1– Mа’ruzа. Mavzu: Termodinamika tarixi va rivojlanish tendentsiyalari va vazifalari. Noenergetik sohalarida issiqlik texnikasining o’rni. Reja

7–Mа’ruzа.


Mavzu: Termodinamikaning II-qonunining ta’riflari. Karnoning to’g’ri va teskari sikllari


Reja:
1. Termodinamikaning 2 – qonuni ta'riflari. 1.Айланма жараёнлар
2. To'g'ri va teskari davriylik. 2.Карнонинг тугри кайтар цикли.
3. Issiqlik qurilmasining termik foydali ish koeffisienti. Sovitish koeffisienti.
3. Карнонинг тескари кайтар цикли.
4. Термодинамика иккинчи конунининг мохияти ва таърифи.
4. Karno davriyligi va uning FIK. Karno teoremasi.
5. Entropiya holat funksiyasi sifatida.


7.1. Termodinamik jarayondagi tizim ish bajarishi uchun unga davriy ravishda ma’lum miqdordagi issiqlik energiyasi yoki ish jismi uzatib turilishi va ishga to‘la aylanmasdan qolgan issiqlik miqdorini tizimdan tashqariga (sovitkichga) uzatish kerak. Shunda sikl davriy ravishda takrorlanadi. Ish jism sifatida faqat bitta modda qo‘llanilsa, u holda modda avval kengayadi va ma’lum miqdordagi ishni bajaradi, so‘ngra yana siqiladi, keyin boshlang‘ich muvozanat holatiga qaytadi.
Sikl qaytadan takrorlanadi. 3.1-rasmdan ko‘rinib turibdiki, agar ishchi jism 1-3-2 egri chiziq bo‘ylab kengaysa, u 132451 nuqtalar bilan chegaralangan yuzaga son qiymati jihatidan teng ish bajaradi.
Ishchi jism 2-nuqtaga yetgandan so‘ng, yana ish bajarishi uchun avvalgi holatiga (3.1-rasmga) qaytishi lozim. Ishchi jismni boshlang‘ich holatiga qaytishi uch xil bo‘lishi mumkin.

1. 
   Siqish chizig‘i 2-3-1 kengayish chizig‘i 1-3-2 bilan ustma-ust tushadi. Bunday jarayonda kengayishda bajarilgan ish (132451 yuza) siqish ishiga (231542 yuza) teng bo‘ladi va foydali ish nolga teng.
   
2. 
   Siqish chizig‘i 2-6-1 kengayish chizig‘i 1-3-2 dan yuqorida joylashgan. Bunday jarayonda siqishga (261542 yuza) kenga-yishda olingan ishga (132451 yuza) qaraganda ko‘proq ish sarflanadi.
   
3. 
   Siqish chizig‘i 2-7-1 kengayish chizig‘i 1-3-2 dan pastda joylashgan. Bunday aylanma jarayonda kengayish ishi (132451 yuza) siqish ishidan (271542 yuza) katta bo‘ladi. Demak, foydali ishning qiymati 13271 nuqtalar hosil qilgan maydon yuzasiga son qiymati jihatidan teng bo‘ladi. Foydali ish olinadigan siklni to‘g‘ri sikl yoki issiqlik mashinasi sikli deyiladi, bu holda kengayish ishi siqish ishidan katta bo‘ladi. Siqish ishi kengayish ishidan katta, ya’ni, ish sarflanadigan siklga teskari sikl deyiladi. Bunday sikl bilan sovitish mashinalari ishlaydi. Sikllar qaytar va qaytmas bo‘lishi mumkin. Muvozanatli jarayonlardan tashkil topgan siklga qaytar sikl deyiladi. Sikl tarkibidagi hech bo‘lmaganda bitta jarayon qaytmas bo‘lsa, u holda butun sikl ham qaytmas bo‘ladi.
   

