|
Termodinamikanın I qanunu
|
| bet | 1/5 | | Sana | 26.05.2022 | | Hajmi | 58.32 Kb. | | #21918 |
Bog'liq termodinamikanin qanunlari-1
Termodinamikanın elementləri
1. Termodinamikanın I qanunu. Termodinamikanın I qanunu istilik proseslərində enerjinin saxlanma qanununu ifadə edir. Bu qanuna görə qazın daxili enerjisinin dəyişməsi U qaza verilən istilik miqdarı Q ilə xarici qüvvələrin qaz üzərində gördükləri işin A cəminə bərabərdir:
U= Q+A (1)
Əgər qaz xarici qüvvələrə qarşı iş görərsə A A olduğunu nəzərə alaraq (1) ifadəsini aşağıdakı kimi yazmaq olar:
U= Q+ A(2)
Bu isə o deməkdir ki, qaza istilik miqdarı verdikdə onun bir hissəsi qazın daxili enerjisinin artmasına, qalan hissəsi isə xarici qüvvələrə qarşı görülən işə sərf olunur. Bu düsturlar termodinamikanın I qanununun riyazi ifadələridir.
Elementar termodinamik tarazlı proses üçün termodinamikanın I qanunu aşağıdakı kimi yazılır:
Q dU A .
Burada Q sistemin aldığı elementar istilik miqdarı, dU onun daxili enerjisinin dəyişməsi, A isə gördüyü elementar işdir. İstilik miqdarı və iş hal funksiyaları olmadığı üçün onların elementar qiymətləri Q və A ilə işarə olunur. Bu qiymətlər həmin kəmiyyətlərin dəyişməsi deyildir. Daxili enerji hal funksiyası olduğundan dU onun dəyişməsini, tam diferensial olduğunu göstərir.
Termodinamikanın I qanununun riyazi ifadələrindən görünür ki, dairəvi prosesdə, yəni sistem yenidən əvvəlki halına qayıtdıqda onun daxili enerjisinin dəyişməsi sıfıra bərabər olduğundan Q A olur: dairəvi prosesdə sistemə verilən istilik miqdarı tamamilə xarici qüvvələrə qarşı görülən işə çevrilir. Əgər sistemə istilik miqdarı verilməzsə, dairəvi proses yaratmaq olmaz, yəni Q=0 olarsa A=0 olar. Bu isə o deməkdir ki, xaricdən istilik almadan, xarici mühitdə dəyişiklik olmadan, iş görmək olmaz. Başqa sistemlərdə dəyişiklik yaratmadan iş görə bilən mexanizm I növ perpetium mobile (daimi mühərrik) adlanır. Termodinamikanın I qanunu göstərir ki, belə mühərrik düzəltmək mümkün deyildir. Belə qurğu enerjinin saxlanma qanununa ziddir.
2. Daxili enerji. Makroskopik sistemin halını xarakterizə edən kəmiyyətlərdən biri onun daxili enerjisidir. Aqreqat halından asılı olmayaraq bütün maddələr daxili enerjiyə malikdirlər. Maddəni təşkil edən zərrəciklərin (atom, molekul, ion və s.) hərəkət (kinetik) və qarşılıqlı təsir (potensial) enerjilərinin cəmi onun daxili enerjisi adlanır, U ilə işarə olunur:
U Ek E p
Burada Ek – zərrəciklərin maddə daxilində bütün hərəkət növlərinin – irəliləmə, fırlanma, rəqsi hərəkətlərinin kinetik enerjisi, Ep – bütün qarşılıqlı təsirlərin potensial enerjisidir. Buraya atom daxilində elektronların hərəkət enerjisi, elektron və nüvələr arasındakı enerji, nüvədə proton və neytronların hərəkət enerjisi və qarşılıqlı təsir enerjisi, nüvələrin öz aralarındakı enerji və s. daxildir. Bütövlükdə bu enerjilərin orta qiyməti termodinamik tarazlıqda olan makroskopik sistemin daxili enerjisini təşkil edir. Bu mənada daxili enerji additiv (hədbə hədd toplanan) kəmiyyətdir.
Daxili enerji sistemin makroskopik parametrlərindən asılıdır. Termodinamik tarazlıqda olan qaz və mayelərin daxili enerjisi onların temperaturu və həcmi ilə təyin olunur: temperatur sistemi təşkil edən zərrəciklərin kinetik enerjisini, həcm isə qarşılıqlı təsir enerjisini göstərir. Həcm dəyişdikdə sistemi təşkil edən hissələr arasındakı məsafə dəyişir və buna uyğun olaraq potensial enerji artır və ya azalır. Bərk cisimlərin daxili enerjisi isə həm də onların formasından asılıdır, çünki bərk cismin formasını dəyişmək üçün iş görmək lazımdır. Deməli, bərk cismin həcmi sabit qalmaqla formasını dəyişdikdə onun daxili enerjisi dəyişməlidir. Buradan bir daha görünür ki, daxili enerji sistemin termodinamik halını təyin edən kəmiyyətdir.
Daxili enerji makroskopik sistemin daxili halını ifadə edən kəmiyyət olduğundan onun bütövlükdə hərəkəti və başqa cisimlərlə qarşılıqlı təsiri daxili enerjinin hesablanmasında nəzərə alınmır. Daxili enerjinin tərkib hissələrindən biri oaln potensial enerji normallaşdırılan kəmiyyət olduğundan daxili enerji müəyyən bir sabit dəqiqliyi ilə tapılır. Termodinamik proseslər isə daxili enerjinin dəyişməsi ilə xarakterizə olunur. Odur ki, daxili enerjini hesabladıqda bu sabiti nəzərə almamaq olar.
Ən sadə makroskopik sistemin, ideal qazın daxili enerjisini hesablayaq. İdeal qazı təşkil edən hissəciklər arasında qarşılıqlı təsir olmadığından onun daxili enerjisi yalnız onu təşkil edən hissəciklərin kinetik enerjisindən ibarət olacaqdır. Bu hissəcikləri maddi nöqtə kimi qəbul etsək, onların hər biri üç sərbəstlik dərəcəsinə malik olacaqlar. Bir sərbəstlik dərəcəsinə düşən enerji ½ KT olduğundan, sərbəstlik dərəcəsinin sayı i olan molekulun enerjisi
U0= ½ KTi
|
| |
