From Vikipediya Jump to navigationJump to search

4. Мавзу. ТЕРМОДИНАМИКАНИНГ БИРИНЧИ ҚОНУНИ

Режа

Ички енергия .

Газнинг кенгайишдаги иши.

3. Термодинамика 1-қонуни

таьрифи.

1. Энергиянинг сақланиш ва айланиш қонуни.

Энергиянинг сақланиш ва айланиш қонуни табиатнинг умумий тавсифга эга бўлган фундаментал қонунидир. Бу қонун қуйидагича таърифланади: энергия йўқ бўлмайди ва қайтадан пайдо бўлмайди, у фақат турли физикавий ҳамда кимёвий жараёнларда бир турдан бошқа турга ўтади. Бошқача қилиб айтганда, изоляцияланган ҳар қандай тизимда шу тизим ичида энергия ўзгармасдан сақланиб туради.

Энергиянинг сақланиш қонуни механикада кўпдан бери механикавий (кинетик ва потенциал) энергияга татбиқан маълум бўлган. М.В. Ломоносов (1745-1748, Россия), Д. Жоулp (1842-1850, Англия), Р Майер (1842-1845, Германия), Г. Гесс (1840, Россия), Э. Ленц (1844, Россия), Г. Гелмpголpц (1847, Германия) ва бошқа олимларнинг ишлари билан иссиқлик ва ишнинг эквивалентлик принципи аниқлангандан кейин сақланиш қонуни энергиянинг бошқа турларига ҳам тадбиқ қилина бошланди ва унинг мазмунига мувофиқ энергиянинг сақланиш ва айланиш қонуни деб атала бошланди.
Энергиянинг сақланиш ва айланиш қонуни термодинамиканинг биринчи қонуни деб ҳам айтилади.
Ички энергия.
Модданинг ички энергиясини шу модда молекулаларининг (атомлар, ионлар, электронларнинг) кинетик ва потенциал энергиялари йиғиндисидан иборат деб тасаввур этишимиз мумкин. Ички энергия тушунчасини фанга 1850 йили В. Томсон киритган.
Модданинг ички энергияси қуйидагига тенг:
U=U_кин+U_пот+U_о, (2.1)
бу ерда U_кин – молекулаларнинг ички кинетик энергияси; U_пот – молекулаларнинг ички потенциал энергияси; Uо – нол энергия ёки абсолют нолp температурадаги ички энергия.
Маълумки Т=0 да атом ва молекулаларнинг иссиқлик ҳаракати тўхтайди, лекин атомлар ичидаги зарраларнинг ҳаракати давом этади. Ички энергиянинг абсолют қиймати кимёвий термодинамикада, кимёвий реакцияларни ҳисоблашда муъим ролp ўйнайди. Термодинамиканинг кўпчилик техникавий тадбиқларида ички энергия U нинг абсолют қиймати эмас, балки бу катталикнинг турли термодинамикавий жараёнларда ўзгариши муъимдир. Бундан шу нарса келиб чиқадики, ички энергия ҳисобини юритишни ихтиёрий танлаш мумкин. Масалан, идеал газлар учун t₀=0C температурада ички энергия нолга тенг деб қабул қилинган.
Айтиб ўтилганлардан шу нарса келиб чиқадики, жисм ички энергиясининг бирор жараёнда ўзгариши жараённинг тавсифига боғлиқ эмас ва охирги ҳолати билан бир қийматда аниқланади.

U_1-2 = U₂ –U₁ (2.2)

(2.3)
Ички энергия экстенсив хосса, яни U катталик тизимдаги масса миқдори m га пропорционалдир. Солиштирма ички энергия деб айтиладиган
(2.4)
катталик модда массаси бирлигининг ички энергиясидан иборат.
Қисқа бўлиш учун, бундан кейин катталикни –солиштирма ички энергияни –оддийгина ички энергия деб, U катталикни эса бутун тизимнинг тўла ички энергияси деб атаймиз.
Юқорида келтирилган фикрлардан модданинг ички энергиясини қуйидагича таърифлаш мумкин:
ички энергия бевосита модда ҳолатининг функциясидир:

=f (р, ); =f (р,T); =f (u,T) (2.5)



2.1-расм.


2.1-расмдаги барча жараёнларда

ички энегия ўзгариши бир хил бўлади. Тизимда кечаётган термодинамик жараён айланма бўлса, унинг тўла ички энергиясининг ўзгариши нолга тенг, яъни
(2.6)
Тизим ички энергиясини ўзгаришини солтиштирма ҳажм ва температура функцияси кўринишида ёзиш мумкин:
(2.7)
Идеал газ молекулалари орасида ўзаро таъсирлашиш кучлари мавжуд эмаслиги ҳисобга олинса, унда газнинг ички энергияси идеал газ ҳажмига ва босимига боғлиқ бўлмайди, яъни

ва (2.8)

Демак, идеал газнинг ички энергияси фақат абсолют температурага боғлиқ бўлар экан. У ҳолда, идеал газнинг ички энергияси температура бўйича олинган тўла ҳосилага тенг бўлади.

(2.9)

Жоулp қонуни деб аталувчи бу хулоса жуда муъим. У идеал газнинг янги, унинг олдин аниқланган хоссаларидан келиб чиқмайдиган хоссасини очиб беради. Идеал газ учун (2.8) ни ҳисобга олиб (2.7) тенгламадан қуйидагини ҳосил қиламиз.

d =c_vdt (2.10)

Яъни идеал газнинг ички энергияси фақат температурагагина боғлиқ.

Агар реал газга келсак, унинг ички энергияси ҳам температурага ҳамда ҳажмга боғлиқ бўлади, бинобарин, реал газ учун