ssiqlik sigʻimidan foydalangan holda quyidagi formula yordamida yutilgan yoki ajralgan issiqlikni topishimiz mumkin. Aytaylik, bizda \[250\,\text{ml}\] issiq choy bor, uni ichishdan oldin sovitishni xohlaymiz. Choy hozir \[370\,\text K\] haroratda, biz uni \[350\,\text K\] gacha sovitmoqchimiz. Choyni sovitish uchun choydan atrof-muhitga qancha issiqlik energiyasini oʻtkazish kerak?
Choyning asosiy qismi suv boʻlgani uchun faqat suvdan iborat deb qabul qilib olamiz, shuning uchun hisob-kitobimizda suvning zichligi va issiqlik sigʻimidan foydalanamiz.
Termodinamika (grekcha therme — issiqlik, dunamikos— kuch) issiqlik hodisalarida sodir bo‘!adigan jarayonlarda energiyaning aylanish va saqlanish, moddalarning ichki tuzilishini e'tiborga olmagan holda, nisbatlari orasidagi munosabatlarni o‘rganadigan fan bo‘lib, issiqlikning texnikada qo‘llanilishida uchraydigan termodinamik jarayonlaming nazariy yechimini hal etadi. Fanning asosiy vazifasi sodda qoidalar, ya'ni qonunlar yordamida ochib beriladi. Issiqlik texnikasi asoslari dvigatelni o‘rganish jarayonida fan sifatida shakllangan bo‘lsa, keyinchalik issiqlik hodisalarini amaliy va nazariy jihatdan oTganish davomida yanada rivojlandi. Termodinamika qonunlari asosida qurilgan murakkab va mukammal asbob-uskunalar amaliyotda keng qoMlanilmoqda. Bunga ishlab chiqarishda va turmushda issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi bug‘ va gaz turbinalari, ichki yonuv dvigatellari, isitish tizimidagi batareyalar va h. k. misol bo‘la oladi. Issiqlik mashinalari nazariyasini oTganuvchi texnik termodinamika XIX asming oxirida fan sifatida shakllandi. Muhandislik masalalar yechimini va amaliyotdagi texnika tadbiqini topishda issiqlik texnikasi fan boMib shakllanib bordi. Bunga 1774-yili yaratilgan Jeyms Uattning bug' mashinasi, 1883-yili de-Laval yaratgan mukammallashgan bug‘ turbinasi misol boMa oladi. Aslida texnik term odinam ika avvalroq, 1597-yilda Galileo Galiley yaratgan birinchi simobli termometr yasalishi bilan yuzaga kelgan deyish mumkin. Bu sanani texnik termodinamikaning paydo boMgan va rivojlana boshlagan vaqti, deb hisoblasa boMadi. Termometr yasalgandan so‘ng 200—250 yil davomida bu sohada deyarli rivojlanish boMmadi. XIX asrda termodinamikaning fan sifatida shakllanishida R. Mayyer (1842-y.), J.Jo u l (843—846-y.y.), E. X. Lens (1844-y.), G. Gelmgols (1847-y.) kabi olimiarning ishlari beqiyos boMgan. Ular energiyaning aylanish va saqlanish qonuni mohiyatini nazariy jihatdan tushuntirib berganlar. Shu olimlar qatorida, S. Karno (1824-y.), R. Klauzius (1845-y.) va V. Tomson-lord Kelvin (1856-y.) termodinamikaning ikkinchi qonunini ta'riflab bergan bo'lsalar, oradan yarim asr o‘tgandan so‘ng V. Nernst (1906-y.) termodinamikaning uchinchi qonunini taTiflab berdi. XVIII—XIX asrda D. Bernulli (1738-y.), M. Lomonosov (1758-y.), D. Maksvell (1860-y.), L. Boltsm an (1877-y.), D. Gibbs ( 1880-y.), D. I. Mendeleyev ( 1860-y.) va boshqa olimlar o'z ilmiy ishlarida termodinamik jarayonlardagi issiqlik hodisalarini molekular-kinetik nazariya asosida yoritib berdilar. Turli xil energiyalarning bir-biriga