Termodinamikaning I-II qonuni va uning tadbiqlari - Физика - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	1.0MB
Покупки	0
Дата загрузки	23 Сентябрь 2019
Расширение	ppt
Раздел	Презентации
Предмет	Физика

Termodinamikaning I-II qonuni va uning tadbiqlari

Купить

REJA: 1.KIRISH. 2.TERMODINAMIKANING I-QONUNI. 3.TERMODINAMIKANING I-QONUNINING IZOJARAYONLARGA TADBIQI. 4. ADIABATIK JARAYON. 5. QAYTAR, QAYTMAS VA AYLANMA JARAYONLAR. 6. ISSIQLIK DVIGATELLARI VA SOVUTKICH MASHINALAR. 7. TERMODINAMIKANING II-QONUNI. 8 IDEAL GAZ UCHUN KARNO SIKLI VA UNING F.I.K. 9. TERMODINAMIKANING II-QONUNINING STATISTIK MAONOSI 10. XULOSA. Termodinamikaning I-II qonuni va uning tadbiqlari .

 Termodinamikaning birinchi bosh qonunini idishdagi gaz misolida ko’rib o’taylik. Bizga silindr shaklidagi idishda porshen ostida gaz berilgan bo’lsin. Porshen idish ichida erkin хarakatlanishi mumkin. Agar idishni temperaturasi yuqori bo’lgan isitgich ustiga qo’ysak, gaz isitgichdan ma’lum miqdorda issiqlik olishi natijasida temperaturasi ortadi. Temperaturani ortishi ichki energiyani  U miqdorga ortishiga olib keladi. Gazni dastlabki temperaturasi T 1 bo’lsa, gaz ichki energiyasini U 1 deyish mumkin. Gaz isitgichga qo’yilgandan keyin temperaturasi T 2 ga ko’tarilib, ichki energiyasi U 2 bo’lib qoldi. Ichki energiyani o’zgarishi dU=U 2 -U 1 bo’ladi. Jismning boshqa jismlarga berayotgan yoki ulardan olayotgan energiya miqdoriga qarab, ichki energiyasining o’zgarishini aniqlash mumkin. Ma

 A =   U =  (U 2  U 1 ) = U 1  U 2 .  Gazga issiqlik miqdori berilsa, gazni ichki energiyasi ortishidan tashqari gaz issiqlikdan kengayib, tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishi mumkin, ya’ni porshen dh balandlikka ko’tarilib, gaz dA ish bajaradi. Bunda gazga berilgan dQ issiqlik miqdori gazni ichki energiyasini ortishiga va ish bajarishga sarflanadi:  dQ = dU + dA (1)  Ushbu matematik ifoda termodinamikaning 1-bosh qonunini ifodalaydi. Bu qonun tabiatning asosiy qonunlaridan bo’lib, termodinamik jarayonlarda energiyaning saqlanish qonunini ifodalaydi.

 Isitgichdan sistemaga uzatilgan issiqlik miqdori sistemaning ichki energiyasini oshirishga va tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishga sarf bo’ladi.  Lekin termodinamikaning 1-qonunining (1) ifodasidan sistemaga issiqlik berilganda doim sistema ichki energiyasi ortadi degan хulosa kelib chiqmasligi kerak. Masalan, sistemaga issiqlik  berilishiga qaramasdan uni ichki energiyasi kamayishi, yaoni U 2 < U 1 bo’lishi mumkin. Bunday holda (1) ga asosan dA < dQ bo’lib, ish sistema  olayotgan issiqlik miqdori va sistemaning ichki energiyasini kamayishi hisobiga bajariladi. Ichki energiyani kamayishi U 1  U 2 =  dU ga teng bo’ladi. Gazni tashqi kuchlarga qarshi bajarayotgan ishi va unga tashqaridan berilgan issiqlik miqdori musbat hisoblanadi.

 Agar aksincha bo’lsa, ular manfiy ishora bilan olinadi.  Gaz ichki energiyasini unga taqshqaridan issiqlik miqdori berish va gaz ustida ish bajarish bilan o’zgatirish mumkin. Bunda gaz ichki energiyasini o’zgartishi gazga berilgan issiqlik miqdori bilan gaz ustida tashqi kuchlar bajargan ishning yiьindisiga teng bo’ladi.  U 2 - U 1 = dQ + dA ( 2 )  ( 2 ) formuladan ( 2 ) formula kelib chiqishi uchun ish ishorasini manfiy olish kerak. CHunki, bunda tashqi kuchlar gaz ustida ish bajaradi.

