Режа: Асосий тушунчалар. Қайтар ва қайтмас термодинамика жараёнлари

МАЪРУЗА №2
Мавзу: Термодинамиканинг биринчи қонуни. Иссиклик, и шва ички энергия тахлили. Термодинамик жараёнлар тахлил килиш кетма-кетлиги.
Режа:

1. 
   Асосий тушунчалар. Қайтар ва қайтмас термодинамика жараёнлари.
   
2. 
   Газнинг ички энергияси.Газнинг ташқи иши.
   
3. 
   Термодинамика биринчи қонунининг моҳияти ва унинг математик ифодаси.
   
4. 
   Газларнинг иссиқлик сиғими.
   
5. 
   Газ энтальпияси. Газ энтропияси.
   
6. 
   Ёпиқ тизимларда термодинамиканинг асосий жараёнлари
   

Агар моддий жисмлар ўзаро ва ташқи муҳит билан механик ҳамда иссиқлик таъсирида бўлсалар, у ҳолда бундай моддий жисмлар тизимини термодинамика тизими деб юритилди. Тизим ташқи муҳитдан тўла ажратилган бўлса – ёпиқ, ташқи муҳитдан ажратилмаган бўлса – очиқ термодинамик тизим бўлади.

Агар термодинамик тизимнинг ҳамма нуқталарида ташқи муҳит билан бир хил босим ва бир хил ҳарорат, вақтга боғлиқ бўлмаган ҳолда сақланса (масалан, хонага олиб кирилган бирон очиқ идишдаги суюқлик, бир неча соатдан кейин), термодинамик тизим тенг салмоқли ҳолатда дейилади. Яъни тизимда вақт давомида ички ва ташқи иссиқлик алмашиниш бўлмайди.
Ишчи жисм (газ, суюқлик) тенг салмоқли ҳолатда сақланиши учун ташқи муҳитнинг ҳолати ўзгармаслиги керак. Масалан, хонанинг ҳарорати ўзгарса, хонадаги идиш ичига қамалган газнинг ҳам ҳарорати аста-секин ўзгариб боради, яъни вақт давомида газнинг ҳарорати ўзгаради, газ ҳажми тенг салмоқли ҳолатдан чиқади.
Агар идишдаги газ хонада тураверса, бир қанча вақтдан сўнг ишчи жисм (газ) янги тенг салмоқли ҳолатига келади. Шу янги тенг салмоқли ҳолатига келиши учун сарфланадиган вақт тизимнинг реакция вақти дейилади.
Маълумки, газнинг бирор параметри (p, V, T) ўзгариши билан бошқа параметрлари ҳам ўзгаради. Масалан, агар газ қисилса (яъни, ҳажми камайтирилса), унинг босими ва ҳарорати ортади. Натижада газнинг янги термодинамика ҳолати вужудга келади.
Газнинг бир термодинамика ҳолатдан иккинчи термодинамика ҳолатга ўтиши, яъни газ ҳолатини ўзгаришининг кетма - кетлиги термодинамик жараён дейилади. Агар термодинамика жараёнида газ кетма - кет тенг салмоқли ҳолатини эгаллаб борса, жараён тенг салмоқли дейилади. Вақтнинг ҳар бир пайтида жараён тенг салмоқли ҳолатидан бироз фарқ қилса, бундай жараёнлар, квазистатик жараён, яъни тенг салмоқли ҳолатига яқин дейилади. Бундай жараёнда газнинг айрим нуқталарида босим ва ҳарорат бир - биридан жуда оз фарқ қилади. Квазистатик жараёнларни амалда учратиш қийин бўлганлиги учун уларни идеал жараёнлар дейиш мумкин.
Мавжуд (реал) термодинамика жараёнларда қисиш, кенгайиш, газнинг исиши ва совиши каби ҳолатлар жуда тез бўлади. Натижада газ ҳажмининг ҳар хил нўқталарида босим, ҳарорат ва зичлик ҳар хил қийматга эга бўлади, яъни бундай жараёнларда тенг салмоқли ҳолат бўлмайди. Бундай жараёнлар тенг салмоқли бўлмаган жараёнлар дейилади.

Расм 2.1 Pасм 2.2

Расм-2.1 да кўрсатилган цилиндрнинг ичидаги газ тенг салмоқли ҳолатда бўлмайди. Газнинг "А" зонасида "В" зонасига қараганда босим, ҳарорат ва зичлик сезиларли даражада фарқ қилиши мумкин. Поршенли ички ёнув двигателларида поршеннинг ҳаракати жуда тез. Демак, шаклда ифодаланган қисиш жараёни тенг салмоқли бўлмаган, яъни реал жараёндир.

Газ ҳолатининг ўзгариш жараёнларини ўрганишда газ ҳолатининг асосий тенгламасидаги каби уч ўлчовли график усулдан (яъни босим, ҳажм ва ҳарорат) фойдаланиш мумкин. Фазовий координаталар (р, V ва Т) тизимида босим, ҳажм ва ҳарорат орасидаги боғланиш термодинамик сирт бўлиб, унинг ҳар бир нўқтаси газнинг бирон бир ҳолатини ифодалайди. Лекин, фазовий координатлар тизимидан фойдаланиш амалда бироз қийинчиликларга олиб келади. Шунинг учун, термодинамика жараёнларни чизиқли ифодалашда текисликдаги координаталар тизимидан фойдаланилади. Бунда газнинг иккита кўрсаткичи иштирок этади.
Кўпинча термодинамика жараёнининг чизмаси босим билан ҳажмни ўзаро боғловчи координаталар орқали ифодаланади. Бундай система диаграмма деб юритилади.
Масалан, расм 2.2 да ифодаланган 1-2 эгри чизиқ ишчи жисм (газ)нинг бошланғич (1 нуқта) ҳолатидан, кейинги (2 нуқта) ҳолатига ўзгаришини ифодалайди. Бу ерда кўриниб турибдики, жараён - кенгайиш жараёни бўлиб, босим р₁ дан р₂ гача камаяди, ҳажм эса гача ортади.