aylanishini tushuntirishda E. X. Lens (elektr energiyasining issiqlik energiyasiga aylanish qonuni), A. G. Stoletov (konvektiv va nurli issiqlik almashinuvi qonuni), K. E. Siolkovskiy (ko‘p bosqichli raketa dvigatelida issiqlik energiyasining mexanik energiyaga aylanishini izohlash orqali), M. V. Kirpichov bilan A. A. G luxm anlar term om odellash nazariyasini tushuntirib berdilar. Jahonda jon boshiga to‘g‘ri keladigan energiya miqdori yil sayin ortib bormoqda. Ammo faqat organik yoqilg‘ilar hisobiga energiyani ishlab chiqarish uzoq vaqt davom etishi mumkin emas. Chunki Yerdagi toshko'mir, neft, gaz zaxiralari tobora kamayib borm oqda. Hozirgi kunda olim larning hisobiga ko‘ra,Y er planetasining yillik energetik boyligi (I-jad v al) taqriban 86,13- 10l7kW- soat atrofida bo‘lib, uning miqdori kun sayin kamayib borm oqda. Quyosh energiyasi (91,7% ) eng ko‘p miqdordagi beminnat energiya manbayidir. Insoniyat Quyosh energiyasidan samarali foydalana olmayapti. Faqat Quyosh energiyasining ta'sirida planetamizda hosil bo‘lgan torf, toshko‘mir, antratsit, gaz, neft va boshqa yoqilg'ilardan o‘z energetik ehtiyojlarini qondirish maqsadida foydalanayapti, xolos. Yerning 1 m2 yuzasiga tushadigan Quyosh energiyasidan foydalanib, taxminan 1,36 kW energiya olish mumkin.
Issiqlik texnikasi qurilmalarining takomillashganligi sababli qo‘ng‘ir ko'mir, yonuvchi slaneslar, torf va h. k. yoqilg‘ilardan unumli foydalanilyapti. Keyingi chorak asr mobaynida issiqlik texnikasi apparatlari qatoriga sunMy va tabiiy gaz yoqilg'isini yoqa oladigan, fik yuqori bo'lgan asbob-uskunalar, qurilmalar qo'shildi. Shamol energiyasidan ham jahonning juda ko‘p mamlakatlarida foydalanilmoqda. Gelioenergetika ham samarali rivojlanib bormoqda. Yerda va kosmonavtikada issiqlik texnikasi qurilmalari (issiqxonalar, isitkich uskunalari, elektr tokini ishlab chiqarishda va sh. k.) yordamida Quyosh nuridan samarali foydalanilmoqda. Atom energetikasida aktinoidlarguruhidagi Uran—235 va 238, Toriy—232, Plutoniy—239 yadrolari issiq va jadal neytronlar ta’sirida parchalanishida ajralgan issiqlikdan foydalanilmoqda. Atom yoqilg'isining zaxirasi juda kam, insoniyat undan abadiy foydalana olmaydi. Bu energiya turidan foydalanishda atrof-muhitni muhofaza qilishda, ya'ni ekologik musaffolikni saqlashda ayrim muammolar yuzaga keladi. Shunday bo‘lsa-da, hozirgi kunda rivojlangan mamlakatlarda atom energetikasidan samarali foydalanilmoqda. Issiqlik mashinalari, qurilma va uskunalari qo'llaniladigan texnikaning hamma tarm oqlarida issiqlik texnikasi qonunqoidalariga rioya qilinmasa, issiqlik mashinasidan foydalanib bo`lmaydi. Shuning uchun ham issiqlik texnikasi fan sifatida maydonga kelib, uning qonuniyatlari esa amaliyotga tadbiq etilmoqda hamda rivojlanib bormoqda. Xalq xo‘jaligi, madaniymaishiy xizm atning barcha sohalarida issiqlik m ashinalari, apparatlari, uskunalari va komplekslari keng qollanilm oqda. Issiqlik mashinalari va asboblaridan ortiqcha issiqlik sovitkichga chiqarib turilmasa, ular ishdan chiqadi. Shuning uchun issiqlikni hisoblashda, ichki yonuv dvigatellarida yonish jarayonini to‘g‘ri