Reje: Termodinamikanıń ii-nızamı hám onıń táripleri

Karno sikli
Ulıwma protsessler ekige bólinedi. Qaytımlı hám qaytımsız protsessler.Protsess tamamlanĝannan keyin sistemanı hám sırtqı ortalıqtı dáslepki jaĝdayĝa qaytarıw múmkin bolmasa qaytımsız protsess boladı. Bunda ádette dáslepki jaĝdayĝa kaytıwı múmkin, lekin sırtqı ortalıqta ózgerisler, izler qaladı. Mısalı sırtqı ortalıqtaĝı deneler energiyaları ózgerip qaladı. Protsess tamamlanĝannan keyin sistemanı hám sırtqı ortalıqtı dáslepki jaĝdayĝa qaytarıw múmkin qaytımlı protsess boladı. Maksimal jumıs qaytımlı prsesste orınlanadı. Buĝan ideal gazdıń izotermik keńeyiwi, sońınan qısılıwı nátiyjesinde dáslepki jaĝdayına qaytıwı mısal boladı.
Protsess kaytımlı bolıwı ushın:
a) protsess bir joldan barıp sol qaytıwı kerek,
b) protsesstiń hámme basqıshı qaytımlı bolıwı kerek,
v) sistemanıń hámme basqıshlarındaĝı jaĝdayı teppe-teńlik jaĝdayınan sheksiz kishi parıq qılıwı kerek,
g) qarama-qarsı kúshlerdiń parqı júdá kishi bolıwı kerek.
Protsess óz-ózinen barıwı shártleri:
Termodinamik kóz-qarastan protsesslerdiń óz-ózinen barıwı yaki barmaslıĝı, jónelisi hám teppe-teńlik shártlerin eki usıl menen anıqlaw múmkin:
1. Faktorlar usılı. Mısalı ushın bir neshe óz-ózinen baratuĝın protsesslerdi esleymiz:
a). Qáddi eki túrli júzeliktegi suyıqlıq bálentirek júzedegi suyıqlıq pásirek júzedegi suyıqlıqqa aĝıp ótedi.
b). Eki túrli basımdaĝı gazlar bolĝan ıdıslar birlestirilse gaz basımı kóbinen basımı azĝa ótedi.
v). Akkumlyator yaki qandayda bir galvanik element elektrodları tutastırılsa elektr togı potensialı kobinen potensialı kemine ótedi.
g). Temperaturalar parqı bolĝan eki dene bir-birine tiygizilse jıllılıq ıssı deneden suwıq denege ótedi.
Bul mısallardaĝı qáddiler parqı h, basım Р, elektr potensialı xám temperatura T lar intensiv faktorlar boladı.
2. Intensiv faktorlar usılı boyınsha
a). protsessler óz-ózinen barıwı ushın intensiv faktorlar parqı bolıwı kerek
b). protsessler usı intensiv faktorlardıń teńlesiwi jónelisinde baradı.
v).intensiv faktorlar teńleskende protsess toqtaydı yaĝnıy usı teńlik teppe-teńlik shárti bolıp esaplanadı.
Bunı joqarıdıĝı mısallarda tastıyıqlaw múmkin.
Bul usıl ápiwayı usıl, biraq onı hámme sistemalarĝa qollanıwĝa bolmaydı. Sonlıqtan ekinshi usıl keńirek qollanıladı. Bul usılĝa muwapıq sonday bir kriteriya termodinamik funksiya bar, onıń ózgrisine qaray joqarıdıĝı sorawlarĝa juwap tabıw múmkin. Bul funksiya-entropiya delinedi.

Karno siklı. Jıllılıq mashinasınıń paydalı jumıs koeffitsenti. Entropiya funksiyası.

Jıllılıq jumısqa aylanıwı jumısshı dene yamasa jumıs isleytuĝın mashina izbe-iz sikllı túrde hádiyselerdi orınlap dáslepki jaĝdayĝa dáwirli qaytıp keliwi nátiyjesinde ámelge asadı. Bul hádiyseni Karno siklin talqılawda ayqın kóriwimiz múmkin.
Karno siklli-qaytımlı sikl bolıp, ol 4 hádiyseden turadı.
1. T₁ temperaturada izotermikalıq keńeyiw.,
2. Adiabatikalıq keńeyiw.,
3. T₂ temperaturasında izotermikalıq qısılıw.,
4. Adiabatikalıq qısılıw jumıslarınan turadı.
Sikldaĝı hámme hádiyseler ushın sol hádiyseler dawamında islengen jumıstıń hám sarplanĝan jıllılıqtıń ulıwma muĝdarın 1mol ideal gaz ushın kórip shıĝayıq.

