QAYTMAS JARAYONLAR TERMODINAMIKASI
Qaytar jarayonlarga mansub matematikaviy ifodalarda tenglik belgisi (=), qaytmas jarayonlarda notenglik belgisi (><) mavjud. Shunga ko’ra, ikkinchi qonunning termodinamikaviy parametrlarini qaytmas jarayonlarni hisoblashda qo’llab bo’lmaydi. Bu imkoniyatni qaytmas (nostatsionar) jarayonlar termodinamikasi yaratadi.
Klassik termodinamika, uning I va II qonunlari, asosan, qaytar yoki muvozanat holatdagi jarayonlarni o’rganish bilan shug’ullanadi. Lekin tabiatda ko’pchilik jarayonlar ba‘zan ochiq sistemalar deb ham ataladi. Muvozanat (qaytar) jarayonlarning borish tezligi cheksiz kichik bo’lganligidan, klassik termodinamikada jarayonning borishiga vaqtning ta‘siri tekshirilgan emas. Nomuvozanat sistemalardagi jarayon o’lchash mumkin bo’lgan aniq tezlik bilan sodir bo’ladi. Shunga kura jarayonning borishiga vaqtning ta‘sirini o’rganish asosiy vazifalardan biridir.
Ochiq tizimlardagi jarayonlar muvozanatsiz termodinamika va qaytmas jarayonlar termodinamiği bilan o'rganiladi.
Qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar dissipativ effektlar bilan birga kechadi, ularning mohiyati ko'rib chiqilayotgan jarayonning yuzaga kelishi natijasida tizimda entropiya hosil bo'lishi (hosil bo'lishi). Dissipatsiya qonunining eng oddiy ifodasi:
T di S iQ,
(2)
Bu erda T - o'rtacha harorat, diS - entropiya ishlab chiqarish, iQ - kompensatsiyalanmagan Klauzius issiqligi (tarqalish issiqligi).
Qaytariladigan jarayonlar dissipativ effektlar bilan birga kelmaydi. Qaytariladigan va qaytarilmaydigan jarayonlarning mikroskopik nazariyasi ishlab chiqilgan
statistik termodinamika. Qaytarib bo'lmaydigan jarayonlar sodir bo'ladigan tizimlar qaytarilmas jarayonlarning termodinamiği bilan o'rganiladi.
Muvozanatsiz termodinamika (qaytmas jarayonlar termodinamiği) termodinamikaning termodinamik muvozanat holatidan tashqaridagi tizimlarning umumiy harakatini va qaytmas jarayonlarni oʻrganuvchi boʻlimidir. Bunday tizimlarda termodinamik ma'noda qaytarilmaydigan turli nomutanosiblik jarayonlari (issiqlik uzatish, diffuziya, elektr toki, kimyoviy reaksiyalar va boshqalar) sodir bo'ladi.
Ochiq tizim - yopiq va izolyatsiyalangan tizimlardan farqli o'laroq, tizimdan tashqaridagi dunyo bilan materiya va energiya almashadigan tizim, unga na materiya, na energiya kirib yoki chiqa olmaydi. Ushbu tizim doimiy ravishda atrof-muhit bilan o'zaro ta'sir qiladi. O'zaro ta'sir tizim chegarasida axborot, energiya yoki moddiy o'zgarishlar shaklida bo'lishi mumkin.
Muvozanatsiz jarayonlarning termodinamiği tizimning vaqt o'tishi bilan evolyutsiyasini va bunday tizimlarning xususiyatlarini tavsiflashga qaratilgan.
Bo'shashish jarayonlari va muvozanat holatiga yondashuv tahlil qilinadigan yopiq tizimlar fizikasidan farqli o'laroq, ochiq tizimlarning termodinamiği tizimlar kamroq ehtimoliy holatga moyil bo'lgan va kamayish bilan evolyutsiyalashganda, tobora murakkablashib borayotgan dissipativ tuzilmalarni yaratish va evolyutsiya jarayonini ko'rib chiqadi. entropiya. Murakkablik jarayonida ularni tavsiflash uchun ko'proq parametrlar talab qilinadiganligi sababli, tuzilmalar individuallik va o'ziga xoslikka ega bo'ladi. Termodinamik muvozanat holatiga qaytishning teskari jarayonida turli tizimlarning xatti-harakatlari o'xshash bo'ladi va oxir-oqibat, harorat taqsimot funktsiyalarini belgilaydigan yagona parametrga aylanadi. Jarayonning qaytarilmasligining sharti tizimdan va tizimdan ta'sir qiluvchi mos keladigan kuchlarning tengsizligidir.
Muvozanatsiz tizimlar (ochiq va yopiq) nomutanosiblik holatlari bilan tavsiflanadi, ularning parametrlari va xossalari vaqt va/yoki makon funktsiyalari hisoblanadi. Umumiy holda, muvozanatsiz tizimni T va p ning yagona qiymatlari bilan tavsiflab bo'lmaydi.
Muvozanatdan tashqaridagi entropiya muvozanat holatidagi (mahalliy muvozanat mavjudligini nazarda tutgan holda) bir xil miqdor va o'zgaruvchilarga bog'liq. Tizim ichida o'z-o'zidan va bir vaqtning o'zida sodir bo'ladigan turli termodinamik jarayonlarni birlashtirish mumkin. Ba'zi transport hodisalari (issiqlik o'tkazuvchanligi, diffuziya, issiqlik tarqalishi, elektrokinetik va boshqa transport hodisalari) uchun oqimlar mos keladigan kuchlarning gradientlariga proportsionaldir. Biroq, bu har doim ham shunday emas.
