5. Ma’ruzalar bo’yicha nazariy o’quv materiallar. Сименар машгулотлари

Nazorat savollari:

1. 
   Suyuqlikning sirt tarangligi.
   
2. 
   Suyuqlikning yopishqoqligi. Puazeyl va Stoks qonunlari.
   
3. 
   Kapilyar hodisalar.
   
4. 
   Havoning namligi.
   

11-MA’RUZA


Termodinamik muvozanat. Ichki energiya. Termodinamika qonunlari. Adiabatik jarayon. Puasson tenglamasi. Entropiya tushunchasi. Karno sikli
Reja:

1. 
   Termodinamik muvozanat
   
2. 
   Ichki energiya.
   
3. 
   Termodinamika qonunlari.
   
4. 
   Karno sikli
   

Yuqorida aytilgandek, molekulyar fizika makroskopik (gaz, suyuq va qattiq) jismlarning xossalarini hamda ularni tashkil etgan mikrozarracha (atom, molekula, ion)larning o’zaro ta’siri va issiqlik harakati bilan bog’liq ravishda yuz beradigan fizik jarayonlarni o’rganadi.

Makraskopik tizimlarning xossalarini ularni tashkil etgan mikrozarrachalar o’rtacha qiymatlari asosida o’rganuvchi usulga molekulyar-kinetik (statistik) usul deyiladi.
Ammo makrotizimlarning xossalarini makrostrukturasiga va unda yuz beradigan mikrojarayonlarga e’tibor bermasdan o’rganish ham mumkin. Ular energiyaning bir turdan ikkinchisiga o’tish jarayonlari bilan bog’langan bo’lishi mumkin.
Makroskopik tizimlarning xossalarini ularda yuz beradigan energiyaning aylanish jarayonlariga asoslanib aniqlanadigan usulga termodinamik usul deyiladi.
Termodinamikaning asosiy vazifasi termodinamikaning bosh qonunlari deb ataluvchi makroskopik parametrlar bilan ifodalanuvchi qonunlar asosida jism xossalarini o’rganishdan iborat.
Termodinamika uchta bosh qonunlarga asoslanadi.
Birinchi bosh qonuni energiya aylanishining sifat va miqdor tomonlarini yoritadi.
Ikkinchi bosh qonuni termodinamikada o’rganilayotgan jarayonlarning rivojlansh yo’nalishini ifodalaydi.
Uchinchi bosh qonuni termodinamik nol haroratga olib keluvchi jarayonlarning bo’lmasligini tasdiqlovchi chegaralar qo’yadi.
Termodinamikaning qonunlarini o’rganish uchun ayrim tushunchalarni bilish talab etiladi. Bu tushunchalarga termodinamik tizim, parametr, termodinamik muvozanat, holat, jarayon, qaytar va qaytmas jarayonlar kiradi.
Tizimlarga gaz, suyuqlik, qattiq jismlar, plazma, magnit va gravitatsion maydonlarni kiritish mumkin.
Tizim holatini aniqlashga imkon beradigan va tashqi ta’sirlar ostida o’zgaradigan kattaliklarga parametrlar deyiladi. Ularga massa, harorat, bosim, hajm kiradi. Bu kattaliklar bir-biri bilan o’zaro holat tenglamasi orqali bog’lanishi mumkin.
Tizimning holatini aniqlovchi kattaliklar o’zgarmas bo’lganda tizim termodinamik muvozanat holatida bo’ladi. Masalan, harorat, bosim, massa. Termodinamik muvozanat holatda issiqlik o’tkazuvchanlik, diffuziya, kimyoviy reaksiyalar, fazoviy o’tishlar va shunga o’xshash boshqa hodisalar ro’y beradi.
Tizimning muvozanat holati grafik jihatdan nuqta kabi aniqlanadi (50-rasm). tizimning bir holatdan ikkinchisiga o’tishi termdinamik jarayon deyiladi.



50-rasm

Qaytar jarayon deb to’g’ri jarayonga nisbatan oxirgi holatdan dastlabki holatga o’zgarishsiz o’tish yuzaga kelgandagi jarayonga aytiladi.

Qaytmas jarayon deb shu oraliq orqali qayta o’tish yuz bermagandagi jarayonga aytiladi.
Muvozanat jarayon har doim qaytar jarayon bo’ladi. Muvozanatsiz jarayon hamma vaqt qaytmas bo’ladi.
Qaytar jarayonlar-real jarayonlarni muvaffaqiyat bilan o’rganish uchun ularning ideallashtirilgan modelidir. Ko’p sondagi tajribalar va kuzatishlardan so’ng olimlar tabiatda qaytar jarayonlar yo’q ekanligini ta’kidladilar.
Ma’lum issiqlik miqdori berilgandan so’ng gaz holatining o’zgarish jarayonini qaraymiz. Buning uchun gazni ma’lum harorat va bosimga ega bo’lib silindr ichidagi porshen ostida deb faraz qilamiz.



51-rasm

Gaz bu vaqtda _{ } ga teng ichki energiyaga ega bo’ladi. Gazga ma’lum Q issiqlik miqdori berib, uning ichki energiyasini _{ } ga yetkazamiz. U holda gazning ichki energiyasi

_{ } (207)

ga o’zgaradi.

Isitgichdan Q issiqlik miqdori olib gaz tashqi kuchlarga qarshi ish bajaradi (52-rasm). Energiyaning saqlanish qonuniga muvofiq, tizim ichki energiyasining o’zgarishi ∆U=U₂-U₁ bo’ladi, tizimga berilgan issiqlik miqdori Q bilan tizim tomonidan bajarilgan A ish orasidagi farqqa teng bo’ladi, ∆U=Q-A, bundan

_{ } (208)

Boshqacha aytganda, tizimga berilgan issiqlik miqdori uning ichki energiyasining o’zgarishi bilan tizim tomonidan bajarilgan ishga sarf bo’ladi. Bu esa termodinamikaning birinchi bosh qonunidan iborat.

52-rasm

Agar tizim davriy ravishda dastlabki vaziyatiga qaytaversa, uning ichki energiyasining o’zgarishi ∆U=0 va u vaqtda (208) ga asosan, A=Q bo’ladi.

Agar jarayonning yetarlicha kichik dQ issiqlik miqdori olayotgan bo’lakchasi e’tiborga olinsa, u vaqtda dA elementar ish bajariladi va tizimda ichki energiya ∆U juda kichik qiymatga o’zgaradi, u holda termodinamikaning birinchi bosh qonuni differensial ko’rinishda quyidagicha bo’ladi:


_{ } (209)

Termodinamikaning birinchi bosh qonuni energiyaning saqlanish va o’zgarish qonunining umumiy ifodasidir. Bu degan so’z, olinayotgan energiyadan kattaroq ish bajaradigan davriy ravishda ishlaydigan mexanizm yaratish mumkin emas.