Súwret.2. Karno sikli

Sistemanı ideal gaz dep qarayıq. Sistemanıń qanday da bir «A» jaĝdayındaĝı temperturası T_1, kólemi V₁ hám basımı P₁ bolsın. Izotermikalıq keńeyiw nátiyjesinde sistema A jaĝdaydan V jaĝdayĝa ótsin. Sonda kólemi V₂ ge basım P₂ ge ózgeredi, nátiyjede sistemanıń A jaĝdayınan V jaĝdayına ótkende orınlanĝan izotermikalıq jumısı:
A_{1 =} Q ₁ = RT₁ In V₂ / V₁ 1
ge teń boladı. Bul jumısshı denege jıllılıq dereginen berilgen Q₁ jıllılıq esabınan orınlanadı.
Jumısshı dene V jaĝdaydan S jaĝdayĝa shekem adiabatalıq keńeytiriledi. Nátiyjede deneniń kólemi V₂ den V₃ ke shekem, al temperaturası T₁ den T₂ ge ózgeredi. Bunda orınlanĝan jumıs
A₂ = Cv (T₁-T₂) (2)
Ózgermes T₂ temperaturada jumısshı dene S jaĝdaydan D jaĝdayĝa shekem izotermikalıq qısıladı, sistema kólemi V₃ ten V₄ ke shekem kemeyedi. Jumısshı deneni qısıw ushın sistema ústinen
A₃ = Q₂ = RT₂ In V₄ / V₃ (3)
muĝdarda jumıs islenedi. Deneni qısıw nátiyjesinde ajıralıp shıqqan Q₂ jıllılıq suwıtqıshqa ótedi. Sońĝı basqıshta jumısshı dene adiabatikalıq qısıladı, sistema D jaĝdaydan A jaĝdayĝa qaytıp keledi, temperaturası T₂ den T₁ ge shekem kóteriledi. Nátiyjede:
A₄ = Cv (T₂-T₁) = -Cv (T₁-T₂) (4)
jumıs orınlanadı.
Sikl dawamında jumısshı deneniń ulıwma orınlanĝan jumısı
n
A_ul =  A _i =A₁+A₂+A₃+A₄ (5) ke teń
i=1
Gazdıń kólemleri V₁ hám V₄ sonday-aq V₂ hám V₃ ler óz-ara baylanısqa iye, onı esapqa alamız. Hámme tórt protsess ushın alınĝan teńlemelerdi ápiwaylastıramız. Sonda
A = Q₁-Q₂ = R(T₁-T₂) In V₂/V₁ (6)
teńlemeni alamız. (5) hám (6) teńlemelerden
 = = (7)
ekenligin anıqlaymız. - sikldıń paydalı jumıs koeffitsenti dep ataladı.
Jıllılıq mashinasınıń paydalı jumıs koeffitsenti jumısshı denelerdiń tábiyatına hám qásiyetlerine baylanıslı bolmay, al ısıtqıshtıń hám suwıtqıshtıń temperaturalarına ĝana baylanıslı boladı. Haqıyqattanda da eger, ısıtqıshtıń hám suwıtqıshtıń temperaturaları óz-ara teń bolsa (T₁-T₂) (7) teńlemeden (=0) mashinanıń paydalı jumıs koeffitsenti nolge teń boladı. Eger suwıtqıshtıń temperaturası T₁=0 bolsa, =1 boladı. Absolyut nol temperatura alıw múmkin bolĝanlıqtan paydalı jumıs koeffitsenti =1 bolĝan mashina jaratıw múmkin emes. Bul termodinamikanıń ekinshi nızamına muwapıq berilgen jıllılıqtıń hámmesi jumısqa aylanıwı múmkin emes ekenligin tastıyıqlaydı.
Solay etip hár qanday jıllılıq mashinasınıń paydalı jumıs koeffitsenti
 >0 hám <1 boladı.
Sikllı bolmaĝan aylanba protsesslerdi úyreniw ushın onı sheksiz kishi Karno sikllerine bóliw jolı menen ámelge asırıw múmkin. Bunıń ushın, birinshi ekinshisine sheksiz jaqın etip adiabatalar ótkizilip, adiabatalar menen sikldıń kesilisken jeriniń ortasınan izotermalar ótkiziledi, nátiyjede adiabataları uzın, al izotermaları sheksiz kishkene bolĝan Karno sikllarına bólinedi. Alınĝan sheksiz kishkene Karno sikllerinde orınlanĝan jumıslardıń jıyındısı qaytımlı aylanba protsesste orınlanĝan jumıs muĝdarına hám jıllılıq muĝdarına teń boladı.
Hár qaysı sheksiz kishkene sikl ushın
Q₁ - Q₂ / T₁ - T₂ = 0 (7)
dep, hámme sheksiz sikller ushın
Q₁ Q₂ Q₁ Q₂ Q
----- - ------ + ---- - ----- +...----= 0 boladı. (8)
T₁ T₂ T₁ T₂ T
Solay etip hár qanday qaytımlı aylanba protsess ushın
 Q /T = 0 boladı. (9)
Bul jabıq konturdan alınĝan integraldı kórsetedi. Al izotermik jıllılıqtıń, sol jıllılıq berilip atırĝan waqıttaĝı sistemanıń temperaturasına qatnası keltirilgen jıllılıq delinedi.
Eki adiabata menen kesilisken hár qanday izoterma ushın berilgen yaki alınĝan jıllılıq muĝdarı túrlishe bolıwına qaramastan keltirilgen jıllılıq olardıń hámmesi ushın teń.
Matematika kursınann belgili konturdan alınĝan integral nolge teń bolsa, onda integral astındaĝı sannıń tolıq differensialına teń bolĝan funksiya bolıwı kerek.
 Q /T = dS (10)
Bul S-funksiya Klauzius tárepinen 1865 jılı pánge kirgizilgen hám