Fizika va kimyo

Ishchi jism

q₂

Isitgichdan q₁ issiqlik ishchi jismga beriladi. Bu issiqlik hisobiga ishchi jism (masalan: gaz) kengayib ish bajaradi. Lekin issiqlik manbaidan olingan q₁ issiqlikning hammasi ishga aylanmaydi, uning bir qismi (q₂) issiqlik xolida sovutgichga beriladi. Bir qism Ag‘q₁ – q₂ ishga aylanadi.

Issiqlik manbaining temperaturasi sovutgichning temperaturasiga tenglashganda issiqlikning o‘tishi va demak, ish bajarilish jarayoni to‘xtaydi. Hamma issiqlikning olish uchun sovtgichni absolyut nolgacha sovutish kerak, lekin bu mumkin emas. Binobarin, issiqlik manbaining hamma issiqlik zapasini olish mumkin emas hamda manbadan olingan issiqlikning hammasini ishga aylantirish ham mumkin emas.

SHularni inobatga olib, Uilyam Tomson (Kelvin) o‘z posto‘latini quyidagicha ta’rifladi.

Birdan-bir natijasi issiqlikni isitgichdan olib va uni to‘laligicha ishga aylantira oladigan jarayon (mashina) bo‘lishi mumkin emas.

Agar issiqlik to‘lik ishga aylanganda edi – 2 tur abadiy (dvigatel) harakatlanuvchi qurilma yaratish mumkin bo‘lar edi.

Ikkinchi qonunning yana bir posto‘lati (ta’rifi) xuddi shu masala xaqida.

V. Ostvald ta’biricha, ikkinchi tur abadiy dvigatel yaratish mumkin emas.

Ishni issiqlikga, issiqlikni ishga aylanishida xam tabiatdagi asimmetriyalik (bir tomonlamalik) ni ko‘ramiz. YA’ni ish to‘lik issiqlikga aylanadi (masalan: ishqalanganda), lekin issiqlik to‘la ishga aylanmasligi bilan biz tanishdik.

Ish issiqlikga aylanganda, jarayon faqatgina bir jism-issiqlik qabul qiluvchi jismning termodinamik xolati o‘zgarishi bilan chegaralanadi (ishqalanish bilan isitilganda). Issiqlik ishga aylanganda, issiqlik manbasining sovishi bilan bir qatorda, albatda, yana kamida bir yoki bir necha jismlarning termodinamik xolati o‘zgaradi (masalan sovitgichning) Termodinamikada ishchi jismning yoki bu jarayonga jalb etilgan boshqa jismlar termodinamik holatining o‘zgarishi kompensatsiya deyiladi. Ikkinchi qonunning yana bir posto‘latiga binoan kompensatsiyasiz issiqlikni ishga aylantirib bo‘lmaydi.

Fransuz olimi S. Karno (1824) o‘zining siklida issiqlik faqat kompensatsiya mavjud bo‘lgandagina ishga aylanishi mumkinligini ko‘rsatdi.

Bu siklni chizmada ko‘ramiz. Bunda ishchi jism sifatida ideal gaz olingan. U issiqlik manbaidan olingan issiqlik hisobiga ishlaydi va bunda jarayon siklik ya’ni aylanmadir. Bu sikl ketma-ket boradigan to‘rt qaytar jarayonlardan iborat.

P

oo

A B

A g‘ q₁ – q₂

D C







V

V1 V4 V2 V3

1)Gazning izotermik kengayishi (AV izotermasi) 1mol ideal gaz manbaidan issiqlik olib T₁ temperaturada V₁ dan V₂ gacha AV izoterma bo‘ylab qaytar tarzda kengaysin;

sistema bajargan ish.

_R_ ln V₂V₁ ga teng.

Bu ish miqdori AV V₁ V₂ yuzasiga teng bo‘ladi.

2) Gazning adiabatik kengayib, sovishi (VS) adiabatasi V nuqtadagi gazni adiabatik kengaytiramiz va bunda sistema ichki energiya xisobiga ish bajaradi.

_UCv__

Bu ish miqdori VS V₃ V₂ yuza bilan belgilanadi.

3) Gazning izotermik siqilishi ( CD izotermasi) S nuqtadagi T₂ temperaturadagi gazni izotermik siqilganda, sistema ustida bajarilgan ish;

_  R_ lnV₃  V₄

Bunda ish DS V₃ V₄ .yuzasiga teng bo‘ladi.

4)Gazning adiabatik siqilishi – (DA adiabatasi). Bunda ideal gaz V₄ dan dastlabki hajm V₁ gacha D bo‘ylab adiabatik siqilganda bajarilgan ish

_UCv__

Bunda ish ADV₁ V₄ yuzasiga teng. Agar isitgichdan olingan issiqlik q₁ ga, sovitishga berilgan issiqlik q₂ ga teng bo‘lsa, umumiy bajarilgan ish;

q₁q₂____

A₂ bilan A₄ ning qiymati teng, lekin ishorasi qarama – qarshi bo‘lganligidan;

q_q___R_ ln V₂V₁R_ ln V₃/V₄

V₂/V₁  V₃/V₄ ligidan tenglama qo‘ysak.

A+ q₁ – q₂ + R(T₁-T₂) ln V₂/V₁

Bu ish AVSD yuzaga teng bo‘ladi. Bu tenglamani q₁RT₁ ln V₁/V₂

ga bo‘lsak

(q₁-q₂) /q₁ (T₁-T₂) /T₁

q₁-q₂A

bo‘lganligidan foydali ish koeffitsenti (F.I.K.) quyidagicha bo‘ladi.

q₁-q₂q₁___

Demak, issiqlik mashinasining fodali ish koeffitsienti issiqlik va sovutgichning temperaturalari ayirmasiga bog‘liq bo‘lib, jism qanday materialdan tashqil topganiga, uning tabiatiga bog‘liq emas.

Karno siklining taxlilida ahamiyati juda katta bo‘lgan bir narsaga ya’ni sovutgichning mohiyatini nazarda tutish kerak. Boshqacha qilib aytganda sikl mobaynida foydali ish olish uchun tabiatga ma’lum “soliq” to‘lash kerak – bir qism issiqlik albatta sovutgichga berilishi kerak. Tabiatning assimterikligi: ishni issiqlikka aylantirishda bu “soliq” talab qilinmaydi.(masalan ishqalanishda hamma ish to‘liqligicha issiqlikka aylanadi).