Klassik termodinamikaning ikkinchi qonunini muvozanatsiz (qaytib bo'lmaydigan) jarayonlar sodir bo'ladigan ochiq tizimlarga to'g'ridan-to'g'ri qo'llash mumkin emas. Shuning uchun muvozanatsiz jarayonlarni tavsiflashda boshqa yondashuvlar qo'llaniladi: 1) tizimda sodir bo'ladigan jarayonlarni tashqi (tizimdan tashqi kuchlar tomonidan boshqariladigan) va ichki (spontan) ga bo'lish, ya'ni. tashqi va ichki termodinamik kuchlar ta'sirida tizimdagi o'zgarishlarni alohida ko'rib chiqish; 2) tizim ichida o'z-o'zidan va bir vaqtda sodir bo'ladigan turli termodinamik jarayonlarning birlashishi (o'zaro ta'siri); 3) tizimning muvozanatsiz holatining barqarorligini hisobga olish.
Muvozanatsiz termodinamikada mahalliy miqdor tushunchasidan foydalaniladi.
Mahalliy makroskopik miqdorlar tizimning fizik cheksiz kichik qismlari bilan bog'liq miqdorlardir. Fizik jihatdan cheksiz kichik miqdor butunning cheklangan, lekin nisbatan kichik qismidir. Faqat katta hajmlar uchun amal qiladi. Jismoniy jihatdan cheksiz kichik hajm molekulalar orasidagi masofaga nisbatan katta va muhitning makroskopik bir jinsliligi bilan solishtirganda juda kichik bo'lishi kerak.
Mahalliy termodinamik muvozanat - bu tizimning faqat jismoniy cheksiz kichik qismlarida amalga oshiriladigan termodinamik muvozanat. Bunday holda, butun tizimni tavsiflovchi makroskopik miqdorlar koordinatalar va vaqtning funktsiyalariga aylanadi.
mahalliy muvozanat muvozanat termodinamik munosabatlari elementar hajmda aniqlangan termodinamik o‘zgaruvchilar uchun amal qiladi, ya’ni ko‘rib chiqilayotgan tizim kosmosda aqliy jihatdan makroskopik tizimlar sifatida ko‘rib chiqish uchun yetarlicha katta bo‘lgan ko‘plab elementar hujayralarga bo‘linishi mumkin, lekin shu bilan birga ular uchun yetarlicha kichik bo‘ladi. ularning har biri muvozanatga yaqin bo'lishi kerak. Bu taxmin fizik tizimlarning keng sinfi uchun amal qiladi, bu esa muvozanatsiz termodinamikaning klassik formulasining muvaffaqiyatini belgilaydi.
Xulosa
Turg’un temperatura va turg’un hajmda qaytar jarayon borganda Gelmgols funktsiyasini qiymati o’zgarmaydi, qaytmas, o’z–o’zicha boradigan jarayon sodir bo’lganda Gelmgols funktsiyasining qiymati kamayadi, ya‘ni bu sharoitda jarayon Gelmgols funktsiyasi kamayadigan yo’nalishda boradi. Gelmgols funktsiyasining qiymati minimumga yetganda, muvozanat qaror topadi. Demak, muvozanat shartining matematik ifodasi quyidagicha bo’ladi: Entropiya moddaning miqdoriga bog’liq, demak, ekstensiv miqdordir. Entropiya additiv (yig’indi) miqdordir, ya‘ni sistema entropiyasi uni tashkil etgan tarkibiy qismlar entropiyasi yig’indisiga teng, uning o’zgarishi esa ayrim bo’laklar entropiyasi o’zgarishi yig’indisiga teng; murakkab jaroyon entropiyasining o’zgarishi jaroyonni tashkil etuvchi ayrim jaroyonlar entropiyalarining o’zgarishlari yig’indisiga teng. Reaksiya muvozanatda turgan bo’lsin. Reaksiyani chapdan o’ngga olib borish uchun sistemaga H2, J2 (yoki bittasini) ni qo’shish yoki sistemadan HJ ni chetlatish kerak. O’ngdan chapga siljitish uchun esa bu tadbirning teskarisini qilish kerak. Jarayon termodinamik qaytar bo’lishi uchun qo’shiladigan yoki olinadigan moddalarning miqdori har xil muvozanat kontsentratsiyasidan (muvozanat holat qaror topgan paytdagi kontsentratsiyadan) cheksiz kam farq qilishi kerak.
FOYDALANILADIGAN ADABIYOTLAR
1.Дамаскин Б.Б., Петрий О.А. Электрохимия: Учеб.пособиэ М: «Всшая школа», 1978. 296 с.
2.Смирнова Е.А. Курс статистической термодинамики и физической химии: Учеб.пособиэ 2-э изд. М: «Всшая школа», 1982. 456 с.
3.Statistik termodinamika: О‘quv qо‘llanma. Tuzuvchi B.U.Sagdullaev.Toshkent, 1990.
4.Usmonov X.U., Rustamov X.R., Raximov X.R. Fizik ximii. Toshkeng: "‘O’kituvchi", 1994.
5.Стромберг А.Г. Семченко Д.П. Физическая химия. М. "Химия": 2002.
http://hozir.org
|
