|
REJA:
Termodinamika elementlari. Ish va issiqlik. Termodinamikaning I va II qonuni
|
| bet | 14/40 | | Sana | 22.02.2024 | | Hajmi | 15,65 Mb. | | #160565 |
Bog'liq 3-KURS FIZIKA (5-yillik sirtqi uchun) 3-kurs. 4 yillik 2-OTM sirtqi Matematika-informatika (2)REJA:
Termodinamika elementlari. Ish va issiqlik. Termodinamikaning I va II qonuni.
Biologik sistemalar entropiyasi.
. Biologik sistemalarning qovushuvligi.
Sirt tarangligi va uni o’lchash metodlari.
MASHG‘ULOTNING MAQSADI - Talabalarga molekulyar fizika asoslari, ya’ni modda ichki tuzilishi, molekulalarning harakati, xossa va xususiyatlari, ularni xarakterlovchi hodisa va qonuniyatlar, fizik kattaliklar haqida bilimlar berishdan iborat.
TAYANCH TUSHUNCHALAR:
Ichki energiya;
Termodinamik elementlar;
Termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonuni;
Termodinamikaning birinchi qonunining qo’llanishi.
MAVZUNING QISQACHA MAZMUNI
Ichki energiya. Har qanday moddaning molekulalari uzluksiz tartibsiz harakatda bo‘lganligi sababli, molekulalar kinetik energiyaga ega bo‘ladi. Shuningdek, molekulalar orasida tortishish va itarish kuchlari mavjudligi tufayli fazoda ular bir-biridan ma’lum masofada joylashadi. Demak, molekulalar potensial energiyaga ham ega bo‘ladi.
Energiya. Iish va issiqlik
Issiqlik energiya harakatini ifodalaydi. Energiyani uzatilishi molekulyar darajada amalga oshib, natijada temperature o’zgaradi.Issiqlik bo’limi Britaniyada Britaniya termik bo’limi (Btb) , ichki issiqlik miqdor jihatdan qo’shimcha issiqlik berishga yoki faqatgina jarayonning davrini o’zgartiruvchi issiqlikka teng.Foydali issiqlik esa miqdoran qo’shimcha issiqlikka yoki temperaturani o’zgarishiga sabab bo’ladi
Quyida kuzatiladigan xossalari: Issiqlik miqdori (h) quyidagiga teng h=u+PV, bu yerda u biz ilgari o’rgangan muayyan issiqlik miqdori, P bosim va V muayyan hajm.
Entopiyani o’lchashda ba’zida issiqlikni uzatishda bajarilgan ish noqulaylik tug’diradi.
molekulalarning bir-biri bilan qiladigan o‘zaro ta’sirining potensial energiyalari yig‘indisi modda (jism)ning ichki energiyasiga tengdir, ya’ni
(1) bu yerda Ek va Ep jismni tashkil etgan barcha molekula (atom)larning mos ravishda kinetik va potensial energiyalari.
Ideal gazning ichki energiyasini hisoblash qattiq va suyuq jismlarning ichki energiyasini hisoblashga nisbatan uncha murakkab emas. Chunki ideal gaz molekulalari bir-biri bilan o‘zaro ta’sirlashmasligi sababli, ularning o‘zaro ta’sir potensial energiyasi nolga teng. Shuning uchun, ideal gazning ichki energiyasi uning molekulalari tartibsiz harakati kinetik energiyasining yig‘indisidan iboratdir, ya’ni
(2) Ideal gaz molekulasining o‘rtacha kinetik energiyasi ekanligini e’tiborga olsak (2) ifodani quyidagicha yozish mumkin:
(3) Shuningdek, va ekanligini e’tiborga olsak (3) ifoda quyidagi ko‘rinishga keladi:
(4) tenglik ideal gazning ichki energiyasini hisoblashga imkon beradi va bu tenglikka ko‘ra, ideal gazning ichki energiyasi uning massasi bilan absolyut temperaturasi hamda erkinlik darajalari sonining ko‘paytmasiga to‘g‘ri, molyar massasiga teskari proporsional ekan. (4) tenglikdan ideal gazning ichki energiyasi faqat uning temperaturasi o‘zgarganda o‘zgaradi degan xulosa kelib chiqadi. Agar gazda biror jarayon sodir bo‘lib, uning temperaturasi T1 dan T2 gacha o‘zgarsa, uning ichki energiyasi ham
(5) ga o‘zgaradi. Gazning holat tenglamasiga ko‘ra bo‘lgani uchun (4) tenglikni
(6) ko‘rinishda yozish mumkin. (6) tenglikdan gazning ichki energiyasi gaz bosimi va hajmiga ham bog‘liq ekanligi ko‘rinadi. Chunki gazning hajmi o‘zgar-ganda, gaz molekulalari orasidagi masofa o‘zgaradi. Hajm juda kichrayganda, molekulalar o‘zaro ta’sir potensial energiyasiga ega bo‘la boshlaydi. Xulosa qilib aytganda, gazning ichki energiyasi uning mikroskopik parametrlariga ham bog‘liq ekan. Xususiy holda, bir atomli gazlar uchun erkinlik darajasi bo‘lib, ikki atomli gaz molekulalari uchun esa , uch va ko‘p atomli gaz molekulalari uchun ga tengdir. U holda yuqoridagi (4), (5) va (6) tenglamalarni bir atomli gazlar uchun qo‘yidagicha yozamiz:
, , (7)
Har qanday jismning ichki energiyasi issiqlik holatiga bog‘liq bo‘lgani uchun, jism issiqlik holatining o‘zgarishi bilan ichki energiya ham o‘zgaradi. Modda bir agregat holatdan boshqa agregat holatga o‘tganda, masalan: qattiq holatdan suyuq holatga o‘tganda, suyuq holatdan gaz holatga o‘tganda va suyuq holatdan aksincha qattiq holatga o‘tganda jismning ichki energiyasi o‘zgaradi. Qattiq holatdan suyuq holatga o‘tganda jism ichki energiyasi ortsa, aksincha suyuq holatdan qattiq holatga o‘tganda jism ichki energiyasi kamayadi.
