7-ma’ruza mashg’uloti mavzu. Issiqlik sig‘imlari reja

7-MA’RUZA MASHG’ULOTI
MAVZU. ISSIQLIK SIG‘IMLARI
Reja:
1. Joul-Tomson jarayoni.
2. Maksimal ish.
3. Le-Shatele prinsipi.
Tayanch so’z va iboralar: Jou-Tomson hodisasi, ish, Le-Shatelye prinsipi.
Gazlarni suyultirish masalasi amaliyotda muhim o’rin tutadi. Gazlarni suyultirish uchun eng avval uni past temperaturagacha sovitish kerak. Buning uchun gazning adiabatik holda kengayishida ish bajarishga majbur qilish kerak. Bu holda bajarilgan ish ichki energiyaning kamayishi hisobiga o’tadi. Natijada gaz temperaturasi pasayadi. Adiabatik holda kengayish jarayoni qaytmas yoki qaytuvchi bo’lishi mumkin.
Joul-Tomson tajribasida adiabatik izolatsiyalangan silindrlardan birinchisidagi katta P₁ bosim ostidagi gaz kichik P₂ bosim ostidagi ikkinchi silindrga statsionar holda o’tkaziladi.

7.1-rasm. Joul-Tomson tajribasi qurilmasi: P₁ va P₂ - porshenlar; T - g‘ovak to’siq.
Oqimni statsionarligini gazni o’tkazuvchi g’ovak to’siq (T) ta’minlab beradi. Jarayon sekin o’tganligi uchun bosimlarni Pj va P, porshenlarni sekin surish yordamida o’zgarmas ushlab turish mumkin. To’siq borligi bunday jarayon qaytmas
adiabatikligidan dalolat beradi. Bu Joul-Tomson jarayoni yoki hodisasi deyiladi. Gazlarni sovutishda katta ahamiyatga ega bo’lgan bu jarayon ustida 10 yil tajribalar olib borilgan (1852-1862 -yy.).
Demak, Joul -Tomson jarayonida va bo’ladi. nisbat Joul-Tomson hodisasini aniqlovchi koeffitsiyentdir. Agar bo’lsa, differensial. bo’lsa, integral hodisa deb yuritiladi. Gazning o’tishi statsionar jarayon bo’lganligi uchun entalpiya doimiy bo’ladi, shuning uchun Joul-Tomson jarayoni izoentalpik bo’ladi, ya’ni yoki bo’ladi. desak,

ifodalardan
(1)
Joul-Tomson hodisasini ifodalovchi tenglamani olamiz . Agar

bo’lsa, u vaqtda gaz soviydi. Agar

bo’lsa, u vaqtda gaz qiziydi.
Shu masalani aniq misolda qaraylik. Agar ideal gazni olib qarasak, u holda

bo’ladi. Tajriba ham shunday bo’lishini ko’rsatadi. Agar Vander-Vaals gazini olib qarasak, u holda quyidagi ifodani olamiz:
(2)
bu ifodadan ekanligi kelib chiqadi. Ya’ni ideal gazdan chetlanishini ko’rsatadi. (2) dan Joul-Tomson hodisasining kattaligi «a» va «b» parametrlarga bog’liq bo’lar ekan.
1. Agar «a» juda katta bo’lib, desak, bu holda

bo’ladi. Bunday holda gaz adiabatik kengayganda sovir ekan, chunki bo’ladi.
2. Agar «b» juda katta bo’lib, desak, bu holda

bo’ladi. Bu holda gaz isiydi.
Ma’lum bir temperaturada real gazlar uchun Joul-Tomson koeffitsiyenti , ya’ni bo’ladi. Bu shart (2) dagi bo’lsa bajariladi. Umuman, agar (1) ning surati bo’lsa, real gazlar uchun bo’ladi. Bu inversiya nuqtasi, temperatura esa inversiya temperaturasi va
(3)
esa inversiya egriligi deb yuritiladi. Van-der-Vals gazi uchun inversiya temperaturasini aniqlaymiz. Bir mol gaz uchun yozilgan Van-der-Vaals tenglamasidan P = const deb temperatura bo’yicha hosila olamiz va (3) tenglikdagi
kattalik uchun quyidagi ifodani olamiz:

Bu ifodani olishda gazning noidealliliga bo’lgan tuzatmalar a va b ning kichik ekanligi hisobga olingan. Inversiya nuqtasida inversiya egriligi nolga teng bo’lishidan Van-der-Vaals gazi uchun inversiya temperaturasi quyidagiga tengligi kelib chiqadi:

bu yerda bo’lib, Boyl temperaturasi deyiladi. Inversiya temperaturasi yaqinida Joul-Tomson hodisasi ishorasini o’zgartiradi:
a) inversiya temperaturasidan pastda ( da) Joul-Tomson hodisasi musbat ( ). Bu holda gaz kengayishida soviydi, chunki va ;
b) inversiya temperaturasidan yuqorida ( da) Joul-Tomson hodisasi manfiy ( ). Bu holda gaz qiziydi. Aksariyat inert gazlar kengayganda qizishi kuzatilgan. Sababi shundaki, eksperimental kuzatishlar hamma inert gazlarning inversiya temperaturasi kritik temperaturasidan ancha yuqorida bo’lishini ko’rsatadi.
Demak, inert gazlarni adiabatik holda kengayishida sovitish uchun, eng avval, ularning inversiya temperaturasini kritik temperaturagacha keltirish zarur ekan. Inversiya nuqtasida gazning issiqlik sig‘imlar farqi

ko’rinishni oladi. Bu formula yordamida Van-der-Vaals va Diterichining ikkinchi tenglamasi bilan tavsiflanuvchi gazlar uchun issiqlik sig’imlar farqi inversiya nuqtasida bir xil qiymat qabul qilishini ko’rsatish mumkin:

Gazlarni qaytuvchi adiabatik kengayishida sovitish uchun tashqaridan ish bajarish kerak. Bu holda temperatura o’zgarishini va ifodalar asosida topish mumkin:
(4)
Holat tenglamasi qanday bo’lishidan qat’iy nazar, har qanday gaz uchun har doim bo’ladi. Demak bo’ladi. Gaz kengayishida soviydi, chunki va bo’ladi. Gazlarning qaytuvchi adiabatik jarayon ostida kengayishida past temperaturalarni olish metodi P.L. Kapitsa tomonidan ishlab chiqilgan va amalda ko’rsatilgan.
Nazorat savollari
1. Qaytar va qaytmas jarayonlar to’g’risida ma’lumot bering.
2. Joul-Tomson tajribasini izohlang.