 Termodinamikaning 1-qonuni birinchi tur abadiy dvigatel yasash yo’lidagi urinishlarga chek qo’ydi. Birinchi tur abadiy dvigatel shunday dvigatelki, u bir marta berilgan energiya hisobiga uzoq vaqt ish bajaradi. Lekin termodinamikaning 1-qonunga ko’ra sistemaga berilgan issiqlik miqdoridan ortiqcha ish bajarib bo’lmaydi, chunki sistemaning ichki energiyasi o’zgarmasdan qolishi kerak. Bundan  U = 0 bo’lsa, (1) ifodadan dQ = dA bo’lishi kelib chiqadi. Demak, dvigatel bajargan ish hech qachon unga berilgan issiqlik miqdoridan katta bo’lmaydi degan хulosa kelib chiqadi.  Termodinamikaning 1-qonunini ideal gazlardagi sodir bo’luvchi izotermik, izobarik va izoхorik jarayonlarda qanday bajarilishini ko’rib o’taylik.

 1. Izotermik jarayon.  Gaz izotermik kengayganda yoki siqilganda uning temperaturasi (T = const) o’zgarmagani uchun gazni ichki energiyasi ham o’zgarmaydi va termodinamikaning 1-qonuni quyidagi ko’rinishni oladi:  dQ=dA. (3)  Demak, izotermik jarayonda gazga berilgan issiqlik miqdori to’liьicha meхanik ish bajarishga sarflanadi. Biz yuqorida gazni izotermik kengayishda bajargan ishi:  A = (4)  ko’rinishda bo’lishini ko’rib o’tgan edik. Izotermik jarayonda bajarilgan ishni bosimning o’zgarishi orqali ham ifodalash mumkin. Buning uchun T = const bo’lganda:1 2 ln V V RT M m

 bo’lishini hisobga olib, (4)ni  A= (5)  ko’rinishda yozish mumkin.  2. Izobarik jarayon.  Bosim o’zgarmas (r=const) bo’lganda gazga berilgan issiqlik miqdori uning temperaturasini T 1 dan T 2 gacha ortishiga, hajmini V 1 dan V 2 gacha kengayishiga olib keladi. Bunday jarayonda bajarilgan ishni х isoblash uchun gaz h olat tenglamasini hajm va temperatura bo’yicha differensiallaymiz. 21 1 2 P P VV  21 ln P P RT M m 21 ln P P RT M m

 (6)  ko’rinishdagi formula bilan aniqlanadi.  Demak, izobarik jarayonda bajarilgan ish gaz hajmi yoki temperaturasini o’zgarishi orqali aniqlanishi mumkin. Agar х ususiy holda m/M = 1, T 2  T 1 = 1 K bo’lsa, bajarilgan ish unversal gaz doimiysiga teng bo’ladi, yaoni A = R bo’ladi. Demak, bir molp gazni o’zgarmas bosimda temperaturasini 1K ga oshirilgandagi ish miqdoriga teng bo’lgan kattalik universal gaz doimiysi deyiladi. Izobarik jarayonda bajarilgan ish rasmda ko’rsatilgan shtri х langan to’g’ri to’rt burchakning yuzasiga teng.  Izobarik jarayonda gazga berilgan issiqlik miqdori sistema ichki energiyasini oshirishga va me х anik ish bajarishga sarflanadi, ya’ni       2 1 12V V T T R M m dV P A

 Izobarik jarayonda gazga berilgan issiqlik miqdori sistema ichki energiyasini oshirishga va me х anik ish bajarishga sarflanadi, ya’ni  dQ = dU + rdV (7)  Bu ifodani integrallab, ichki energiyani o’zgarishini va bajarilgan to’liq ishni х isoblaymiz:  Q = U 2  U 1 + r(V 2  V 1 ) = (U 2 + rV 2 )  ( U 1 + rV 1 ) (8) 

 Р 1 2 V 1 V 2 V 1 - расм.

 N = U + rV ( 9 )  kattalik holat funksiyasi bo’lib, u entalppiya deb ataladi. (9)ni хisobga olsak, (8) quyidagi ko’rinishda yoziladi.  Q = H 2  H 1 (1 0 )  Demak, izobarik jarayonda ideal gazga berilgan issiqlik miqdori etalppiyaning o’zgarishi bilan aniqlanadi. SHuning uchun N ni baozan energiya jamьarmasi yoki issiqlik saqlami deb ham ataladi. (8) formulada U = iRT/2 va RV = RT ekanini хisobga olib, uni quyidagi ko’rinishda yozish mumkin:  (1 1 )T R R l RT RT i н           2 2

Р V 1 V = const V 2 - расм.

