12-мавзу: Термодинамика асослари

4. Термодинамиканинг биринчи қонуни. Термодинамика биринчи қонунининг газ изожараёнларига тадбиқи

Иссиқлик, иш ва энергия орасидаги муносабатни иссиқликнинг механик ҳаракатга ва ишга айланиш жараёнига боғлаб ўрганиадиган физиканинг бўлимига термодинамика дейилади. Демак, табиат ҳодисаларига энергиянинг сақланиш ва бир турдан иккинчи турга ўтиш қонуни асосида қараш термодинамиканинг мазмуминини ташкил қилади.

Термодинамика ўзининг икки фундаментал қонунига таянади. Термодинамиканинг биринчи бош қонуни иссиқлик ҳодисаларига энергиянинг сақланиш ва бир турдан иккинчи турга айланиш қонунининг тадбиғидан иборатдир. Цилиндрнинг қўзғолувчан поршени остида турган газни қиздирайлик. Газга берилган Q иссиқлик миқдори унинг ички энергиясини U ортиришга ва поршенни h баландликка кўтаришда (яъни V ҳажмга ўзгаришда) А иш бажаришга сарфланади.
Иш энергиянинг бир туридан бошқа турига айланиш ўлчови бўлганлиги учун А иш система поршеннинг кўтарилганлиги натижасида олган механик энергияга тенг. Энергиянинг сақланиш қонунига кўра
(7.11)
Бу боғланиш термодинамика биринчи бош қонунининг математик ифодаси бўлиб қуйидагича таoрифланади:
Системага атрофдаги жисмлар берган иссиқлик миқдори система ички энергиясини ўзгаришига ва системанинг ташқи жисмлар устида иш бажаришга сарфланади.
Агар ситема ўзининг дастлабки ҳолатига ҳар доим қайтса, унинг ички энергиясининг ўзгариши U=0 бўлади. У ҳолда термодинамиканинг биринчи асосий қонуни қуйидагича ёзилади:

Бундан ўзи олган энергиядан кўпроқ иш бажара оладиган даврий ҳаракатланувчи система (биринчи тур абадий двигатель) яратиш мумкин эмаслиги келиб чиқади. Бу хулосалардан фойдаланиб, термодиннамиканинг биринчи бош қонунини яна шундай таoрифлаш мумкин: биринчи тур абадий двигатель қуриш мумкин эмас.
Термодинамикнинг биринчи бош қонунини дифференциал кўриниши
(7.12)
ифодага эга бўлади.
Энди термодинамика биринчи бош қонуни идеал газдаги изожараёнларга тадбиқ қилайлик.