|
«Termodinamikanıń 2-nızamı» temasın jańa pedagogikalıq texnologiyalar negizinde oqıtıw
|
| bet | 13/21 | | Sana | 12.12.2023 | | Hajmi | 0,67 Mb. | | #116440 |
Bog'liq Ametova толык таяр Мaftuna A . Termodinamikanıń -nızamı
Termodinamikanıń birinshi bas nızamın ıdıstaǵı gaz mısalında kórip óteyik. Bizge cilindr formasındaǵı ıdısta porshen astında gaz berilgen bolsın. Porshen ıdıs ishinde erkin háreketleniwi mumkin. Eger ıdıstı temperaturası joqarı bolǵan ısıtqısh ústine qoysaq, gaz ısıtqıshdan málim muǵdarda jıllılıq alıwı nátiyjesinde temperaturası artadı. Temperaturanıń artıwı ishki energiyanıń U muǵdarǵa artıwına alıp keledi. Gazdı dáslepki temperaturası T1 bolsa, gaz ishki energiyasın U1 dep aytıw mumkin. Gaz ısıtqıshǵa qoyılǵannan keyin temperaturası T2 ge kóterilip, ishki energiyası U2 bolıp qaldı. Ishki energiyanıń ózgerisi U=U2-U1 boladı. Denenıń basqa denelerge berip atırǵan yaki olardan alıp atırǵan energiya muǵdarına qarap, ishki energiyasınıń ózgerisin anıqlaw mumkin. Máselen, gaz keńeyıw processinde porshendi joqarıǵa kóterip jumıs orınlaydı. Bul jumıs gaz ishki energiyasınıń kemeyiwi esabınan orınlanadı.
A = U = (U2 U2) = U2 U2 .
Gazǵa jıllılıq muǵdarı berilse, gazdıń ishki energiyası artıwdan tısqarı gaz jıllılıqtan keńeyıp, sırtqı kúshlerge qarsı jumıs orınlawı mumkin, yaǵnıy porshen h biyiklikke kóterilip, gaz A jumıs orınlaydı. Bunda gazge berilgen Q jıllılıq muǵdarı gazdıń ishki energiyasınıń artıwına hám jumıs orınlawǵa sarıplanadı:
Q = U +A (1)
Usı matematik ańlatpa Termodinamikanıń 1-bas nızamın sıpatlaydı. Bul nızam tábiyattıń tiykarǵı nızamlarınan bolıp, termodinamik processlerde energiyanıń saqlanıw nızamın sıpatlaydı.
Termodinamikanıń 1-nızamı İsıtqıshtan sistemaǵa berilgen jıllılıq muǵdarı sistemanıń ishki energiyasın arttırıwǵa hám sırtqı kúshlerge qarsı jumıs orınlawga sarıplanadı.
Biraq Termodinamikanıń 1-nızamınıń () ańlatpasınan sistemaǵa jıllılıq berilgende barlıq waqıtta sistema ishki energiyası artadı degan juwmaq kelip shıqpawı kerek. Máselen, sistemaga jıllılıq beriliwine qaramastan onıń ishki energiyası kemeyiwi, yaǵnıy U2 < U1 bolıwı mumkin. Bunday jaǵdayda (1) na tiykarlanıp A < Q bolıp, jumıs sistema alıp atırǵan jıllılıq muǵdarı hám sistemanıń ishki energiyasınıń kemeyiwi esabınan orınlanadı. Ishki energiyani kemeyiwi U1 U2 = U ge teń boladı. Gazdıń sırtqı kúshlerge qarsı orınlap atırǵan jumısı hám oǵan sırttan berilgen jıllılıq muǵdarı oń esaplanadı. Eger kerisinshe bolsa, olar teris belgi menen alınadı.
Gazdıń ishki energiyasın oǵan sırttan jıllılıq muǵdarı beriw hám gaz ústinde jumıs orınlaw menen ózgertiw mumkin. Bunda gazdıń ishki energiyasınıń ózgerisi gazge berilgen jıllılıq muǵdarı menen gaz ústinde sırtqı kúshler orınlaǵan jumıstıń jıyındısına teń boladı.
U =Q + A (2)
() formuladan (2) formula kelip shıǵıwı ushın jumıs belgisin teris alıw kerek. Sebebi, bunda sırtqı kúshler gaz ústinde jumıs orınlaydı.
2. Izoprocesslerge Termodinamikanıń nızamın qollanıw.
Termodinamikanıń -nızamın ideal gazlarda júz bolıwshı izotermiyalıq, izobaralıq hám izoxoralıq processlerde qanday orınlanıwın kórip óteyik.
1. Izotermiyalıq process. Gaz izotermiyalıq keńeygende yaki qısılǵanda onıń temperaturası (T = const) ózgermegeni ushın gazdıń ishki energiyası ( ) hám ózgermeydi hám Termodinamikanıń 1-nızamı tómendegi kórinisti aladı:
Q=A.
Demek, izotermiyalıq processte gazge berilgen jıllılıq muǵdarı tolıǵınsha mexanikalıq jumıs orınlawga sarıplanadı.
2. Izobaralıq process. Basım turaqlı (p=const) bolǵanda gazge berilgen jıllılıq muǵdarı onıń temperaturasın T1 den T2 ge artıwına, kóleminiń V1 den V2 ge keńeyıwıne alıp keledi.