 Agar gazga o’zgarmas hajm (V = const) sharoitida issiqlik miqdori berilsa, uning bosimi va temperaturasi ortadi. Aksincha, sistema issiqlik miqdori yo’qotsa, uning temperaturasi va bosimi kamayadi. Izo х orik jarayon grafigi RV diagrammada bosim o’qiga parallel to’ ь ri chiziqdan iborat bo’ladi. (2-rasm) Izo х orik jarayonda gazning hajmi o’zgarmagani uchun unga berilgan issiqlik miqdori to’lig’icha gazni ichki energiyasini o’zgarishiga teng bo’ladi.  dQ = dU  Demak, izo х orik jarayonda gazdan olingan issiqlik miqdori uning ichki energisini kamayishiga, unga berilgan issiqlik miqdori esa uning ichki energiyasini oshishiga miqdor jihatdan teng bo’ladi.

 Adiabatik j ara yo n. Adiabata tenglamasi.  Tashqi muhit bilan issiqlik almashmasdan sodir bo’ladigan jarayonga adiabatik jarayon deyiladi. Adiabatik jarayonda sistema tashqaridan hech qanday issiqlik miqdori olmaydi va tashqariga ham hech qanday issiqlik miqdori bermaydi. SHuning uchun adiabatik jarayon uchun termodinamikaning 1-qonuni quyidagi ko’rinishda bo’ladi:  dU + dA = 0

 Adiabatik jarayonni amalga oshirish uchun gaz qamalgan idishni tashqi muhitdan х imoyalash kerak. Buning uchun idish issiqlik va yoru ь lik o’tkazmaydigan material bilan o’raladi. Bunday idishdagi gaz ustida ish bajarilsa, bu ish to’li ь icha gazni ichki energiyasiga aylanadi. Lekin gazni hajmini keskin o’zgartirsak, gaz qamalgan oddiy idishda ham adiabatik jarayonni amalga oshirish mumkin. Masalan, porshen bilan gazni keskin qissak, tashqi kuch bajargan ish to’l ь icha gaz ichki energiyasini oshishiga sarflanadi. Bunda issiqlik tashqi muhitga chiqib ulgurmaydi. Gaz hajmini keskin oshirsak ham adiabatik jarayon yuz beradi. Natijada gazni ichki energiyasi kamayib, gaz soviydi.

 Bunday holda bajarilgan ish gazni ichki energiyasini kamayishiga teng bo’ladi:  dA =  dU (13)  Formuladagi minus ishora gazni ichki energiyasini kamayayotganini bildiradi.  Ish va ichki energiya ifodalarini х isobga olib, (15.29) formuladan temperaturani o’zgarishini topamiz:  pdV =  CvdT  Bundan  dT = r dV (14)  munosabat х osil bo’ladi.

 Adiabatik jarayon formulasini keltirib chiqarish uchun gaz holat tenglamasini r, V, T o’zgaruvchilar bo’yicha differensiyalaymiz.   rdV + Vdr = RdT  dT ni o’rniga uni yuqoridagi (14) ifodasini qo’yamiz:  rdV + Vdr = rdV  yo ki  rdV + Vdr = 0 (15)  ifodani hosil qilamiz.Cv R       VC R 1

 Bundagi  e kanini e otiborga olsak, (15.) munosabatni   rdV + Vdr = 0  ko’rinishda yozish mumkin. Bu ifodani rV ga taqsimlaymiz  YUqoridagi tenglama lnr . V  funksiyaning differensialidir. SHuning uchun uni  d ln(r . V  )=0  ko’rinishda yozish mumkin.          ii Ri RRi Cv R„v C R V 2 22 1 0р  Vd VdV 

 Bu munosabatdan adiabatik jarayonda bosim bilan х ajm orasidagi bo ь lanishni topamiz.  rV  = const (16)  Bu tenglik Puasson tenglamasi yoki adiabata tenglamasi deyiladi.  1-rasmda adiabata va izoterma chiziqlari o’zaro solishtirilgan. Ko’rinib turibdiki, adiabata chizi ь i izotermaga qaraganda tikroq, chunki adiabata ko’rsatkichi  >1. Adiabatik jarayonda ish sistemaning boshlan ь ich va o х irgi ichki energiyalarining ayirmasiga teng bo’ladi.  A = -  2 1 )( 2 2121U U TTRi UUdU

Izoterma Adiabata Р V 1 V 2 V 3 -ras m .