Biror sistemasining ichki energiyasining o’zgarishiga ish bajarish va issiqlik almashinish jarayonlari sabab bo’ladi. Gazda sodir bo’ladigan ko’pchilik jarayonlarda uning hajmi o’zgaradi. Gaz biror hajmni egallab turishi uchun u idishga qamalgan bo’lib, biror tashqi kuch ostida turishi kerak. Faraz qilaylik t, massali gaz erkin siljiydagan porshenli silindrik idishga qamalgan bo’lsin
(1-a rasm). Gazning bu holatdagi temperaturasi T1 hajmi V1 va bosimi r1 bo’lsin. Agar gazni izobarik ravishda T2 tempera- turagacha qizdirsak (porshen erkin siljiy olganligi uchun, gaz bosimini o’zgarmas debqarash mumkin, ya’ni ( ) Gaz kengayib V2 hajmni egallab (1-b rasm). Gazning hajmi o’zgarganda, u tashqi bosim kuchiga qarshi ish bajaradi. Bu ishga termodinamik ish deb ataladi. Gaz qizdirilganda, gaz molekulalrning o’rtacha kvadratik tezligining hamda o’rtacha kinetik energiyasi ortadi, bu hol gazning ichki energiyasining ortishiga olib keladi. Tezliklari (kinetic energiyasi) ortgan gaz molekulalarning porshenga borib urilishi natijasida porshenni biror msaofaga siljitadi. Mexanik ish formulasiga ko’ra gazning tashqi kuchga (qarshi) bajargan ish quyidagiga teng.
(1)
Bosim ta’rifidan ekanligini etiborga olsak (1) ifoda quyidagi ko’rinishga keladi
(2) Bu yerda gaz hajmining o’zgarishidir.
Demak, gazning izobarik kengayishida bajargan ishi uning bosimi bilan hajmi o’zgarishining ko’paytmasiga teng ekan. Gaz kengayganda musbat ish bajaradi, chunki kuch yo’nalishi bilan porshenning ko’chish yo’nalishi bir xil. Kengayish jarayonida gaz o’z atrofidagi jismlarga energiya uzatiladi. Gaz siqilganda ham, bajargan ish (2) ifodaga ko’ra aniqlanadi, ammo A<0 bo’ladi. Gaz tashqi kuch yo’nalishida siqilganda tashqi kuch musbat, ish bajaradi, chunki tashqi kuch yo’nalishida porshen kochadi. Tashqi jismlar gaz ustidan musbat ish bajarib, gazga energiya beradi. 1-a,b rasmlarda tasvirlangan har ikki holatlar uchun Mendeleev-Klapeyron tenglamasini yozib va
Ularni bir-biridan ayirsak
Agar va deb olsak, yuqoridagi ifoda quyidagi ko’rinishga keladi.
(3), (2) ifodaga ko’ra gaz temperaturaga qizdirilganda tashqi kuchlar ustidan bajarilgan ish quyidagicha aniqlanadi.
(4) bu ifodani 1 mol miqdardagi gaz uchun yozsak, u quyidagi ko’rinishda bo’ladi. (5) bundan kelib chiqadi, bu ifodaga ko’ra universal gaz doimiysining fizik ma’nosi kelib chiqadi. Universal gaz doimiysi bir mol gazni bir gradus kelvinga izobarik qizdirilganda shu gaz tomonidan bajarilgan ishga teng.
|
| |
