar qaytar jarayonga misol bo‘ladi.

Jumladan, uzun ilgakka osilgan og‘ir mayatnikning tebranishi qaytar jarayonga yaqin bo‘ladi. Bu holda kinetik energiya amalda to‘la potensial energiyaga aylanadi. Shuningdek, teskarisi ham o‘rinli. Muhitning qarshiligi kichik bo‘lganligi sababli tebranish amplitudasi sekin kamayadi va tebranish jarayoni uzoq davom etadi. Ma’lum qarshilikka uchraydigan yoki issiq jismdan sovuq jismga issiqlik uzatish bilan ro‘y beradigan har qanday jarayon qaytmas bo‘ladi.

Amalda barcha real jarayonlar qaytmas jarayonlardir. Yuqoridagi keltirilgan mayatnik misolidagi jarayon ham qaytmasdir, chunki ishqalanishni yo‘qotib bo‘lmaydi. Shu sababli mexanik energiyaning bir qismi hamma vaqt issiqlikka aylanadi va qaytmas bo‘lib atrof-muhitga sochilib ketadi, demak, atrofdagi jismlarda o‘zgarish sodir bo‘ladi, shuning uchun jarayon qaytmas deyiladi. Shuningdek, issiq jismdan sovuq jismga issiqlik miqdorining uzatilish jarayoni ham qaytmas jarayonlarga misol bo‘la oladi. Umuman, tabiatda qaytar jarayonlar mavjud emas. Real jarayonlarning hammasi qaytmasdir.

Qaytar jarayonlar ideallashtirilgan tushunchadir. Ichki energiya. Termodinamik sistema ko‘plab molekulalar va atomlardan tashkil topganligi sizga ma’lum. U ichki energiyaga ega, ya’ni molekulalar doimo harakatda bo‘lganligi uchun kinetik energiyaga ega. Shu bilan birga modda molekulalari orasida o‘zaro ta’sir kuchi bo‘lganligi sababli molekulalar o‘zaro ta’sir potensial energiyasiga ega bo‘ladi. Termodinamik sistemaning ichki energiyasi deb, uning barcha moleku lalarining tartibsiz harakat kinetik energiyalari va ularning o‘zaro ta’sir potensial energiyalarining yig‘indisiga aytiladi.

Jismning ichki energiyasini mexanik energiya bilan almashtirmaslik kerak, chunki mexanik energiya jismning boshqa jismlarga nisbatan harakatiga va joylashuviga bog‘liq bo‘lsa, shu jismning ichki energiyasi jismni tashkil etuvchi zarralarning harakatiga va bir-biriga nisbatan joylashuviga bog‘liqdir. Ichki energiya termodinamik sistemaning bir qiymatli funksiyasidir, ya’ni sistemaning har bir holatiga ichki energiyaning aniq bir qiymati to‘g‘ri kelib, u sistema bu holatga qanday qilib kelib qolganiga mutlaqo bog‘liq emas. Agar gaz qizitilsa, molekula va atomlarning tezliklari ham ortadi. Bu esa ichki energiyaning ortishiga olib keladi.

Agar bosim yoki solishtirma hajm o‘zgartirilsa, bu ham ichki energiyaning o‘zgarishiga olib keladi, chunki molekulalar orasidagi masofa o‘zgaradi. Demak, ularning o‘zaro ta’sir potensial energiyalari ham o‘zgaradi. Odatda, sistemaning ichki energiyasi T = 0 K da nolga teng deb hisoblanadi, lekin bu muhim ahamiyatga ega emas. Chunki sistema bir holatdan ikkinchisiga o‘tganda ichki energiyaning o‘zgarishi Δ U ahamiyatga ega bo‘ladi. Termodinamikaning birinchi qonuni. Buning uchun qizdirilayotgan choynak misolini ko‘raylik. Choynak olayotgan issiqlik miqdori Q ichidagi suvning qizishiga, ya’ni suvning ichki energiyasi ortishiga Δ U va suv bug‘lari choynak qopqog‘ini ko‘targanda tashqi kuchlarga qarshi (qopqoqning og‘irlik kuchi) bajariladigan A ishga sarfl anadi.

Bu jarayon uchun energiyaning saqlanish va aylanish qonuni Q = Δ U + A (6.1) ko‘rinishga ega bo‘ladi. Bu termodinamikaning birinchi qonunining matematik ko‘rinishidir. Termodinamik sistemaga beriladigan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini orttirishi va tashqi kuchlarga qarshi bajargan ishning yig‘indisiga teng. Agar sistemaga issiqlik miqdori berilayotgan bo‘lsa, Q musbat, agar sistemadan issiqlik miqdori olinayotgan bo‘lsa, Q manfi y ishora bilan olinadi. Shuningdek, agar sistema tashqi kuchlarga qarshi ish bajarayotgan bo‘lsa, A ish musbat, tashqi kuchlar sistema ustida ish bajarayotgan bo‘lsa, A ish manfi y bo‘ladi.