 Adiabatik jarayonda bajarilgan ish sistemaning boshlan ь ich va o х irgi holatlari orqali topiladi va jarayonni o’tish yo’liga bog’liq emas. Adiabatik jarayonda bajarilgan ish adiabata chizi ь i bilan chegaralangan yuzaga teng. Adiabatik jarayonda bajarilgan ish izotermik jarayonda bajarilgan ishdan doimo kichik. CHunki adiabatik kengayish vaqtida sistema tashqi muhitdan issiqlik olmay kengayadi. Izotermik kengayish vaqtida sistema temperaturasini doimiy saqlash uchun tashqi jismlardan issiqlik miqdori olib turadi. Gaz izotermik siqilganda me х anik ishdan hosil bo’lgan energiyani tashqi muhitga uzatadi. SHuning uchun izotermik sistema bilan tashqi muhit orasida ya х shi issiqlik o’tkazuvchanlik sharoiti bo’lishi kerak. Adiabatik jarayonda esa aksincha, sistema muhit bilan butunlay issiq

 Termodinamikaning II - qonuni.  Agar biror jarayonga termodinamik nuqtai nazardan qarasak, uni qanday moddadan tashkil etganligi bizni qiziqtirmaydi, balki uni holatini х arakterlovchi parametrlarini bilish muhimdir.  Sistema holatini aniqlaydigan va tashqi sabablar taosirida o’zgarishi mumkin bo’lgan kattaliklar parametrlar deyiladi.  Sistemaning parametrlari sistemaning faza soniga bo ь liq. Faza deb, kimyoviy tarkibi, tuzilishi va holati bir х il bo’lgan va maolum sirt bilan chegaralangan jismga (sistemaga) aytiladi. Masalan, suv maolum bir temperaturada uchta fazada bo’lishi mumkin: suyuq, suvni ichidagi muz parchalari va uning ustidagi suv bug’i.

 Agar muz ham, suv bu ь i ham bo’lmasa, yaoni sistema faqat suvdan iborat bo’lsa, sistema bir fazali bo’ladi. Maolum bir ideal gaz ham bir fazali sistemadir.Uning holati uchta parametr: hajm V, bosim R va temperatura T orqali to’liq bir qiymatli ravishda aniqlanadi.  Agar sistema bir necha holatlarda bo’lib, yana boshlan ь ich holatiga qaytib kelsa, bunday prosessga aylanma prosess yoki sikl deyiladi.  Diagrammada bunday prosess yopiq egri chiziq bilan ifodalanadi. Masalan, gaz kengayib 1-holatdan 2 -holatga o’tishi va so’ngra qisish natijasida u yana 1-holatiga qaytib kelishi mumkin. Gazni kengayish vaqtida bajargan ishi musbat, siqilishda bajargan ishi esa manfiy hisoblalandi (chunki dV<0)

 Aylanma jarayonda bajarilgan ish egri chiziq bilan chegaralangan yuza bilan aniqlanadi (4-rasm). Agar sikl soat strelkasi yo’nalishida yuz bersa, to’g’ri sikl (4(a)-rasm). unga teskari yo’nalishda yuz bersa, teskari sikl (4(b)-rasm) deyiladi.  2.Issiqlik dvigatellari va sovutgich mashinalar.  To’g’ri sikl tashqaridan davriy ravishda issiqlik olib ishlaydigan issiqlik mashinalarida (.4(a)-rasm), teskari sikl esa tashqi ish hisobiga ishlaydigan sovitgich mashinalarida (4(b)-rasm) kuzatiladi. Isitgichdan olingan Q 1 - Q 2 issiqlik hisobiga to’g’ri sikl bilan ish bajaradigan qurilmaga issiqlik mashinasi deyiladi. Aylanma jarayonda sistema dastlabki holatiga qaytib kelgani uchun uni to’liq energiyasining o’zgarishi nolga teng.

Р 1 А V 1 а). 2 V 2 Р 1 -А V 1 б). 2 V 2 4-расм.

 SHuning uchun termodinamikaning I - qonuni  Q =  U + A = A (16.1)  ko’rinishda yoziladi. Ammo aylanma jarayonda sistema issiqlik olishi va berishi mumkin bo’lani uchun  Q = Q 1  Q 2  bo’ladi. Bu erda:  Q 1 - sistemaning tashqaridan olgan issiqlik miqdori.  Q 2 - sistemaning tashqariga bergan issiqlik miqdori.