rostlashda, ulardagi ortiqcha issiqlikni tashqariga chiqarishda, materiallar mustahkamligining hamda elektr qarshiligining temperaturaga bogMiqligini aniqlashda, elektr va magnit maydonlari qiymatlari po‘lat o‘zak temperaturasiga bogMiqligini o'rganishda issiqlik texnikasi qonuniyatlarini bilish taqazo etiladi. Issiqlik mashinalari siklidagi jarayonlami bilmasdan turib, boMg'usi kichik muhandis-elektr texnolog, kimyogar-texnolog, ta'mirlovchi va uskunalarni yig'uvchi ustalar o‘z kasblarining ' mohir ustasi boMa olmaydilar. Shuning uchun ham issiqlik texnikasi fani mashinasozlik va energetika sohasida taMim olayotgan boMajak muhandis va ustalarga umumtexnika fani sifatida o‘rgatiladi.Moddaning xossalariga mos ravishda termodinamik sistemaning holat tenglamalari ham o‘zgarishi mumkin. Bunda termodinamik sistemani soddalashtirib, ayrim shartlami kiritib, yechim qidiriladi. Masalan, ideal gaz yoki real gaz holat tenglamalari bir-biridan katta farq qiladi. Texnikada real gazlar qoMlaniladi, ular past bosimlarda ideal gazlarga o ‘xshab ketadi. Shuning uchun ayrim hisoblashlarda molekulalar orasidagi o‘zaro ta'sirlashish kuchlari va molekula egallagan hajm e'tiborga olinm aydi. Ammo real gazdan foydalanilganda, gaz molekulalari orasidagi tutunish kuchlarini va molekula hajmini e'tibordan chetda qoldirib bo'lmaydi. Vuqoridagilarni hisobga olib, Van-der-Vaals real gazlaming holat tenglamasini bergan. Van-der-Vaals tenglamasi tajribada har doim ham kutilgan natijani bera olmaydi. Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, termodinamik sistema muvozanatining o'zgarishiga unga issiqlik miqdorining uzatilishi yoki undan chiqarilishi hamda mexanik ta'sir sababchi bolarekan. Entropiya (yunoncha entropia — aylanish, o'zgarish) termodinamik sistemaning holat funksiyasi bo‘lib, tashqi muhitning o‘zaro issiqlik almashinish jarayonining kechish yo‘nalishini ifodalaydi va S harfi bilan belgilanadi. «Entropiya» tushunchasini fanga 1865-yili R. Klauzius kiritgan bo‘lib, S1 o'lchov birligi sistemasida Joul/K tarzida beriladi. Massa o'lchov birligida esa Joul/kg bo`linadi. Sistemaning entropiyasini sistemaning absolut temperaturasi nolga intilganda aniqlab bolmaydi. Bunday holatda nazariy usul bilan entropiyaning absolut qiymatlarini izojarayonlarda hisoblab topish mumkin emas. Bunday qiyinchilikdan faqat tajriba yo‘li bilan aniqlangan natijalar orqali chiqish mumkin. V. Nemst (1906- y.) o‘ta past temperaturalarda moddalar xossalarini o'rganib, tadqiqotlar natijalariga tayanib, ahsolut nol temperaturada kechadigan har qanday izotermik jarayondagi entropiyaning o'zgarishi nolga teng degan xulosaga keldi. Bunga V Nernstprinsipi yoki termodinamikaning uchinchi qonuni deyiladi. Moddaning absolut temperaturasi nolga yaqinlashganda, undagi zarralar harakati deyarli to‘xtaydi. Modda har qancha o‘ta past temperaturagacha sovitilganda ham zarralaming harakati mutlaqo to^xtamaydi, faqat ayrim nazariy masalalar yechimini topishda shunday shart qabul qilinadi. Amaliyotda entropiyaning absolut qiymatidan emas, balki uning termodinamik jarayondagi o'zgarishidan foydalaniladi.
