|
Reja: Ichki energiya va entalpiya
|
| bet | 10/11 | | Sana | 12.12.2023 | | Hajmi | 106,35 Kb. | | #116914 |
TdS=dU+δA
yoki
dU=TdS-δA
vа umumаn bаrchа jаrаyonlаr uchun dQ≤TdSvаTdS≥dU+δA
Demаk,
TdS-dU≥δA
Bu fоrmulа jаrаyon qаytаr bo‛lgаndаginа tizim mаksimаl ish bаjаrishini ko‛rsаtаdi.
Qaytar protsessda berilgan sharoitlarda tizim bajargan ishni hisoblab topishga yordam holatini aniqlovchi o‛zgaruvchilar asosida olingan funktsiyalar termodinamik potentsiallar deyiladi. Termodmamik potentsiallar holat funktsiyalaridir, ya'ni ularning o’zgarishi faqat boshlang‛ich va oxirgi holatga bog‛liq, lekin o‛tilgan yo‛lga bog‛liq emas. Qaysi funktsiya termodinamik potentsial vazifasini o‛ynashi tizim qanday sharoitda ekanligiga qarab belgilanadi.
Termodmamik potentsiallar jumlasiga izoxoro-izotermik potentsial F, izobaro-izotermik potentsial Z, ichki energiya U va entalpiya H kiradi. Amalda izoxoro-izotermik va izobaro-izotermik potentsiallar ko’p qo’llanilgani uchun biz shularning o‛zgarishlarini batafsilroq ko‛rib chiqamiz.
O‛zgarmas harorat va hajmda boradigan jarayonlar uchun termodinamika ikkala qonunlar ifodasidan quyidagicha yozish mumkin:
A≤T(S2-S1)-(U2-U1)
yoki
A≤(U1-TS1)-(U2-TS2)
Bu yerda ham tenglik ishorasi qaytar jarayonga taalluqli va maksimal ish A' ni ko’rsatadi. Funktsiya U-TS izoxoro-izotermik potentsial deyiladi va (F) harfi bilan belgilanadi:
F=U-TS
F ichki energiya bilan bog‛langan energiya (TS) ning ayirmasiga tengligi sababli erkin energiya ham deyiladi.
Yuqoridagi izotermik jarayonda bajarilgan maksimal ish
A=-ΔF
O‛zgarmas harorat va bosimdagi tizimlar uchun termodinamik potentsial Z bilan yoziladi izotermik potentsial deyiladi:
Z=U-TS+pV
Bu potentsialning o’zgarishi ham tizimning boshlang‛ich va oxirgi holatlarigagina bog‛liq, ya'ni
ΔZ=Z2-Z1
Izobaro-izotermik jarayonlarda bajarilgan maksimal ish shu potentsialning o’zgarishiga teng:
A’=-ΔZ
Ikkala potentsialning ham ifodasida entropiya minus ishorali bo’lgani uchun qaytmas jarayonlarda potentsiallarning qiymati ortmaydi, balki kamayadi va minimumga intiladi. Boshqacha aytganda, Izobaro-izotermik jarayonlar izobar potentsial Z ning kamayish yo’nalishidagina o’z-o’zicha borishi mumkin. Jarayonning o’z-o’zicha borish chegarasi, ya'ni muvozanat sharti potentsialning minimal qiymatga yetishidan iborat bo’ladi.
Izoxoro-izotermik jarayonlar uchun tegishli shart-sharoitlar izoxor potentsial Fning o’zgarishi orqali ifodalanadi.