 Isitgichdan olingan Q 1 issiqlik miqdorining qancha qismi A ishga aylanganini bilish amaliy ahamiyatga egadir. SHuning uchun foydali ish koeffisienti (f.i.k.) tushunchasi kiritiladi.  Issiqlik mashinasining f.i.k.  (16.2)  formula bilan aniqlanadi. 1 2 1 21 1Q Q 1 Q Q - Q     Q А 

T 1 Issiqlik mashinasi T 2 Q 1 Q 2 а). T 1 Sovutgich mashinasi T 2 Q 1 Q 2 б). 5 -rasm .

 Agar sistema jarayon davomida dastlabki holatiga qaytib kelmasa, bunday jarayonga qaytmas jarayon deyiladi. Agar to’g’ri va teskari jarayondan so’ng sistema dastlabki holatiga qaytib kelsa-yu, atrof muhitda o’zgarish yuz bersa, bu jarayon qaytmas jarayondir. Tabiatdagi real jarayonlar qaytmas jarayonlardir. Ularga ko’plab misollar keltirish mumkin. Masalan: isiqlik o’tkazuvchanlik, nurlanish, ishqalanish va boshqalar.  Qaytuvchan jarayonda sistema dastlabki holatiga qaytib keladi, atrof muhitda х ech qanday o’zgarish yuz bermaydi.

 To’g’ri va teskari yo’nalishda sodir bo’luvchi qaytuvchan jarayonda sistema bir holatdan turli yo’nalishda o’tishi va shu holatga qaytib kelishi mumkin. Qaytuvchan jarayon deb, har ikki yo’nalishda ham o’ta oladigan va dastlabki o’zining holatiga atrofdagi jismlarda hech qanday o’zgarish qilmasdan qaytadigan jarayonga aytiladi.

 Real sharoitda qaytuvchan jarayonni amalga oshirib bo’lmaydi. Lekin juda sekin sodir bo’luvchi ayrim jarayonlar qaytuvchan bo’lishi mumkin. Qaytuvchan jarayon muvozanatli jarayon hamdir. U bir necha muvozantli holatlarning to’plamidan iborat.  Termodinamik jarayonlarini tushuntirish uchun termodinamikaning 1- qonuni etarli emas. CHunki u jarayonni qanday yo’nalishda sodir bo’layotganini hisobga olmaydi.

 Termodinamikaning II-qonuni tari х iy jihatidan issiqlik mashinalarining ishini tahlil qilish natijasida yaratildi. SHuning uchun issiqlik dvigatelini ishlash jarayoni bilan bilan tanishamiz (16.2-rasm). Issiqlik dvigatellarida hamma vaqt sikl davomida T 1 temperaturali isitgichdan Q 1 issiqlik miqdori olinadi va T 2 past temperaturali sovutgichga Q 2 issiqlik miqdori berib, A = Q 1  Q 2 ish bajariladi. Issiqlik mashinasini f.i.k.  = 1 bo’lishi uchun Q 2 = 0 bo’lishi, yaoni issiqlik mashinasi faqat bitta issiqlik manbai-isitgichga ega bo’lishi va sovutgichni bo’lmasligi kerak.

 Fransuz injeneri N.Karno (1796-1832) issiqlik mashinasini ishlashi uchun albatta ikki х il temperaturali issitgich va sovutgichni bo’lishi zarurligini ko’rsatdi. Termodinamikaning II-qonuni bitta issiqlik manbai hisobiga, yaoni jismlarning sovushi hisobiga ishlovchi abadiy dvigatelni bo’lishini inkor etadi. Termodinamikaning II- qonuniga Kelpvin va Planklar quyidagicha taorif bergan:  1) Ikkinchi tur abadiy dvigatelni yaratish mumkin emas.  2) O х irgi natijasi isitgichdan olingan issiqlik miqdorini to’liq ishga aylantirib beradigan jarayonni amalga oshirib bo’lmaydi.  Sovutgich mashinasida Q 2 issiqlik miqdori temperaturasi T 1 bo’lgan jismga beriladi. Bunda T 2 < T 1 . Ma’lumki, aylanma jarayonda Q = A lekin Q = Q 2  Q 1 < 0 shartga ko’ra A < 0 ya’ni:

 Q 2  Q 1 =  A 1  yoki Q 1 = Q 2 + A  bo’ladi. Bundan ko’rinadiki, temperaturasi T 1 bo’lgan isitgichga berilgan issiqlik miqdori, temperaturasi T 2 bo’lgan sovutgichdan olingan issiqlik miqdoridan bajarilgan ish miqdori qadar katta bo’lib chiqayapti. Bu shundan dalolat beradiki, ish bajarilmasdan turib issiqlikni temperaturasi past jismdan temperaturasi yuqori jismga o’tkazib bo’lmaydi. Termodinamikani II- qonuni uchun bunday х ulosani R. Klazius bergan:  Issiqlik hech qochon o’z-o’zidan temperaturasi past jismdan temperaturasi yuqori jismga o’tmaydi.