Jismning issiqlik holatini ifodalovchi kattalik harorat (temperatura) deb aytiladi. Jismning qiziganlik darajasini, ya’ni har qanday jism haroratini boshqa fizik kattaliklar, masalan, uzunlik, hajm, og‘irlik yoki vaqt, kabi bevosita o‘lchash mumkin emas, chunki tabiatda bu kattalikning birlik namunasi yoki etaloni mavjud emas. Shuning uchun harorat o‘lchashning mutlaq birligida ifodalanmaydi. Jismning haroratini o‘lchash boshqa, ya’ni termometrik (ishchi) modda fizik xususiyatining o‘zgarishiga ko‘ra kuzatish yo‘li bilan amalga oshiriladi. U qizdirilgan jism bilan tegishib, ma’lum vaqtdan so‘ng issiqlik muvozanati o‘rnatiladi. O‘lchashning bunday usuli qizdirilgan muhitning mutlaq haroratini ko‘rsatmay, balki ishchi moddaning nolga shartli qabul qilingan dastlabki haroratiga nisbatan haroratlar farqini ko‘rsatadi. Qizdirish jarayonida moddaning ichki energiyasi o‘zgarishi tufayli uning barcha fizik xususiyatlari amalda ko‘p yoki kam darajada haroratga bog‘liq bo‘ladi, ammo uni o‘lchash uchun bu xususiyatlardan ba’zi-birlari tanlab olinadi, ular harorat o‘zgarishi bilan o‘zgarib boradi, boshqa omillar ularga ta’sir o‘tkazmaydi hamda nisbatan oson va aniq o‘lchanadi. Bu talablarga ishchi moddaning quyidagi xususiyatlari to‘la javob beradi: hajmiy kengayish, chegaralangan hajmda bosim o‘zgarishi, elektr qarshiligining o‘zgarishi, termoelektrik yurituvchi kuchni hosil qilish va nurlanish energetik ravshanligi; ular harorat o‘lchash asbob va qurilmalarining asosini tashkil qiladi. Birinchi bo‘lib haroratni o‘lchash asbobi 1598-yili Galiley tomonidan kashf etilgan. Undan so‘ng Farengeyt va boshqa olimlar tomonidan boshqa termometrlar ham yaratilgandan so‘ng Reomyur va Selsiy shkalalari paydo bo‘ldi. Bu harorat shkalalari quyidagicha o‘rnatilgan. Ikkita tayanch yoki reper nuqtalar tanlanadi. Odatda buning uchun toza moddalarning fazoviy muvozanat nuqtalari tanlanadi. Reper nuqtalari orasidagi intervalda.
Haroratni o‘lchash qurilmalari. Haroratni o‘lchash sohasi shartli ikki qismga bo‘linadi: termometriya, ya’ni termometr deb nomlanadigan asboblarda 500—600 °C gacha haroratni aniqlashni o‘z ichiga oladi va pirometriya, ya’ni pirometr deb nomlanadigan asboblarda yuqori haroratni aniqlanishi olib boriladi. Haroratni o‘lchash asboblari ularning tuzilish asosini tashkil qiladigan fizikaviy xususiyatlariga ko‘ra, quyidagi guruhlarga bo‘linadi: kengayish termometrlari, manometrik termometrlar, elektrik qarshilik termometrlari, termoelektrik termometrlar va nurlanish pirometrlari kontaktli va kontaktsiz termometrlarga bo‘linadi. Kontaktli termometrning sezgir elementi bevosita o‘lchanayotgan muhitga tegib turadi. Pirometr bu kontaktsiz termometr bo‘lib, uning ishlashi qizdirilgan jismning issiqlik nurlanishiga asoslangan.