Izobaralıq processte gazge berilgen jıllılıq muǵdarı sistema ishki energiyasın arttırıwǵa hám mexanikalıq jumıs orınlawǵa sarıplanadı, yaǵnıy
Q = U + A
3. Izoxoralıq process. Eger gazge turaqlı kólem (V = const) sharayatında jıllılıq muǵdarı berilse, onıń basımı hám temperaturası artadı. Kerisinshe, sistema jıllılıq muǵdarın joǵaltsa, onıń temperaturası hám basımi kemeyedi. Izoxorik process grafigi PV diagrammada basım kósherine parallel tuwrı sızıqtan ibarat boladı. (súwret) Izoxoralıq processte gazdıń kólemi ózgermegeni ushın oǵan berilgen jıllılıq muǵdarı tolıǵınsha gazdıń ishki energiyasınıń ózgerisine teń boladı.
Q = U
Demek, izoxoralıq processte gazdan alınǵan jıllılıq muǵdarı onıń ishki energisınıń kemeyiwine, oǵan berilgen jıllılıq muǵdarı bolsa onıń ishki energiyasınıń artıwına muǵdar jaǵınan teń boladı.
4. Adiabatalıq process. Sırtqı ortalıq penen jıllılıq almaspastan bolıp ótiwshi process adiabatalıq process dep ataladı. Adiabatalıq processte sistema sırttaan hesh qanday jıllılıq muǵdarın almaydı hám sırtqa da hesh qanday jıllılıq muǵdarın bermeydi. Sonıń ushın da adiabatalıq process ushın Termodinamikanıń 1-nızamı tómendegi kóriniste boladı:
U + A = 0
Adiabatalıq processti ámelge asırıw ushın gaz qamalǵan ıdıstı sırtqı ortalıqtan izolyaciyalaw kerek. bunıń ushın ıdıs jıllılıq hám jaqtılıq ótkermeytuǵın material menen oraladı. bunday ıdıstaǵı gaz ústinde jumıs orınlansa, bul jumıs tolıǵınsha gazdıń ishki energiyasına aylanadi. biraq gazdıń kólemin keskin ózgertsek, gaz qamalǵan ápiwayı ıdısta hám adiabatalıq processti ámelge asırıw mumkin. máselen, porshen menen gazdı keskin qıssaq, sırtqı kúsh orınlaǵan jumıs tolıǵı menen gaz ishki energiyasın asırıwǵa sarıplanadı. bunda jıllılıq sırtqı ortalıqqa shıǵıp úlgermeydi. gaz kólemin keskin úlkeytsek hám adiabatik process júz beredi. nátiyjede gazdıń ishki energiyası kemeyip, gaz suwıydı.
adiabatalıq processte orınlanǵan jumıs sistemanıń baslanǵısh hám aqırǵı halatları arqalı tabıladı hám processtiń ótiw jolına baylanıslı emes.
1-súwret.
Adiabatalıq processte orınlanǵan jumıs adiabata sızıǵı menen shegaralanǵan maydanǵa teń. Adiabatalıq processte orınlanǵan jumıs izotermik processte orınlanǵan jumıstan hámiyshe kishi. Sebebi adiabatik keńeyıw waqıtında sistema sırtqı ortalıqtan jıllılıq almay keńeyedi. Izotermik keńeyıw waqıtında sistema temperaturasın barlıq waqıt turaqlı saqlaw ushın sırtqı denelerden jıllılıq muǵdarın alıp turadı. Gaz izotermik suwıp atırǵanda mexanik jumıstan payda bolǵan energiyanı sırtqı ortalıqqa beredi. Sonıń ushın izotermik sistema menen sırtqı ortalıq arasında jaqsı jıllılıq ótkiziwsheńlik sharayatı bolıwı kerek. Adiabatik processte bolsa kerisinshe, sistema ortalıq penen pútinley jıllılıq almaspawı kerek.
Qaytımlı hám qaytımsız processler. Eger bazı bir processke termodinamikalıq názerden qarasaq, onıń qanday zatdan quralǵanlıǵı bizdi qızıqtırmaydı, balki onıń halın xarakterlewshi parametrlerin biliw áhmiyetli bolıp tabıladı.
Sistema halatın anıqlaytuǵın hám sırtqı sebepler tásirinde ózgeriwi mumkin bolǵan shamalar parametrler dep ataladı.
Sistemanıń parametrleri sistemanıń faza sanına baylanıslı. Faza dep, ximiyalıq quramı, dúzilisi hám halatı birdey bolǵan hám málim bet penen shegaralanǵan denege (sistemaǵa) aytıladı. Máselen, suw málim bir temperaturada úsh fazada bolıwı mumkin: suyıq, suwdıń ishindegi muz bólekleri hám onıń ústindegi suw puwı.
Eger muz hám suw puwı bolmasa, yaǵnıy sistema tek suwdan ibarat bolsa, sistema bir fazali boladı. Málim bir ideal gaz hám bir fazali sistema bolıp tabıladı. Onıń halı úsh parametr: kólem V, basım P hám temperatura T arqalı tolıq bir mánisli túrde anıqlanadi.
Eger sistema bir neshe halatlarda bolıp, jáne baslanǵısh halatına qaytıp kelse, bunday process qaytımlı process dep ataladı.
2-súwret.
Diagrammada bunday process tuyıq iymek sızıq menen sıpatlanadı. Máselen, gaz keńeyip 1-halatdan 2 –halatǵa ótiwi hám sońınan qısıw nátiyjesinde ol jáne 2-halatǵa qaytıp keliwi mumkin. Gazdıń keńeyıw waqıtında orınlaǵan jumısı oń, qısılıwda orınlaǵan jumısı bolsa teris esaplanadı (sebebi dV<0). Aylanba processte orınlanǵan jumıs iymek sızıq penen shegaralanǵan maydan menen anıqlanadi (2-súwret). Eger cikl saat strelkası baǵıtında júz berse, tuwrı cikl (2(a)-súwret), oǵan keri baǵıtta júz berse, keri cikl (2(b)-súwret) dep ataladı. .
|
| |