3.1-rasmda tasvirlangan siklni qaytar sikl deb hisoblab, uni taxlil etaylik.
Ishchi jism isitgichdan olingan q₁ issiqlik hisobiga 1-3-2 yo‘l bo‘yicha kengayib, ₁ kengayish ishini bajaradi. 2-7-1 yo‘lda siqish uchun ₂ ish sarflanib, sovitkichga q₂ issiqlik beriladi va ma’lum bir qism ish ichki energiyani boshlang‘ich holigacha ortishiga sarflanadi.
To‘g‘ri sikl natijasida l=l₁–l₂ foydali ish bajariladi. Issiqlik miqdori q₁ va q₂ hamda foydali ish orasidagi nisbat termodinamikaning birinchi qonuni orqali aniqlanadi:

q=q₁–q₂=u₂–u₁+ .

Siklda tizimning boshlang‘ich va oxirgi holatlari bir xil bo‘lgani uchun u₁=u₂, shuning uchun

q₁–q₂=
Bir sikl davomida foydali ishga aylangan issiqlik miqdorini jismga keltirilgan umumiy issiqlik miqdoriga nisbati to‘g‘ri siklning termik foydali ish koeffitsienti deb aytiladi.
(3.1)


7.2. Barcha ideal tsikllar orasida 1824 yilda fransuz olimi Sadi Karno taklif qilgan va uning nomi bilan ataladigan tsikl – Karno tsikli eng mukammal tsikldir.
Karno tsikli qaytar tsikldir. U to‘rtta jarayon: 2 ta izotermik va 2 ta adiabatik jarayondan tashkil topadi (5.2 – rasm).

5.2 – rasm.itna\anim\rasm5_2.swf

5.2 – rasmda Karno tsikli р – v diagrammada tasvirlangan. Bu tsiklda sodir qilinadigan jarayonlarni quyidagi tartibda tushuntiramiz:

Sistemaning boshlang‘ich holati 1 nuqta bilan aniqlanadi va parametrlari р₁, v₁ va Т₁ ga teng.
1 – 2 izotermik kengayish. Bunda tsilindrning tubi issiqlik manbai bilan ulangan bo‘ladi. Sistema q₁ issiqlikni oladi va 1 – 2 chiziq bo‘yicha kengayib ish bajaradi. 2 nuqtada sistema issiqlikdan uziladi.
2 – 3 adiabatik kengayish. Gaz tashqi muhit bilan issiqlik almashmasdan 2 – 3 chiziq bo‘yicha kengayadi, porshen siljiydi va gaz o‘zining ichki energiyasi hisobiga ish bajaradi. Bunda harorat va bosim kamayadi. Sistemaning harorati Т₂ ga yetganda porshenning harakati 3 – nuqtada to‘xtaydi. Shundan keyin tsilindr sovutgichga q₂ issiqlikni berishi boshlanadi.
3 – 4 izotermik siqilish. Porshen dastlabki holatiga shunchalik sekin qaytadiki, gaz sovitgich haroratida qoladi. Bunda tashqi kuchlar gaz ustida ish bajaradi. Uning hajmi kamayadi, bosimi esa ortadi, harorati o‘zgarmasdan qoladi. Ishchi jismdan q₂ issiqlik olinishi 4 – nuqtada to‘xtaydi.
4 – 1 adiabatik siqilish. Tashqi kuchlar tomonidan gazning siqilishi davom etadi, lekin issiqlik almashinuvi sodir bo‘lmaydi. Gazning hajmi kamayadi, harorati va bosimi ortadi. Harorat isitgichning harorati Т₁ ga yetganda siqilish to‘xtaydi.
Karno tsiklining termik FIKi quyidagi formula yordamida aniqlanadi:
(5.11)
Karno tsikli faqat to‘g‘ri yo‘nalishda emas, balki teskari yo‘nalishda ham sodir bo‘lishi mumkin. 5.3 – rasmda teskari Karno tsikli р – v diagrammada tasvirlangan.
p
p₁ 1
q₁ T₁ = const


p₂ 2


dq = 0
p₄ dq = 0 4
3
p₃ q₂