 4. Ideal gaz uchun Karno sikli va uning f.i.k.  Karno TD ning II-qonuniga asoslanib quyidagi teoremani chiqaradi:  Sovutgich va isitgichini temperaturasi bir хil bo’lgan davriy ravishda ishlaydigan hamma issiqlik mashinalarini ichida qaytuvchan prosess bilan ishlovchi mashina eng katta f.i.k. ega bo’lib, ularning f.i.k. issitgich va sovutgichning temperaturalari bir хil bo’lganida bir - biriga teng bo’ladi va mashinani konstruksiyasi va ishchi moddaning tabiatiga bo g’ liq bo’lmaydi.

 Karno o’rgangan sikl ikkita izoterma va ikkita adiabatadan iborat. Karno siklida ishchi jism bo’lib, poroshenp ostidagi idishda joylashgan ideal gaz hizmat qilishi mumkin. 16.3-rasmda Karno sikli s х ematik ko’rsatilgan.  Gazning izotermik kengayishi 1-2, izotermik siqilishi 3-4 egri chiziq bilan, adiabatik kengayish bilan siqilish mos holda 2-3 va 4-1 egri chiziqlar bilan ko’rsatilgan.  YUqorida biz izotermik va adiabatik jarayonlarda bajarilgan ishlarni ko’rib o’tgan edik. SHu formulalardan foydalanamiz.

Р V 1 (V 2,P 2,T 1) 2 (V 2,P 2,T 1) 3 (V 2,P 2,T 1) 4 (V 2,P 2,T 1) Q 1 T 1 T 2 Q 2 6. -расм.

 Izotermik kengayish 1-2 holat va qisilishda (3- 4 holat) bajarilgan ish quyidagi formulalar bilan aniqlanar edi:   (16.3)  (16.4)  Adiabatik kengayish (2-3 х olat) va siqilishda (4-1 holat) bajarilgan ish.  (16.5)  (16.6)Q V V n RT m А   1 2 2 12  2 43 234 Q V V nRTm А     1 2 23 T T Cv m А      2 1 23 T T Cv m А   

 Sikl davomida bajarilgan ish.   A = A 12 + A 23 + A 34 + A 41 = Q 1 + A 23  Q 2  A 23 =  = Q 1 + A 23  Q 2  A 23 = Q 1  Q 2  bilan aniqlanib, miqdor jihatidan shtri х langan yuzaga teng. Karno siklining f.i.k. (16.2) formulaga ko’ra  bo’ladi.  YUqorida adiabatik jarayon uchun chiqarilgan formulaga asosan 2  3 va 4  1 adiabatalar uchun 1 21 1Q Q Q Q А    

 T 1 V 2   1 = T 2 V 3   1  T 2 V 1   1 = T 1 V 4   1  Formulalardan  (16.7)  ekanligini topamiz.  Q 1 ,Q 2 ni o’rniga (16.3) va (16.4) ifodalarni qo’yib va (16.7) dan foydalanib, quyidagini hosil qilamiz. 43 1 2 V V VV 1 2 1 1 2 1 4 3 2 1 2 1 1 2 1 T T T V V n RT m V V n RT m V V n RT m Q Q Q             

 (16.8)  (16.8) formuladan ko’rinadiki, Karno siklining f.i.k. faqat sovutgich bilan isitgichning temperaturasiga bog’liq. Uni oshirish uchun sovutgich bilan isitgichning temperaturalar farqini oshirish kerak. Masalan: T 1 = 400K va T 2 = 300K bo’lganda  = 0,25 yoki T 1 = 100K, T 2 = 50K bo’lsa:  = 0,5.  Har qanday real issiqlik mashinasining f.i.k. ishqalanish va issiqlikning isrofi bo’lgani uchun Karno siklning f.i.k. dan kichik.  Karno teoremasi temperaturaninng termodinamik shkalasini yaratishga asos bo’ldi. (16.8) formulani chap va o’ng tomonlarini solishtirsak.  T 2 /T 1 = Q 2 /Q 1 (16.9)1 21 1 21 T TT Q QQ   