Termodinamika qonunlaridan bizga ma'lumki, tizim umumiy energiyasi (ichki energiyasi) U ning bir qismi F ish bajarishga sarflanishi mumkin, qolgan qismi G ishga aylanmaydi; umumiy energiya uchun U=F+G. Har qanday tizim umumiy energiyasining o’zgarmas haroratda foydali ishga aylana oladigan qismi (F) erkin energiya deyiladi. O’zo’zicha boradigan jarayonlarda energiya yuqori potentsialli holatga o’tganligi sababli bunday jarayonlarda erkin energiya kamayadi. Shuning uchun o’z-o’zicha boradigan jarayonlarda erkin energiyaning o’zgarishi F manfiy qiymatga ega bo’ladi:
ΔF<0
Bundan quyidagicha xulosa chiqarish mumkin: tizimning erkin energiyasi berilgan sharoitda minimal qiymatga ega bo’lgandagina tizim barqaror muvozanat holatida turishi mumkin. Demak, erkin energiyaning kamayishi bilan boradigan jarayonlargina o’z-o’zicha sodir bo’ladi. Erituvchining o’simlik hujayrasiga kirishi o’z-o’zicha boradigan jarayon bo’lib, bunda erkin energiya kamayadi. Bunda ajralib chiqadigan erkin energiya hujayra devorlarini kengaytirish va suyuqlikni ma'lum balandlikka ko’tarish ishini bajaradi, bu hodisa o’simliklar hayotida muhim vazifani bajaradi.
O’z-o’zicha bormaydigan jarayonlarni amalga oshirish uchun tashqaridan energiya sarflash kerak. Ana shu energiya tizim ichki energiyasining ortishiga sarflanadi, bunda δF>0.
Demak, erkin energiyaning ortishi bilan boradigan jarayonlar o’zo’zicha sodir bo’lmaydi.
Ichki energiyaning hech qanday sharoitda foydali ishga aylantirib bo’lmaydigan va faqat issiqlikka aylanib, tarqalib ketishi mumkin bo’lgan qismi G bog‛langan energiva deyiladi. Bog‛langan energiya entropiya o’zgarishining absolyutharoratga ko’paytmasi (TdS) sifatida topiladi.
Har qanday tizimda erkin energiya potentsial energiya sifatida bo’ladi. Tizimning erkin energiyasi qancha ko’p bo’lsa, u shuncha ko’p ish bajaradi. Masalan, siyraklashtirilgan gazda shu haroratdagi siqilgan gaznikiga qaraganda erkin energiya kam, bog‛langan energiya ko’p bo’ladi. Demak, siyraklashtirilgan gaz siqilgan gazga nisbatan kam ish bajaradi.
Termodinamikaning uchinchi qonuniga ko‛ra ideal kristallar holida mavjud bo’ladigan tuz moddalarning entropiyasi absolyut nol haroratda nolga teng, undan yuqori haroratlarda albatta noldan katta. Bu degan so’z, absolyut nolda jismda molekulalarning joylashuvi batamom tartibli bo’ladi. Masalan, molekulyar kristallda absolyut nol haroratda panjara tugunlaridagi molekulalar muayyan muvozanat holatini egallaydi va konformatsiyasi bir hil bo’ladi.
Toza moddalarning qattiq, suyuq va gaz holatdagi issiqlik sig‛imlari, shuningdek, holati o’zgarganda entalpiyaning qancha o’zgarishi ma'lum bo’1sa, uchinchi qonundan foydalanib, turli haroratlar (T) uchun absolyut entropiyaning qiymatini hisoblab topish mumkin:
Spravochniк jadvallarda absolyut entropiya 298° K va 1 atm bosim uchun beriladi hamda kal/mol-grad birliklarida (ko’pincha) joul/mol-grad bilan ifodalanadi. Shuni aytish kerakki, qattiq jismlar uchun absolyut entropiyaning qiymati o’rtacha 10—15 e. b. ga teng, Olmos uchun uning qiymati 0.6 e. b. ga tengligi bu modda tuzilishining nihoyatda' tartibli ekanligini ko’rsatadi. Suyuqlik va gazlar uchun absolyut entropiyaning qiymati 15 bilan 80 e. b. orasida bo’ladi.
|
| |