Suyuqlikli termometrlarning ishlash prinsipi termometr ichiga o‘rnatilgan termometr suyuqligining hajmi harorat ko‘tarilishi yoki pasayishida o‘zgarishiga asoslangan. Suyuqlikli termometr shisha ballon, kapillar naycha va zahira rezervuaridan iborat. Termometrik moddaning ballon, qisman kapillar naychada va zaxira rezervuaridagi bo‘sh qismi inert gaz bilan to‘ldiriladi yoki vakuumda bo‘lishi mumkin (harorat +100 °C dan past bo‘lganida). To‘ldirilgan kapillar yoki shkala bo‘linmasining yuqori bo‘linmasidan chiqib turgan kapillar naychaning bir qismi termometrning o‘ta qizib ketishidan va buzilib qolishidan himoya qiladi. Rezervuar va kapillarning bir qismi tushirilib, o‘lchanayotgan muhitning harorati Selsiy gradusida darajalangan kapillardagi suyuqlik sathining holatiga ko‘ra aniqlanadi. Haroratlarning keng oralig‘ida suyuqlik bo‘lsa-da, u shishani ho‘llamaydi, toza holatda esa oson olinishi mumkin. Simobning kengayish koeffitsiyenti kichikligi termometriya nuqtai nazaridan uning kamchiligi hisoblanadi, bu esa termometrlarning kapillari ingichka qilib tayyorlanishini talab etadi. Simobli termometrlarning pastki o‘lchash chegarasi -35 °C, ya’ni simobning qotish harorati bilan belgilanadi. Yuqori o‘lchash chegarasi 600 °C esa shishaning mustahkamligi tavsiflari bilan belgilanadi. Normal sharoitda simobning qaynash harorati 356,58 °C ni tashkil etishini inobatga olsak, yuqori haroratlarni o‘lchash uchun mo‘ljallangan termometrlarda simobning va kapillar naychaning ustidagi bo‘shliq joy odatda inert gaz bilan to‘ldiriladi. Shkalasi 500 °C gacha bo‘lgan termometrlar uchun gazning bosimi 20 barni (20•105 N/m2 ) tashkil etadi. Simobdan tashqari, shishali termometrlarda termometrik modda sifatida boshqa suyuqliklar, jumladan, metil va etil spirti, kerosin, petroley efiri, pentan va shu kabi organik moddalar ham ishlatiladi.
Kondensatsion manometrik termometrlar -50 °C dan 300 °C gacha haroratni o‘lchash uchun mo‘ljallangan. Termoballoni hajmining taxminan 3/4 qismi oson qaynaydigan suyuqlik bilan, qolgan qismi esa shu suyuqlikning to‘yingan bug‘i bilan to‘ldirilgan. Termoballondagi suyuqlik miqdori shunday bo‘lishi kerakki, bunda eng yuqori haroratda suyuqlikning hamma miqdori bug‘- ga aylanib ketmasligi lozim. Ishchi suyuqlik sifatida freon — 22, propilen, metil xloridi, atseton, etilbenzoldan foydalaniladi. Kapillar va manometrik prujina odatda boshqa suyuqlik bilan to‘ldiriladi (ko‘p hollarda glitserin, spirt yoki suv aralashmasi ishlatiladi). Kondensatsion manometrik termometrlarda quyidagi qo‘shimcha xatoliklari bo‘lishi mumkin. 1. Gidrostatikli (termoballon va manometrning har xil balandlikda joylashishi hisobiga). 