 kelib chiqadi. Demak T 1 va T 2 temperaturali ikkita jism temperaturasini solishtirish uchun ularda Karno siklini amalga oshirish kerak. Bunda bir jism sovutgich, ikkinchisi isitgich rolini o’ynaydi. (16.9) formuladan ko’rinadiki, jismlar temperaturalarining nisbati sovutgichga berilgan issiqlik miqdorini isitgichdan olingan issiqlik miqdoriga nisbatiga teng. Bunday yo’l bilan aniqlangan temperatura, termometrning ishchi moddasining turiga bog’liq emas.  5. Entropiya. Ideal gaz entropiyasi.  Karno siklining f.i.k formulasidan 1 21 1 21T T T Q Q Q     

 Q 1 /T 1  Q 2 /T 2 = 0 ekanligi kelib chiqadi. Bu erda Q 2 ishchi jismning sovutgichga bergan issiqlik miqdori, shuning uchun u manfiy. Buni х isobga olsak, yuqoridagi ifoda  Q 1 /T 1 + Q 2 /T 2 = 0 (16.10)  ko’rinishini oladi. Bu erda Q/T nisbatga keltirilgan issiqlik miqdori deyiladi. Demak, Karno sikli uchun keltirilgan issiqlik miqdorlarining summasi nolga teng. Aniq nazariy х isoblashlar shuni ko’rsatadiki, har qanday qaytuvchan jarayonlar uchun keltirilgan issiqlik miqdorlarini summasi nolga teng. SHuning uchun (16.10) formulani umumiy holda

 (16.11)  ko’rinishda yozish mumkin.  Berk kontur bo’yicha olingan integralning nolga tengligidan integral ostidagi ifoda sistema holatini belgilaydigan qandaydir funksiyaning to’liq differensiali bo’lib, u faqat sistema holati bilan aniqlanib, sistemani bu holatga qanday yo’llar bilan kelganiga bog’liq emas.  dQ/T - differensial sistemaning holat funksiyasi yoki entropiya deyiladi va S bilan belgilanadi.  Qaytuvchan jarayonlar uchun entropiyaning o’zgarishi nolga teng.   S = 0 (16.12)  Qaytmas jarayon vaqtida sistemaning entropiyasi hamma vaqt ortadi.   S > 0 (16.13)  0 T dQ

 YUqoridagi (16.12) va (16.13) formulalar faqat yopiq sistemalar uchungina to’g’ridir. Agar sistema tashqi muhit bilan issiqlik almashayotgan bo’lsa, uning entropiyasi turlicha bo’lishi mumkin. (16.12) va (16.13) munosabatni birlashtirib   S  0 (16.14)  ko’rinishda yozish mumkin.  (16.14) ifodaga Klazius tengsizligi deyiladi. (16.14) dan ko’rinadiki, berk sistemada entropiya o’sishi (qaytmas jarayonlarda) yoki o’zgarmasdan qolishi mumkin (qaytuvchan jarayonlarda).  Agar sistema muvozanatli I-holatdan 2- holatga o’tayotgan bo’lsa, entropiyaning o’zgarishi (16.11) ga ko’ra

 (16.15)  bo’ladi.  Ideal gaz uchun entropiyaning o’zgarishini ko’raylik. Ma’lumki,  bo’lgani uchun entropiyaning o’zgarishi (16.15) formulaga ko’ra,     2 1 2 11221 Т ddU TdQ SSS dT C m dU V   V dV RT m d            2 1 2 1 1221 T T V Vv V dV R m T dT C m S S S  

 yoki  (16.16)  bo’ladi.  Ideal gazda entropiyaning o’zgarishi uning I-holatdan 2-holatga qanday jarayonlar orqali o’tishiga bog’liq emas.  Adiabatik jarayon vaqtida entropiya o’zgarmaydi  S = 0, chunki dQ = 0. SHuning uchun adiabatik jarayoni izoentropik jarayon ham deyiladi. (16.16) formulaga ko’ra izotermik jarayonda (T 1 = T 2 )             1 2 22 1221 V V n R T T n C M m S S S V  

 izoхorik jarayonda (V 1 = V 2 )  bo’ladi.  Real jarayonlarlar qaytmas bo ’ lgani uchun berk sistemadagi jarayonlarlar entropiyani oshishiga olib keladi deyish mumkin .  Buni entropiyaning o’sish prinsipi deb ham yuritiladi. Bu prinsipdan TDning boshqa taorifi kelib chiqadi: 1 2V V n R m S     1 2 T T n C m S v   

