Nazorat savollari:
1. Sistema nima va uni qanday tushunchalar tavsiflaydi?
2. Termodinamikaning birinchi qonunining metallurgik jarayonlarga tatbiqi qanday?
3. Ekzotermik va endotermik reaksiyalar bir-biridan qanday farq qiladi?
3-MAVZU: TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. ENTROPIYA.
Termodinamikaning birinchi qonuni tabiatdagi jarayonlarning yo‘nalishini aniqlab bermaydi. Masalan, ma’lum tezlik bilan harakatlanayotgan mashinaning kinetik energiyasi tormozlanish natijasida issiqlikka aylanadi va atrof muhitga sochiladi. Mana shu sochilgan energiya o‘z-o‘zidan yig‘ilib, mashinaning kinetik energiyasiga aylanmaydi.
Tajribalardan ma’lumki, issiqlik o‘z-o‘zidan hamma vaqt issiq jismdan sovuqroq jismga o‘tadi. Mana shunday jarayonlar termodinamikaning birinchi qonuniga zid emas. Chunki bunda issiqlik va ish o‘rtasida ma’lum bir munosabat bajariladi. Masalan bidan bir natijasi biror jismdan olingan issiqlikniunga ekvivalent bo‘lgan ishga aylantiradigan jarayon termodinamika birinchi qonuniga zid emas.
Yuqorida keltirilgan va boshqa ko‘p tajriba natijalariga asoslanib quyidagi xulosaga kelamiz, ya’ni abadiy ishlaydigan mashinaning ikkinchi turini vujudga keltirib bo‘lmaydi. Buni ko‘pincha termodinamikaning ikkinchi qonuni deb ham yuritiladi. Termodinamikaning ikkinchi qonuni tabiatda bo‘layotgan jarayonlarning o‘tish yo‘nalishini va tavsifini aniqlab beradi.
1.2.1. Termodinamikaning II qonuni
Termodinamikaning birinchi qonuni tabiatdagi jarayonlarning yo‘nalishini aniqlab bermaydi. Masalan, rna’lum tezlik bilan harakatlanavotgan mashinaning kinetik energiyasi tormozlanish natijasida issiqlikka aylanadi va atrof-muhitga sochiladi. Mana shu sochilgan energiya o‘z-o‘zidan yig‘ilib, mashinaning kinetik energiyasiga aylanmaydi.
Tajribalardan ma’lumki, issiqlik o‘z-o‘zidan hamma vaqt issiq jismdan sovuqroq jismga o‘tadi. Ammo teskari jarayon o‘z-o‘zidan amalga oshmaydi. Mana shunday jarayonlar termodinamikaning birinchi qonuniga zid emas, chunki bunda issiqlik va ish o‘rtasida ma’lum bir munosabat bajariladi. Masalan, birdan-bir natijasi biror jismdan olingan issiqlikni unga ekvivalent bo‘lgan ishga aylanti- radigan jarayon termodinamika birinchi qonuniga zid emas.
Yuqorida keltirilgan va boshqa ko‘p tajriba natijalariga asoslanib quyidagi xulosaga kelamiz, ya'ni abadiy ishlaydigan mashinaning ikkinchi turini vujudga keltirib bo‘lmaydi. Buni ko‘pincha termodinamikaning ikkinchi qonuni deb ham yuritiladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni tabiatda bo‘layotgan jara- yonlarning o‘tish yo‘nalishini va tavsifini aniqlab beradi.
Endi bir-biriga ekvivalent bo‘lgan termodinamikani ikkinchi qonunining har xil ta'riflarini keltiramiz:
Plank ta’rifi: «Birdan-bir natijasi issiqlikni ishga aylantiradigan davriy jarayonni amalga oshirib bo‘lmaydi».
Buni quyidagicha tushuntirish mumkin. Faraz qilaylik, T1 haroratda isitkich va mashinaning silindirida ishchi jism (gaz) berilgan bo‘lsin (1-rasm). Ishchi jismga isitkich bergan Q1 issiqlik hisobiga A ish bajariladi, ya’ni Q1 issiqlikning hammasi A ishga sarf bo‘ladi.
Plank ta'rifiga binoan yuqorida aytilgan jarayonni amalga oshirib bo‘lmaydi. Ishchi jism isitkichdan olgan issiqlik Q1 ni faqat bir qismini ishga aylantiradigan va qolgan qismini (Q2) sovitikichga uzatadigan davriy jarayonni amalga oshirish murnkin. Bu real jarayonda Q2 issiqlik miqdori ishchi jismning siqilish jarayonida, ya’ni ishchi jism boshlang‘ich holatiga qaytishida pastroq haroratda T1 > T2, bo‘lgan sovitkichga uzatadi. Q2 issiqlik miqdorining qiymati yetarli darajada katta bo‘lgani uchun issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsiyenti:
hamma vaqt birdan kichik.
Karno ta’rifi. “Ideal issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsiyenti (FIK) isitkich va sovitkich haroratlari farqi bilan aniqlaniladi”. Kamo sikli bo‘yicha ishlayotgan issiqlik mashinasining FIK,
bu munosabat ham termodinamikaning ikkinchi qonunini ifodalaydi.
Klauzius ta’rifi. “Issiqlik sovuqroq jismdan issiqroq bo‘lgan jismga o‘z-o‘zidan o‘tmaydi”. Buni amalga oshirish uchun tashqi manba ish bajarishi kerak. Issiqlik miqdori hamma vaqt issiqroq jismdan sovuqroq jismga o‘z-o‘zidan o‘tadi. Klauzius ta'rifi ham jarayonning yo‘nalishini ko‘rsatadi.
Kelvin (Uilyam Tomson) ta’rifi: “Issiqlikni biror rezervuardan (issiqlik manbayidan) olib, uni sovutgichsiz, ekvivalent miqdor ishga aylantiradigan mashinani aylanma jarayon yordamida tuzish mumkin emas”. Masalan, Yer yuzidagi okeanlarda suv miqdori juda ko‘p. agar shu suv havzasidan issiqlikni olish yo‘li bilan uning haroratini 0,1 К pasaytira olsak, unda yer sharidagi mashina va dastgohlarni 1500 yil davomida harakatga keltirish mumkin. Bunday mashinalar abadiy ishlaydigan mashinalarning ikkinchi turiga ekvivalent.
|
