Gazning zichligi. Gazning issiqlik berish qobiliyati

Keyinchalik issiqlikning o'limi nazariyasini o'z ilmiy ishlari bilan
A. Bolsman, M. Plank, R. Xvolson, A. Smoluxovskiy va boshqa olimlar rad etdilar.

3 . 9 . T e rm o d in a m ik a ja r a y o n la r in in g v a K a rn o s ik lin in g

«ри» v a « 7 s» k o o r d in a t a la r id a g i s h a k l la r i

1. 
   Izotermik jarayon (p v = const).
   

pu koordinatalarida jarayon chizig'i teng yonli giperbola chizig'i bilan ifodalanadi (3.5- rasm).
Bu jarayonda T = const bo'lganligi uchun Ts da gorizontal chiziq bo'ladi (3.6- rasm). Agar shakllar masshtab bilan chizilsa,
«£» yuza «g» yuzaga teng bo'lishi kerak, chunki bu jarayonda AU = 0 bo'lib, termodinamika birinchi qonunining matematik ifodasi £=q bo'ladi.


3.5- rasm. 3.6- rasm.

2. Adiabatik jarayon.

Jarayonning koordinatalaridagi ifodasi oliy tartibli giperbola shaklida bo'ladi. Ts da esa dq = 0 bo'lganligi uchun s = const bo'ladi. Shuning uchun adiabatik jarayonning yana bir nomi «izoen- tropiya»dir (3.7-, 3.8- rasmlar).
73
1


2
S ,- S 2


3 .7- rasm. ^{3.8- rasm.}

3. Izoxorik jarayon.

Bu jarayonda 9p, ya’ni 9 d = 0 bo‘lganligi uchun tashqi ish bajarilmaydi, ya’ni I = 0. Termodinamikaning birinchi qonunining matematik ifodasi quyidagicha bo'ladi:
q = Au.
Gazga berilgan issiqlik miqdorining hammasi gaz ichki energiyasini orttirishga, ya’ni gazni qizdirishga sarflanadi (3.9-, 3.10- rasmlar).
3.9- rasm. 3.10- rasm.

4. Izobarik jarayon.

Bu jarayon p V koordinatalarida gorizontal (yotiq) to‘g ‘ri chiziq bo‘lib px = рг Ts da esa izoxoraga qaraganda yotiqroq egri chiziq boMadi, chunki izobarada gazga berilgan issiqlikning hammasi gaz haroratini orttirishga sarf bo‘lmaydi. Tashqi ish (£) ham bajariladi (3.11-, 3.12- rasmlar).
74


3.11- rasm. ^{3.12- rasm.}
T

5. 
   Karno sikli. _T,
   

Sikl 4 ta jarayon, 2 ta izoterma va 2 ta adiab ata ( iz o e n tr o p iy a ) d a n iborat
bo'lganligi uchun Ts koordinatalarida T4 to'g'ri to'rtburchak shaklida bo‘ladi. p v koordinatalaridagi ifodasi 3.13- rasmda
^berilgan. 3.13- rasm.

3 . 1 0 . E k s e rg iy a t u s h u n c h a s i

Termodinamikajarayonlaming eksergetik usulda tablili. Jismning boshlang'ich holati pv Г, dan oxirgi holati — o'rab turuvchi muhit bilan muvozanatlashgan holati ko'rsatkichlari p0, T0 gacha bo‘lgan qaytar jarayonda m a k s im a l ish olish mumkin. Ishchi jism bajarayotgan maksimal ish ishlash qobiliyati yoki eksergiya deyiladi, bunda sovitkich sifatida TQharoratli tashqi muhit qabul qilinadi va jarayon oxirida ishchi jism o'rab turuvchi muhit bilan termodinamika muvozanatga keiadi.
Yopiq tizimlar uchun jismlar eksergiyasini ko'rib chiqamiz. Ishchi
jism p, v, T, и va S ko'rsatkichlari bilan qaytar jarayonni amalga oshirib, o'rab turuvchi muhit bilan termodinamika muvozanatiga kelsin. Ma’lumki, bu holda uning holat ko'rsatkichlari /?„, u0, Tu, u0 va Sq qiymatlarga ega bo'ladi. Termodinamikaning birinchi qonuniga ko'ra jarayonda ishchi jism ichki energiyasining o'zgarishi unga tashqi issiqlik ta’siri (kiritilishi yoki chiqarilishi) bilan yoki ish bajarish hisobiga amalga oshirilishi mumkin. Ishchi jismga issiqlik kiritish (yoki chiqarish) jarayonini muvozanatlash shartining bajarilishi o'rab turuvchi muhitning o'zgarmas harorati Ta da amalga oshiriladi, ya’ni


75
berilgan holat uchun Sq= TQdS. Yopiq tizimda jism eksergiyasi de bajarilgan ish Si dan o ‘rab turuvchi muhit bosimini yengish uchun sarf boMgan ish (p0d 9 ) ni ayirganiga teng boMadi. Shunday qilib:
de = SC - PodS = S q - d u - p0d& = T0d S - d u - p0d&. (3.21)


Integrallab, hosil qilamiz:

Yoki:
e = T0(S0 - S ) - { u 0 - u ) - p 0(90 - 3 ) =
= ( u- u Q) - T 0( S-S 0)+p 0( 9 -&0). ( 3 ’2 2 >


e = ( H - H 0) ~ Г0 ( S - S0). (3.23)