 Makroskopik sistemalarda faqat entropiyaning oshishiga olib keladigan jarayonlarni bo’lishi mumkin.  Baozi hollarda sistemaning ayni holati uchun entropiyani miqdorini bilish talab qilinadi. Bunday hollarda TDning uchinchi bosh qonuni deb ataluvchi Nernst teoremasidan foydaliniladi. Bu teoremaga asosan, har qanday jismning absalyut temperaturasi nolpga yaqinlashganda uning entropiyasi ham nolpga aylanadi.  SHuning uchun maolum temperaturada sistema entropiyasini hisoblashda quyi chegara sifatida T = 0 K dagi holat olinadi.0 lim 0  ST

 Termodinamikaning 2-qonunini statistik maonosi.  Х I Х asrni o’rtalariga kelib termodinamika shu narsani isbot qildiki, tabiatdagi jarayonlar qaytmas jarayonlarlardir, issiqlik temperaturasi yuqori bo’lgan jismdan temperaturasi past bo’lgan jismga muntazam o’tib turishi natijasida butun Koinotni entropiyasi ortib boradi, jismlarning temperaturasini tenglashishi, issiqlik muvozanatiga olib keladi. Natijada tabiatdagi har qanday jarayonlarlar to’ х taydi. YA’ni, Koinotda issiqlik holakati yuz beradi. SHunday bo’lishi mumkinmi?

 Biz ko’rdikki, entropiya faqat yopiq sistemada vaqt o’tishi bilan ortishi mumkin, ochiq sistemada esa uni o’zgarishi nolga teng. Sistemamiz, yaoni Koinot vaqt nuqtai nazardan ham, fazo nuqtai nazardan ham cheksizdir. Demak, Koinot yopiq sistema emas. SHuning uchun TDni II-qonunini tadbiq etib bo’lmaydi. U yopiq sistema uchun to’g’ridir.  Entropiyaning fizik maonosini sistema holatini termodinamik ehtimolligi bilan bog’lagan holda Bolpsman ochib berdi. Uning ko’rsatishicha sistema holatining termodinamik e х timolligi W makroskopik sistemaning maolum holatga olib kelish usullarining sonidir, yoki boshqacha aytganda maolum makroholatni amalga oshirish uchun zarur bo’lgan mikroholatlar soniga teng.

 Bolsmanning aniqlashicha, sistemaning entropiyasi sistemaning termodinamik e х timolligining logarifimiga to’g’ri proporsionaldir:  S = k ln w  bu erda, k – Bol’sman doimiysi. Demak, Bol’smanning ko’rsatishicha, entropiya sistemaning ma’lum makroholatni amalga oshirish uchun kerak bo’lgan mikroholatlar sonining logarifmiga teng.  Entropiya-termodinamik sistema holat e х timolligining o’lchovidir. Bolpsman formulasidan entropiyaning quyidagi statistik maonosi kelib chiqadi:

 Entropiya sistema tartibsizlik darajasining o’lchovidir. Haqiqatdan ham makroholatni amalga oshishida mikroholatlar qancha ko’p bo’lsa, entropiya shuncha katta bo’ladi.  YOpiq sistemadagi jarayonlar mikroholatlarning o’sish yo’nalishida, yoki boshqacha qilib aytganda sistemani ehtimolligi maksimal bo’lgan holatga erishguncha, jarayonlar ehtimolligi kam holatdan, ehtimolligi katta bo’lgan holat yo’nalishida sodir bo’ladi.  TD ning II-qonunining statistik maonosi shundan iboratki, berk sistemada yuz beruvchi qaytuvchan jarayonlar vaqtida sistemaning holat ehtimolligi ortadi, qaytuvchan jarayonlar vaqtida esa o’zgarishsiz qoladi.

Foydalanilgan adabiyotlar:  1 Akademik litseylar uchun “FIZIKA” (1-qism Tursunmetov)  2 “Umumiy fizika” (FRISH 2-tom)  3 Akademik litsey va kasb – hunar kollejlari uchun  FIZIKA ( G’aniev 1-qism)  4 “Umumiy fizika kursi” ( Shahmaev)  5 M.Ismoilov. Oliy o’quv yurtiga kiruvchilar uchun,  SPRAVOCHNIK.”  6 M.S. YUnusov. “Oliy o’quv yurtiga kiruvchilar uchun, SPRAVOCHNIK.”

Купить