2. Atmosferali (atmosfera bosimining o‘zgarishi hisobiga, ayniqsa, shkalaning ko‘tarilishi boshlanishida) Kondensatsion termometrlarning shkalasi qaynash harorati va tegishli bosim orasidagi bog‘lanish chiziqli emasligi tufayli tekis emas. Shkalaning ishchi qismi uning yuqori qismida joylashgan bo‘ladi. Ulanuvchi kapillar uzunligi 60 m ga yetadi. Maxsus tayyorlangan kondensatsion termometrlar o‘ta past haroratlarni o‘lchash uchun qo‘llaniladi. Geliy bilan to‘ldirilgan kondensatsion termometrlar, haroratlarni 0,8 K dan boshlab o‘lchash uchun ishlatiladi. Manometrik termometrlar tuzilishining soddaligi va avtomatik yozishi bilan ajralib turadi, muhim afzalliklaridan yana biri yong‘in va portlash xavfi bor bo‘lgan sharoitlarda foydalanish mumkinligidir. Uning kamchiliklari sistemaning germetikligi buzilganda tuzatish qiyinligi va ko‘p hollarda termoballon o‘lchamlarining kattaligidir. Gazli va suyuqlikli manometrik termometrlarning aniqlik klassi -1; 1,5 va 2,5; kondensatsion termometrlarniki -1,5; 2,5 va 4. Termoelektrik termometrlarning ishlatilishi termojuft termoelektr yurituvchi kuchining (TEYK ning) haroratga bog‘liqligiga asoslangan. Bu asbob texnikaning turli sohalari va ilmiy-tekshirish ishlarida -200 °C dan + 2500 °C gacha bo‘lgan haroratlarni o‘lchashda keng qo‘llaniladi. TEYK ikki xil metall simdan iborat zanjirda, ularning kavsharlangan joyida haroratlar farqi hisobiga hosil bo‘ladi. Bir xil uzunlikdagi ikki xil o‘tkazgichdan tuzilgan zanjirdagi TEYK yig‘indisi o‘tkazgichlar kontaktli farqining yig‘indisiga teng. Har xil o‘tkazgichlardan iborat zanjirlar rasmda keltirilgan.
Agarda uch o‘tkazgich A, B va C dan iborat o‘lchash joyini bir xil haroratda zanjirni tuzsak, unda energiyaning saqlanish qonunidan TEYKning yig‘indisi hosil bo‘lishini kutmasak ham bo‘ladi. Bu holatda elektr energiya issiqlik energiyasidan hosil bo‘ladi, issiqlik energiyasi esa bu holda faqat haroratlar farqidan hosil bo‘lishi mumkin.
Issiqlik zanjirida TEYKni o‘lchash uchun o‘lchash asbobi talab etiladi. Asbobning ulanishi uchinchi o‘tkazgich A ning zanjirda paydo bo‘lishini taqozo etadi. Uchinchi o‘tkazgichni zanjirga ulash uchun ikki xil usuldan foydalaniladi: ulanmalardan biridagi zanjirga ulash (6- rasm, a) yoki termoelektrodlardan birini uzish (6- rasm, b). Birinchi holatda asosan (ko‘p qo‘llaniladi) uchinchi o‘tkazgichni ulash joyi harorati termoelektrodlar uchining haroratlariga teng, ikkinchisida esa t noma’lum qiymatga ega. Issiqlik texnikasining ayrim masalalarini hal qilish uchun haroratni o‘lchashda termoelektrik termometrlarni har xil ulash usullaridan foydalaniladi. Ulardan eng ko‘p tarqalgan usullari bu termobatareya va differensial termojuftdir (7- rasm, a va b). Termoelektrik termometrlarning o‘zgartgich koeffitsiyentini ko‘paytirish uchun bir nechta termojuftni ketma-ket ulanishidan (termobatareyadan) foydalaniladi. Bunda, termojuftlar bilan hosil qilinayotgan TEYK bir-biriga qo‘shiladi, ya’ni n ta termojuftdan tashkil topgan termobatareyaning TEYKi alohida olingan termojuftning TEYKidan n marta ko‘p bo‘ladi.