Termodinamikaning birinchi qonuni birinchi tur abadiy dvigatel (lotincha “perpetuum mobile”) yasash mumkin emasligini ko‘rsatadi. Birinchi tur “perpetuum mobile”ga asosan teng miqdorda energiya sarfl amasdan ish bajara oladigan mashina qurish haqida fi kr yuritiladi. Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni bo‘lgan termodinamikaning birinchi qonunida esa tabiatda ro‘y beradigan barcha jarayonlarda energiya o‘z-o‘zidan paydo bo‘lmaydi va yo‘qolmaydi, faqat bir ko‘rinishdan boshqasiga aylanishi mumkin, deb qayd etiladi. Termodinamikaning birinchi qonuni quyidagicha ham ta’riflanadi:

Sistema bir holatdan ikkinchi holatga o‘tganda ichki energiyaning o‘zgarishi tashqi kuchlarning ishi (A') va sistemaga berilgan issiqlik miqdori (Q) ning yig‘indisiga teng: Δ U = Q + A'. (6.2) Termodinamikaning birinchi qonuni energiyaning saqlanish va aylanish qonunini ifodalasa-da, termodinamik jarayonning ro‘y berish yo‘nalishini ko‘rsata olmaydi. Misol uchun birinchi qonun, issiqlik miqdorining issiq jismdan sovuq jismga o‘tish imkoniyati qanday bo‘lsa, sovuq jismdan issiq jismga o‘tish imkoniyati ham shunday deb ko‘rsatadi. Aslida esa “Tabiatda o‘z-o‘zidan qanday jarayonlar ro‘y berishi mumkinˮ, degan savol tug‘iladi.

Bunga termodinamikaning ikkinchi qonuni javob beradi. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Bu qonun ta’rifi ning bir nechta shakllari mavjud bo‘lib, ularning eng soddasi Klauzius ta’rifini keltiramiz. Issiqlik o‘z-o‘zidan past temperaturali jismdan yuqori temperaturali jismga o‘tmaydi. Amalda cheksiz katta bo‘lgan okean suvlaridagi issiqlik o‘z-o‘zidan temperaturasi suvnikidan pastroq bo‘lgan jismgagina o‘tishi mumkin. Issiqlikni temperaturasi past jismdan temperaturasi yuqori jismga o‘tkazish uchun qo‘shimcha ish bajarish kerak. Shu bilan birga, issiqlik miqdori ishga to‘la aylanmay, uning bir qismi atrof- muhitni qizdirishga sarfl anadi.

Shu nuqtayi nazardan ikkinchi qonunning Plankning quyidagi ta’rifi ham e’tiborga molik: tabiatda issiqlik miqdori to‘laligicha ishga aylanadigan jarayon bo‘lishi mumkin emas. Issiqlik ishga aylanishi uchun isitkich va sovitkich bo‘lishi kerak. Barcha issiqlik mashinalarida isitkichdan sovitkichga beriladigan energiyaning bir qismigina foydali ishga aylanadi. Unda issiqlik mashinalarining FIK qanday kattaliklarga bog‘liq va uni oshirish uchun nima qilmoq kerak degan savol tug‘iladi.

Bu savolga termodinamikaning ikkinchi qonunning Karno ta’rifi javob beradi: ideal issiqlik mashinasining foydali ish koeffi tsiyenti issiqlik beruvchi va issiqlik oluvchilarning temperaturalari farqi bilangina aniqlanadi. Termodinamika qonunlari amalda qanday issiqlik mashinalari yasash mumkinligi va ularning FIKni orttirish uchun nimalarga e’tibor berish zarurligi haqida yo‘llanma beradi. Ikkinchi tur “perpetuum mobile”. Ikkinchi tur “perpetuum mobile”okean suvlaridagi ulkan miqdordagi energiyadan ish bajarmasdan foydalanish mumkin degan g‘oyaga asoslangan.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni esa issiqlik miqdori faqat issiq jismdan sovuq jismga o‘z-o‘zidan o‘tishi mumkin, teskarisi uchun esa qo‘shimcha ish bajarish zarur deb ta’kidlaydi. Bu esa ikkinchi tur “perpetuum mobile”ni yasash mumkin emasligini ko‘rsatadi. Agar ikkinchi tur “perpetuum mobile”ni yasash mumkin bo‘lganda edi insoniyat juda ulkan energiya manbayiga ega bo‘lardi.

Okeanlarda mavjud 10 21 kg suvning temperaturasini 1 °C ga pasaytirishga erishilsa, bu 10 24 J issiqlik miqdori ajratib olishga imkon beradi. Shuncha energiya beruvchi ko‘mirni temir yo‘l sostaviga yuklasak, uning uzunligi 10 10 km ni tashkil etadi. Bu esa qariyib Quyosh sistemasining diametriga teng masofadir.

Купить