O`quv mashg`ulotida ta’lim texnologiyasi modeli

Sistemaning ichki energiyasi

Ichki energiya U - termodinamik sistemaning eng asosiy xarak- teristik funkslyasidan biridir. Ichki energiya - molekula harakatl, atom va atomlar guruhi tebranma harakatining energiyasi, yadro energiyasi va boshqa xil energiyalarning yig‘indisidir. Kinetik va potensial energiyalar ichki energiyaga kirmaydi.

Jismdagi ichki energiyaning mutloq miqdorini o‘lchab bo‘l- maydi, masalan, biz kislorod yoki vodorod molekulasi ichki energi- yasining umumiy miqdorini o‘lchay olmaymiz, chunki, modda har qancha o‘zgarmasin, u energiyasiz bo‘la olmaydi. Shuning uchun, amalda jismning holati o‘zgargan vaqtda ichki energiyaning kamay- ishi yoki ortishinigina aniqlay olamiz. Masalan, 2 hajm vodorod bilan 1 hajm kislorod aralashmasining ichki energiyasini U_x bilan ifodalasak. Aralashmani elektr uchquni yordamida portlatilsa, suv bug‘i hosil qilinadi. Bunda sistemaning ichki energiyasi U₂ qiymat- gacha o‘zgaradi.Aralashma portlagach, sistemada ichki energiya U_x dan U₂ ga o‘zgaradi:

AU = U2 -Ui

Bunda: AU- ichki energiyaning o‘zgarishi; uning qiymati faqat Ujva U₂ larga, yani sistemaning dastlabki va oxirgi holatiga bog‘liq, ammo sistema bir holatdan ikkinchi holatga qay usulda o‘tganligiga bog‘liq emas.

Har qanday ish va harakat energiyani talab etadi. Aslida energi­ya - bu bajarilgan ishdir. Energiyaning yo‘q bo‘lib ketmasdan bir turdan ikkinchi turga aylanishini Nikolo Leonar Sadi Karno (1796­1832) tushuntirib bergan. U bilan bir qatorda ko‘pgina olimlar bu nazariya ustida ish olib borganlar.

Termodinamikaning birinchi qonuni energiyaning saqlanish qonuni bo‘lib, issiqlik ajratish, yutish va ish bajarish bilan bog‘liq bo‘lgan hodisalarga tatbiq etiladi. Termodinamikaning birinchi qonuniga ko‘ra, energiya yo‘qolmaydi va yo‘qdan bor bo‘lmaydi. Agar biror jarayon davomida energiyaning bir turi yo‘qolsa, uning o‘rniga ekvivalent miqdorda boshqa bir turi paydo bo‘ladi. Qonunga shunday ta’rif berilgan: agar biror-bir sistemaga ma’lum miqdorda Q issiqlik berilsa, u holda Q miqdori sistema AU ichki energiyasi- ning ortishiga va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan A ishga sarf bo‘ladi. Bu qonunning matematik ifodasi quyidagicha ifodalanadi.

Q=AU+A

Bunda: AU - sistema ichki energiyasining o‘zgarishi,

Q - sistemaga berilgan issiqlik miqdori,

A - porshen ko‘tarilishi uchun bajarilgan ish.

Faraz qilaylik, biz ko‘rib chiqayotgan sistema bu rasmda ko‘r- satilgandek, silindrga joylashtirilgan gaz bo‘lsin. Silindrga erkin harakatlanuvchi porshen o‘rnatilgan. Porshenning harakati bosimni o‘zgartiradi, bunda hajm ham o‘zgaradi. Porshen yordamida gazni

siqsak, bosim ortadi, hajm kamayadi, ish bajariladi.

A
U = Q -pAV

Bunda: p - sistemaning bosimi AV - sistema hajmining o‘zgarishi pAV = A bo‘lganligi uchun,

AU = Q - A

ko‘rinishida yozish ham mumkin.

Bu formula sistemaga berilgan issiqlik ichki energiyaning ortishiga sarflanishi- ni ifodalaydi:

Q= AU + pAV

Yuqorida keltirilgan misol fizik jarayonni ifodalaydi. Kimyoviy jarayonlar uchun ham bevosita termodinamika qonunlari tatbiq eti- ladi. Bunda ichki energiya sistemaning holat funksiyalaridan biri si- fatida qaraladi. Kimyoviy termodinamikada asosan, atom, molekula va ionlar hamda ularning elektron konfiguratsiyalarida boradigan o‘zgarishlar sifatida ko‘rib chiqilgani uchun, sistemaning holati kimyoviy tarkib bilan va uchta asosiyparametrlar bilan belgilanadi. Bular: Harorat - T, Bosim -p, Hajm - V

Odam organizmida jarayonlar o‘zgarmas harorat va bosimda boradi.

O‘zgarmas haroratda o‘tadigan jarayon - izotermik jar ay on deyiladi. Bunday jarayon asosan termostatda boradi. Q_T = pAV Q_T - izotermik jarayon issiqlik effekti.

O‘zgarmas hajmda o‘tadigan jarayonlar - izoxorik jarayon deyiladi. Bularga yopiq idishda o‘tadigan jarayonlar kiradi. Q_v= AU Q_v- izoxorik jarayon issiqlik effekti.

O‘zgarmas bosimda boradigan jarayon - izobarikjarayon deyi­ladi (ularga atmosfera bosimida yoki odam organizmida kechadigan jarayonlar misol bo‘ladi). Bunda sistemaga berilgan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini oshirishga va tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishga sarf bo‘ladi.