Tabiatdagi hamma jism lar turi, agregat holati,tinch yoki harakatlanishidan qat'iy nazar, ular zarralardan tuzilgan va bu zarralar uzluksiz harakatda bo‘ladi. Shuning uchun jismlaming tem peraturalarini o ‘lchash orqali ularning isiganlik darajasi aniqlanadi. Issiqlikning o'zi nima degan savol tug'iladi. Moddani tashkil etgan zarrachalar va maydonlar majmuasi bo jgan materiya harakatining bir turi issiqlik deb ataiadi. Moddaning tarkibiy qismiga kirgan elektron, atom, molekula, zarra, kristall panjara tugunlarida joylashgan ion-atomlarning murakkab harakati natijasida paydo bo‘ladigan energiyani issiqlik deyish mumkin. Issiqlikni molekular-kinetik nazariya asosida tushuntirish g‘oyasini XVIII asrda D. Bemulli va Y. Valter rivojlantirdi. XIX asrga kelib, issiqlik energiyasi haqidagi ta'lim otni R. Mayyer, J .J o u l, R. K lauzius, D. M aksvell yana ham to 'ld ird i va takomillashtirdi. Issiqlik enetgiyasi jismlaming o‘zaro ta'sirlashuvi (kontakti) da, konveksiya va nurlash vaqtida hamda jismlar orasida temperatura farqi mavjud bo'lgandagina issiqlik bir jismdan ikkinchisiga o‘tadi. Jismlar temperaturasi o'rtasida farq boMgandagina issiqlik energiya sifatida biridan ikkichisiga o‘tadi. Shunda, 7j> T7 shart o'rinli bo‘lsa, birinchi jism temperaturasi ikkinchisinikidan katta, ya’ni issiqlik uzatilyapti; ikkala jismning temperaturalari bir xil, ya’ni T = T7 boMsa, issiqlik o'tmayapti; 7j< T^shart o‘rinli boMganda sovuq jismdan issiqlik energiyasi issiq jisrrtga o‘z-o‘zidan uzatilmaydi. Issiqlik mashinasi. Jismga keltirilgan issiqlik energiyasining foydali ishga aylantirish uchun albatta energiya bilan ish o'rtasida birorta qurilma boMishi shart. Chunki issiqlik o‘z-o‘zidan ishga aylanib qolmaydi. Issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi qurilma issiqlik mashinasi deyiladi. Bug‘ va gaz turbinasi hamda mashinalari, ichki yonuv dvigatellari, turli xil raketa dvigatellari issiqlik mashinalari hisoblanadi. Issiqlik mashinalarining ishlashi davriy ravishda takrorlanadigan termodinamik jarayonlarga asoslangan sikldan iborat bo'lib, bu jarayonlarda issiqlik energiyasi avval sistemaga uzatiladi, u tashqi kuchlarga qarshi muayyan ish bajargandan so‘ng, qoldiq issiqlik miqdori sistemadan sovitkichga chiqariladi. Aylanm a jarayonda ish jism iga uzatilgan to ‘la issiqlik miqdorining foydali ishga teng qismini jami issiqlik miqdoriga nisbati bilan o ‘lchanadigan kattalik issiqlik mashinasining termik fik deyiladi va u har doim birdan kichik boladi. lssiqlik mashinalarining foydali ish koeffitsienti ularning turiga va holatiga qarab, bir necha o‘n foizdan 98,9 % gacha boMishi mumkin. Ish jismi. Issiqlik energiyasini mexanik yoki boshqa turdagi energiyaga aylantirish uchun, ishga aylantiruvchi issiqlik mashinasidan tashqari, birorta ish bajaruvchi modda bo'lishi shart. Energiyani hir turdan boshqa turga aylantirish jarayonida ish bajaradigan modda ish jismi deyiladi. Ish jismi deyilganda yoqilgM bilan havo aralashmasi (benzin, mazut, kerosin, solyar moylari bug‘i va gazning havo bilan aralashmasi), porox, suv bug‘i, zarralar yoki plazma oqimi tushuniladi. Masalan, karbyuratorli ichki yonuv dvigatellarida benzin bug‘i bilan havo aralashmasi bu ish jismi hisoblanadi. Issiqlik hosil qilish uchun texnikada quyidagi gazlar eng ko‘p ishlatiladi: 0 2 — kislorod, N 2 — azot, H2 — vodorod, CO — uglerod oksidi (is gazi), C 0 2 — karbonat angidrid, CN 4 — metan (botqoq gazi), H ,0 — suv bug‘i, tabiiy va sun'iy gaz, gazlar aralashmasi — atmosfera havosi, propan, butan, asitilen va sh. k. Issiqlikning uzatilish qonuniyatiga muvofiq isitkich sirti sovitkich sirtiga bevosita tegib, maMum issiqlik miqdorini uzatib turgandagina qt issiqlik miqdori sovitkichga o‘tadi, ammo bunda issiqlik ish bajarmaydi. Har qanday issiqlik dvigateli isitkichning temperaturasi Tv sovitkichning temperaturasi T2 dan katta, ya'ni T ’1 shart bajarilganda ish bajarishi mumkin. Ish bajarilishi uchun ish jismi bo‘lishi shart.
