Режа: Асосий тушунчалар. Қайтар ва қайтмас термодинамика жараёнлари

2. Қайтар ва қайтмас термодинамика жараёнлари

Ҳамма термодинамика жараёнлари тўғри ва тескари йўналишда бажарилиши мумкин. Шунга кўра, термодинамика жараёнларини ҳам иккига ажратиб, тўғри жараён ёки тескари жараён деб юритилади. - диаграммасида ихтиёрий термодинамика жараёнини ифодалаймиз (расм 2.3), бунда 1-2 чизиқ шу жараёнларни ифодалайди. Жараён 1-ҳолатдан 2-ҳолатга томон бораётган бўлса, кенгайиш жараёни (тўғри жараён) бўлади. Бунда ишчи жисм кетма - кет а, в, с каби қатор тенг салмоқли ҳолатларни эгаллаб боради, ҳамда кенгайиш чексиз секин бўлади ва газ ҳолати кўрсаткичларининг қийматлари бир-бирига чексиз яқин деб фараз қилинади, яъни газ 1-а-б-с...-2 жараён орқали кенгаяди.

Энди жараёнларни тескари олиб борсак, газ юқоридаги шартларга кўра, чексиз секин қисилиб, кетма-кет тенг салмоқли ҳолатларни ифодалаб, 2-...с-в-а-1 жараёнларни бажаради ва дастлабки ҳолатини эгаллайди. Шундай қилиб, термодинамика тизими тўғри ва тескари жараёнларни бажаргандан сўнг, у тўла дастлабки ҳолатига қайтади. Бундай термодинамика жараёнлари қайтар жараёнлар деб юритилади.

Расм 2.3 Расм 2.4
Табиатда мавжуд бўлган барча жараёнлар қайтмас жараёнлардир, чунки ҳеч қандай ҳақиқий жараён юқорида айтиб ўтилган шартларни бажара олмайди. Шунинг учун қайтувчан жараёнларни идеал жараёнлар дейиш мумкин. Реал жараёнлар идеал жараёнларга оз ёки кўпроқ яқинлашиши мумкин, лекин ҳеч қачон айнан ўзи бўла олмайди (расм 2.4).
Термодинамика ҳисоблашларида идеал жараёнлар ўрганилади ва қўланилади. Натижаларга маълум тузатишлар киритилиб, реал (ҳақиқий) жараёнларга айлантирилади.
3. Газнинг ички энергияси
Моддий газнинг молекуласи молекуляр кинетик назариясига асосан илгариланма ва айланма ҳаракатда бўлади. Молекула ва атомларнинг массаси ҳамда тезлиги натижаси сифатида микрожисмлар илгариланма кинетик энергия ва айланма кинетик энергияга эга. Демак, идеал газларда ички энергия қуйидагилардан ташкил топади:
а) молекула илгариланма ҳаракатининг кинетик энергияси;
б) молекула айланма ҳаракатининг кинетик энергияси;
в) атомлар айланма ҳаракатининг кинетик энергияси;
г) молекула ичидаги атомлар тебранма ҳаракатининг кинетик энергияси.
Реал (мавжуд) газларда эса, юқоридагидан ташқари молекулаларнинг ўзаро таъсири натижасида содир бўладиган потенциал энергия ҳам ҳисобга олинади.
Юқорида санаб ўтилган энергияларнинг йиғиндиси газнинг ички энергияси дейилади ва 1 кг газ учун "и" билан, ихтиёрий миқдордаги газ учун эса “U” орқали ифодаланади, яъни
и қ и_к + и_n ёки U қU_k +U_n (2.1)
Газ ҳолатининг кўрсаткичлари ва Т ўзаро иссиқлик тенгламаси оркали боғланганлиги учун ички энергияни ихтиёрий иккита кўрсаткичларнинг функцияси сифатида кўрсатиш мумкин, яъни

Ички энергия газ ҳолатини ифодаловчи катталикдир, чунки унинг миқдори газ ҳолатининг кўрсаткичларига боғлиқ.
Идеал газларда молекулалар орасидаги ўзаро тортишиш кучи бўлмаганлиги учун ҳажм ва босимнинг ўзгариши ички энергия миқдорига таъсир қилмайди. Шунинг учун идеал газларда, uқf (Т) яъни ички энергия - фақат ҳароратнинг функцияси. Термодинамика жараёнларини ўрганишда ҳам, ҳисоблашларда ҳам, кўпинча ички энергиянинг мутлоқ қиймати эмас, унинг ўзгариш миқдори зарур бўлади.
Маълумки, ички энергиянинг энг кўп ўзгариши бўлган жараёнда со­дир бўлади, чунки бунда, ҳажм ўзгармаганлиги учун ташқи иш бажарилмайди ва берилган иссиқлик миқдори фақат газнинг ички энергиясини орттиришга олиб келади.
1кг газга берилган иссиқлик миқдори q қ c_v (T₂-T₁) лекин шу билан бирга q қ u₂-u₁ (2.2)
У ҳолда ички энергиянинг ўзгариши,
ёки (2.3)
Газ ҳолатининг чексиз кичик ўзгариши учун эса, d u қ c_v d T.
Идеал газларда ички энергиянинг ўзгариши Δu жараённинг бориш характерига (йўлига) боғлиқ. бўлмай, у фақат газнинг охирги ва бошланғич ҳолатларининг ҳароратларига боғлиқ холос.