2
гача кенгайсин (1.4–расм), шу вақтда поршень
Δ
l=l
2
–l
1
масофага силжийди, ҳажм эса Δν=ν
2
– ν
1
қадар ўзгаради.
Кўндаланг кесими юзи S бўлган поршенга газ томонидан
p
босим
туфайли
Ғ=р
S
га тенг куч таъсир қилади. Бу кучнинг йўналиши
поршеннинг кўчиш йўналиши билан бир хил бўлгани сабабли газ бажарган иш:
l
l
2
l
1
1.4.–расм.
11
A=F
l
=P
S
l
=p
V
(1.1)
Газнинг кенгайганда ΔV>0 ва бажарилган иши мусбат (Δ>0)
сиқилишида ΔV <0 ва
А<0.
Сўз бажарилган ташқи кучларнинг бажарган иши
устида эмас, балки газнинг бажарган иши устида бораётганини эътиборга
олиш лозим. Ҳамма ташқи кучларнинг бажарган иши бунинг тескариси, яъни
газ кенгайганда манфий, сиқилганда эса мусбат бўлади. Агар газ ҳажмининг
ўзгаришида газ босими ўзгарса, у ҳолда газ ҳажмининг жуда кичик
ўзгаришларига мос келувчи элементар иши ҳисоблаш лозим:
dA=p
dV
(1.2)
(1.2) ни интеграллаб, газ бажарган ишни топамиз:
2
1
V
V
pdV
A
(1.3)
Мисол тариқасида изотермик жараёнда идеал газнинг кенгайишида
бажарган ишини топайлик.
Бунинг учун (1.3) формуладаги босим ўрнига унинг Менделеев
Клапейрон формуласидаги ифодани келтириб кўямиз ва қуйидагини ҳосил
қиламиз:
V
RT
M
m
p
(1.4)
2
1
2
1
1
2
ln
V
V
V
V
V
V
RT
M
m
V
dV
RT
M
m
pdV
A
(1.5)
бу ерда
т –
газнииг массаси;
М –
моляр масса (бир моль газнинг массаси);
Т–
термодинамик ҳарорат, R=8,31 ж/ (моль
К) — моляр газ доимийси. (1.3)
тенгламадан кўриниб турибдики, газ бажарган иш график усулда
координатанинг босим ва ҳажм ўқларида чи зилган трапециянинг юзи каби
ҳисобланади (1.3–расм)
Бошлангич ва охирги ҳолатлари бир хил бўлган иккита турли хил
жараёнлар ифодаланган, расмдан кўрнниб турибдики, бажарилган иш
жараёнга боғлиқ экан. Шу сабабли
А
х
иш (1.5
а
–расм)
А
2
ишдан катта (1.5
б
–
расм). Иссиқлик жараёнлари учун энергиянинг сакланиш қонуни
термодинамиканинг биринчи қонуни каби таърифланади.
Системага берилган иссиқлик миқдори, системанинг ички энергжясини
ўзгартириш ва система томонидан бажариладиган ишга сарф бўлади:
Q=
U+A
(1.6)
Системанинг ички энергияси деганда, системани ташкил этган
заррачаларнинг кинетик ва потенциал энергиялари йиғиндиси тушунилади. Ички
энергия система ҳолатининг функцияси бўлиб, берилган ҳолат учун маълум
бир қийматга эга бўлади.
U системанинг бошланғич ва охирги ҳолатларига мос бўлган ички
энергия айирмаси:
12
Иссиқлик миқдори иш каби жараённинг функцияси бўлиб, ҳолат
функцияси бўла олмайди. Иссиқлик микдорини ҳам, ишни ҳам бирор
параметрнинг бошланғич ва охирги ҳолатдаги икки қийматининг айирмаси
сифатида ифодалаш мумкин эмас. Шу сабабли (1.6) фрормулада 2 ва
А
орттирма
белгисиз ёзилган.
А
1
0
V
1
V
2
p
V
a
А
2
0
V
1
V
2
p
V
б
1.5–расм
Q, А
нинг жуда кичик қийматлари ва U
нинг кичик орттирмалари учун
буларга мос ҳолдаги
U,
А ва dU белгилашлардан фойдаланилади, шу билан
бирга иссиқлик микдори ва ички энергиянинг иши тушунчаларининг фарқи
таъкидланади. Келгусида соддалаштириш учун бир хил белгилашлардан
(dQ, dA dU) фойдаланилади, лекин бу физик катталикларнинг фарқини ёдда
тутиш лозим.
Юқорида баён қилинганларни ҳисобга олиб, термодинамиканинг
биринчи қонунини қуйидагича ёзиш мумкин:
dQ=dU+dA
(1.7)
Q, A,
U ва
Q, dA, dU нинг кийматлари мусбат бўлиши ҳам (системага
иссиқлик ташқи жисмлар орқали узатилади, бунда ички энергия ортиб, газ
кенгаяди) ёки манфий бўлиши ҳам мумкин (системадан иссиқлик микдори
олинади, ички энергия камаяди, газ сиқилади).
13
0> Do'stlaringiz bilan baham: |