Ichki energiya, moddani tashkil etgan zarralarning kinetik va potensial energiyalari yig‘indisiga tengligidan m a'lum ki, temperatura ortgan sayin gaz zarralarining tezligi ham ortadi, o ‘z navbatida, gaz egallagan hajm kattalashadi. Dem ak, m oddaning ichki kinetik(zarralarning kinetik) energiyasi uning temperaturasiga, potensial energiyasiga, gaz egallagan hajmga mutanosib ekan. Unda,sistemaning ichki va to‘la energiyalari orttirmasini kinetik va potensial energiyalar orqali quyidagicha yozamiz. Ma’lumki, issiqlik o‘tin, ko‘mir, gaz, neft mahsulotlarini yoqishdan hosil qilinadi. Lekin issiqlikning asosiy manbai – Quyoshdir.
Yorug‘likning kvant xususiyatlarini oydinlashtirishda nemis fizigi Maks Plankning xizmati kattadir. U qizdirilgan jismlar nurlanishining spektral taqsimotini aniqlashga muvofaq bo‘ldi. Bu muammoni yechishga mumtoz fizika ojizlik qilgan edi. Chunki klassik fizika faqat uzluksiz jarayonlarni o‘rganayotgan fandir. Biroq uzluksiz jarayonlar ichida diskret (kvant) hodisalar yashirinib yotardi. Bu yashirinib yotgan kvant jarayonlarni anglash uchun noyob istedod soxibi bo‘lish lozim edi. Bu sharafga M.Plank musharraf bo‘ldi. Plank birinchi bo‘lib mumtoz fizika prinsiplariga zid bo‘lgan ossilyator energiyasini kvantlash haqidagi gipotezani 1900 yil 14 dekabrda Berlin shahrida bo‘lib o‘tgan nemis fiziklari jamiyati anjumanida aytdi. Aynan shu gipoteza eski tushunchalarni chilparchin qilib, ularni qayta ko‘rib chiqishga turtki bo‘ldi. Bu esa ko‘p mashhur fiziklarning ishlarini rivojlantirdi. Natija kvant fizikasini yaratilishi bilan tugallandi. 1905 yilda Albert Eynshteyn Plank ossilyatorini kvantlash g‘oyasini yanada olg‘a surib, elektromagnit nurlanishga tadbiq etdi. Plank formulasi energiya bo‘yicha o‘rtacha taqsimot beradi. Nurlanish energiyasi zichligini fluktuatsiyani chuqur tahlil qilgan Eynshteyn kvant xususiyat umuman yorug‘likka tegishli xususiyat degan xulosaga keldi. Eynshteynning yorug‘lik kvantlari haqidagi yangi gipotezasiga ko‘ra, monoxromatik yorug‘lik dastasi energiyada va yorug‘lik tezligida harakat qiluvchi kvantlardan-korpuskula-fotonlardan iborat. (Foton atamasi 1926 yilda D.Lyuus tomonidan kiritilgan. 1927 yilda elektronlar va fotonlar mavzusiga bag‘ishlangan kongressda yorug‘lik zarrasiga rasmiy ravishda foton ismi berildi) Eynshteyn gipotezasiga ko‘ra Plank ossilyatori yorug‘lik kvantini chiqarish yoki yutish hisobiga o‘z energiyasini o‘zgartiradi. Foton zarra bo‘lganligi sababli u energiya Е ga ega bo‘lish bilan birga impulsga ega bo‘lishi zarurligini Eynshteyn angladi. Agar k – to‘lqin vektori tushunchasini kiritsak. To‘lqin vektorining komponentlari
|