Bunda: HQ va S0 — ishchi jismning o'rab turuvchi muhit bilan muvozanatlashgandagi entalpiyasi va entropiyasi.
Ma’lumki, yigMndi — щ +TQS0 - p0Sb = const, bundan ko'rina- diki, agar o ‘rab turuvchi muhit ko'rsatkichlari ma’lum boMsa, eksergiyaning holat ko'rsatkichi sifatida qarash mumkin (ishchi jism
holati eksergetik funksiyasi).
Tx haroratli issiqlik manbasidan, o'rab turuvchi muhit harorati T0 ga teng haroratli issiqlik qabul qiluvchi (sovitkich)dan va ishchi jismdan tashkil topgan izolyatsiyalangan tizimda issiqlik manbasidan ishchi jismga qx miqdorda issiqlik berilgan bo'lsin.
Bu holda olinishi mumkin boMgan maksimal ish Kamoning T ~ T0 oralig'ida amalga oshadigan qaytar sikli ishiga teng boMadi:


Anax = Пгц ‘01 . (3.24)
Kamo sikli uchun issiqlik FIK \ = 1 - To/ 7] ekanligidan issiqlik oqimi uchun eksergiya formulasini olamiz:
e4 =0,(1 - T 0 / 7 , ) . (3.25)
Eksergiya tushunchasi issiqlik apparatlari jarayonlarining mukammallik darajasini tahlil qilish uchun foydalaniladi.
Issiqlik apparatiga pv 7, ko'rsatkichli ishchi jism oqimi kiritilganda issiqlik manbasidan qx miqdor issiqlik olinadi, issiqlik apparatidan shu ishchi jism oqimi p2, T2 ko'rsatkichlari bilan chiqariladi. Bu holda issiqlik apparatida £n foydali ish bajariladi. Eksergiya yo'qolishi Ae quyidagiga teng:
Ae = [(*i +е Ц{- е 2)\ - С 1 . (3.26)


76

Bunda: e, va ^ — jism va issiqlik oqimining issiqlik apparatiga kirishidagi eksergiyalari; e2 — apparatdan chiqishdagi eksergiya; (f
— ishchi jism bajargan foydali ish.
Eksergitik FIK:
Tje = 1 - Д е / е ,. (3.27)


Bunda: Ae — kiritilayotgan va chiqarilayotgan eksergiyalar farqi; e, — kiritilayotgan eksergiya.
Issiqlik apparatlari yoki mashinalari uchun eksergetik muvozanat tenglamasi:

Zeu
i=n i=n
= T e 2,i + c f + d e . (3.28)
M ы\

Z Z
i=n i=n
Bunda: eu va — apparat (mashina)ga kirayotgan va
/=1 /=1
undan chiqayotgan eksergiyalar yig'indisi;
de — eksergetik yqotilish.
Issiqlik apparatlari va mashinalari uchun eksergetik FIK eksergetik muvozanatdan aniqlanadi:
/•Л |«=Л
ZeU ~ de Ze2,/+*
_ W M
(3.29)
Z eu Z eu
i-l Ы

N azo rat savollari va to p sh iriq la r

1. 
   Termodinamikaning ikkinchi qonuniformulasini keltiring va та ’nosini ayting. Issiqlik hodisalari bilan boradigan makroskopik jarayonlari tahlili uchun nimaga termodinamika birinchi qonuniga qo'shimcha ikkinchi qonun kerak bo'ladi?
   
2. 
   Siklning issiqlik FIK va sovitish koeffitsiyentining tahlilini bering.
   
3. 
   Kamo sikli uchun asosiy hollami ifodalang. Kamo sikli har qanday qaytar sikllaming etaloni ekanligini isbotlang.
   
4. 
   Umumlashgan Kamo sikli issiqlik FIK Kamo sikli FIK teng ekanligini isbotlang.
   

5. 
   Qaytarjarayonlar kechadigan izolyatsiyalangan tizim uchun
   

tdq _ (j — = 0

tdq
ekanligini, qaytmas jarayonlar uchun esa Cj-=r > 0 ekanligini

ко ‘noting. Entropiya о 'zgarishi bilan S ( Sq/T) orasidagi bog ‘lanishlami izolyatsiyalangan tizimdagi qaytmas jarayonlar uchun asoslang.

6. 
   Ts koordinatalarda kengayish va siqish jarayonlami tasvirlang. Ts koordinatalarda Kamo sikli, qaytmas adiabatik kengayish va siqish jarayonlar ко ‘rinishini keltiring.
   
7. 
   Termodinamika ikkinchi qonunini teng salmoqli bo'lmagan tizimlar
   

uchun ifodalang va Klauzius integrali та ’nosini ayting.

8. 
   Entropiyaning fizik та ’nosini ifodalang.
   
9. 
   Eksergiya nima? Yopiq tizimda ishchi jism eksergiyasi uchun ifodani keltirib chiqaring.
   
10. 
    Issiqlik dvigatellari va issiqlik almashinish apparatlari eksergetik FIK ifodalanishini keltiring.
    

IV b o b . B U G 1 HOSIL B O 'L ISH I TERM O D IN A M IK JARAYONLARI

4 . 1 . S u v b u g 'l a r i v a u n in g a s o s iy x u s u s iy a t l a r i