|
9-MAVZU: OCHIQ TIZIMLAR TERMODINAMIKASI
Ma’lumki, termodinamikaning birinchi qonuni yopiq sistemalarda energiyaning aylanish va saqlanish qonuni bo’lib, materiyaning aba diyligini hamda
uning yo’qolmasligini ifodalaydi. Ikkinchi qonuni esa berk sistemalarda
entropiya(tartibsizlik)ning uzluksiz ravishda oshib borishini anglatib, quyidagicha
ifodalanadi:
sistemaga berilgan issiqlik miqdori, T – esa absolyut temperatura.
Entropiya qonuni 1865 yilda Klauzius tomonidan ochildi, keyinchalik bu
qonunga Bolstman statistik ma’no berdi. Unga ko’ra, “sistemaning entropiyasi
ehtimolligi kichik bo’lgan holatdan entropiyasi yuqori bo’lgan holatga o’tishga
intiladi”.
Bu qonun uzoq yillar davomida fizikaviy, kimyoviy, biologik, kosmologik va
boshqa bir qator masalalarni yechishda katta ahamiyatga ega bo’l
davrida bu qonunning biosfera kabi ochiq va chegaralanmagan tizimlar uchun
qo’llash ba’zida noto’g’ri xulosalarga olib keldi. Bunga misol qilib “koinotning
issiqlik o’limi” haqidagi qarashlarni aytish mumkin. Lekin, hozirgi zamon fizikasiga
binoan koinot ochiq tizimdir va sistema xususiyatlariga qarab, uning entropiyasi
oshishi yoki kamayishi mumkin. Bundan entropiya qonuni tabiatdagi
tushuntira olmaydi, degan xulosaga kelmaslik lozim. Faqatgina, yopiq sistemalar
uchun yaratilgan entropiya qonuniga tegishli o’zgartirishlar kiritgan holda uni ochiq
sistemalarga tadbiq etish kerak.
Ma’lumki klassik mexanika qonunlari XX asr boshlariga kelib yorug’lik
tezligiga yaqin tezliklarda harakatlanuvchi zarralar, o’lchamlari va massalari juda
kichik bo’lgan mikroskopik jismlarning harakatini tushuntira olmaganligi uchun,
relyativistik mexanika hamda kvant mexanikasining yaratilishiga olib keldi.
Natijada klassik mexanika qonunlari zamonaviy mexanika qonunlarining xususiy
holiga aylanib qoldi.
Klassik termodinamika qonunlari ham ochiq va statsionar (xususan biologik) tizimlarda boradigan muhim termodinamik jarayonlarni tushuntira olmaganligi
sababli, nomuvozanat tizimlar termodinamikasining yaratilishiga sabab bo’ldi. O’z-
o’zidan
klassik termodinamika qonunlari
nomuvozanat
tizimlar
termodinamikasining xususiy holiga aylanib qoldi. Quyidagi jadvalda klassik
mexanika va termodinamikaning qo’llanish chegaralari keltirilgan.(1-jadval) .
Biz qanday tizimmiz: ochiq yoki yopiq? Maʼlumki, bu falsafaga emas, fizikaga oid savoldir. Barcha tirik mavjudotlar singari biz ham ochiq tizim hisoblanamiz, chunki modda va energiyani atrof-muhit bilan almashamiz. Misol uchun, kimyoviy energiyani oziq-ovqat shaklida qabul qilamiz va harakatlanish, gapirish, yurish va nafas olish kabi ishlarni bajaramiz.
Biz va atrof-muhit bilan bogʻliq boʻlgan energiya almashinuvlari, shuningdek, tanamizda sodir boʻladigan barcha energiya almashinuvlari (misol uchun, metabolik reaksiyalar) ham biz fizika darsliklarida uchratishimiz mumkin boʻlgan gaz molekulalari yoki issiq va sovuq jismlar oʻrtasidagi energiya almashinuvlari kabi fizika qonunlari jihatidan bir xil taʼriflanadi. Bu yerda biz ikkita fizikaviy qonun – termodinamikaning birinchi va ikkinchi qonunlarini koʻrib chiqamiz va ular biz kabi biologik tizimlarga qanday tegishli boʻlishini bilib olamiz.
Misol uchun, siz qozonga suv solib, uni gaz plitasida isitayotgan boʻlsangiz, bu yerda tizim gaz plitasi, qozon va suv hisoblanadi, atrof-muhit esa qolgan barcha narsa: oshxonaning qolgan qismi, uy, mahalla, mamlakat, sayyora, galaktika va koinotni oʻz ichiga oladi. Tizim sifatida nimani tanlash ixtiyoriy (kuzatuvchiga bogʻliq) boʻlib, siz nimani oʻrganishni istashingizga bogʻliq, siz faqat suvni yoki butun uyni tizimning bir qismi sifatida olishingiz mumkin. Tizim va atrof-muhit birgalikda koinotni tashkil qiladi.
Termodinamikada uch xil tizim mavjud: ochiq, yopiq va izolyatsiyalangan.
- Ochiq tizim oʻzining atrof-muhiti bilan energiya va modda almashadi. Gaz plitasi ochiq tizimga misol boʻladi, chunki issiqlik va suv bugʻlanib, havoda yoʻqolib ketadi.
- Yopiq tizim oʻzining atrof-muhiti bilan faqat energiya almashadi, modda emas. Agar yuqorida berilgan misoldagi qozon qopqogʻini zich yopsak, u deyarli yopiq tizim boʻladi.
- Izolyatsiyalangan tizim oʻzining atrof-muhiti bilan modda ham, energiya ham almashmaydi. Mukammal izolyatsiyalangan tizimni topish qiyin, lekin qopqogʻi zich yopiladigan maxsus sovitkich idishlar izolyatsiya qilingan tizimga oʻxshaydi. Idish ichidagi narsalar bir-biri bilan energiya almashishi mumkin, shuning uchun muz biroz eriydi va ichimlikni sovitadi, ammo tashqi muhit bilan juda kam energiya (issiqlik)
- almashadi. Nima uchun sovitkich konteyner idish baʼzida “yopiq” tizim deb ataladi?
Boshqa organizmlar kabi biz odamlar ham ochiq tizim hisoblanamiz. Bu haqda oʻylaymizmi, yoʻqmi, biz doimiy ravishda atrof-muhit bilan modda va energiya almashamiz. Misol uchun, tasavvur qiling, bir boʻlak sabzi yeyapsiz yoki bir sumka yukni koʻtarib ketyapsiz yoki boʻlmasa oddiygina nafas olib, nafas chiqarib, atmosferaga karbonat angidridni chiqarishni faraz qiling. Sanalgan barcha holatda ham siz atrofingiz bilan energiya va modda almashinuvini amalga oshirasiz.
Tirik organizmlarda sodir boʻladigan energiya almashinuvi fizika qonunlariga boʻysunadi. Shu tufayli ular elektr tarmoqlarining energiya uzatishidan farq qilmaydi. Keling, termodinamikaning qonunlari (energiya uzatishning fizik qonunlari) biz kabi tirik mavjudotlarga qaysi jihatdan tegishli ekanligini koʻrib chiqamiz.
Do'stlaringiz bilan baham: |
