Termodinamikaning birinchi qonuni. 18-Maruza

Termodinamikaning birinchi qonuni.
18-Maruza. Xajm oʹzgarishida bajarilgan ish; izotermik va izobarik jarayonlar.
Reja:
1.Termodinamikaning birinchi qonuni
2.Kvazistatik jarayon
3.PV-diagramma
4. Ideal gaz bajargan ish

Kalit so’zlar: termodinamikaning birinchi qonuni, issiqlik ekvivalenti, joul , kaloriya, kilokaloriya, kvazistatik jarayon, izoxorik jarayon izobarik jarayon.
[1]598-606
[2]412-417


TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI
Biz sistema temperaturasini unga energiya berib oshirishimiz mumkin, bundan tashqari yana sistema ustidan ish bajarib ham sistema temperaturasini oshirishimiz mumkin. 1-rasmda Joulning ish xajmini aniqlagan tajribasida qo’llagan qurilmasi ko’rsatilgan. Buning uchun u bir funt suvning temperaturasini bir gradus Farengeytga ko’tarishi kerak bo’lgan. Joul qurilmasida osilgan yuk lopatkali turbinani aylanishga majbur etadi. Lopatkani suv bilan ishqalanishi suv temperaturasining bir muncha oshishiga olib keladi. Aynan shu temperaturaning oshishi Joul tomonidan o’lchangan. U osilgan 772 funt yukni bir funtdan kamaytirib, 1 funt suvning temperaturasini 1.00°F ga oshirishga erishdi. Joul aniqlangan ish doimo ma`lum miqdordagi issiqlikka ekvivalent ekanligini aniqladi. Qiymat jihatdan 4,186 joul (J) ga (bu energiya birligi 1948 yilda ilmiy jamiyat tomonidan qabul qilindi) teng bo’lgan ish 1 kaloriya (kal) issiqlikka ekvivalentdir va u 1 g suvning temperaturasini 1<sup>0</sup>С ga oshirish uchun talab etiladi. Bu issiqlikning mexanik ekvivalenti sifatida ma`lumdir.
Sistema ustidan ish bajarishning boshqa usullari ham mavjuddir. Masalan, Idishga solingan suvni ayrim h balandlikdan tushirib, sistemani yerga elastik tegishiga imkon berib ish bajarishga erishishimiz yoki elektr ishlab chiqarish uchun mexanik ish bajarib, so’ngra bu elektr energiyani suvning temperaturasini oshirish uchun ishlatishimiz mumkin (2-rasm). Bu eksperimentlarning hammasi issiqlik ish kabi energiya uzatish usulidir degan zamonaviy tasavvurlarga asos soldi, aniqlangan ma`lum miqdodagi ish doimo ma`lum miqdordagi issiqlik miqdoriga ekvivalentligi topildi.

1-rasm. Joul eksperimentining sxematik diogrammasi. Suv izolyatsiyalangan idishda turibdi. Yuklar doimiy tezlik bilan tushayotganligidan u suvda turgan lopatka g’ildiragini aylantiradi. Ishqalish e`tiborsiz bo’lsa, suvda lopatka g’ildiragi bajargan ish yukning potentsial energiyasining kamayishishini xisoblashda topilgan yukning mexanik enegiyasi sarfiga teng.	2-rasm.Issiqlikdan izolyatsiya qilingan suvli idishning ish badarishining boshqa ko’rinishi. Sistemada generatorni tushayotgan yuk elektr ish bajarishga majbur qiladi.

Joulning issiqlik miqdorining mexanik ekvivalentligini torish eksperimenti mexanik energiyaning ichki energiyaga aylanishini isbotladi. Sistemaning ichki energiyasi mexanik energiyaga aylanishiga misollar keltiring.
Faraz qiling, biz Joul tajribasini bajarmoqdamiz, lekin bunda izolyatsiyalangan devor o’rnida o’tkazuvchan devor bo’lsin. Bunda bajarilgan ish sistema temperaturasini o’zgartiradi va bu o’zgarish sistema devor orqali qanchalik issiqlik yutgani yoki chiqarganligiga bog’liq. Biroq, biz sistema bajargan ish bilan sistema yutgan issiqlik miqdorini qo’shsak, natija berilgan temperaturaviy o’zgarish uchun bir xil bo’ladi. SHunday qilib, sistemaga berilgan issiqlik miqdori sistemaning ish bajarishi va sistemaning ichki energiyasi o’zgarishi yig’indisiga teng. Bu natija – termodinamikaning birinchi qonuni bo’lib, energiya saqlanish qonunining isbotidir.
W-sistemada muhit bajargan ish bo’lsin, Masalan, tasavvur qiling bizning sistema gaz bo’lsin. U porshenli silindrga qamalgan. Agar porshen gazni siqsa, sistema gaz ustidan ish bajaradi.(Biroq, agar gaz porshenni itarib, kengaysa, ish sistema ustidan bajariladi va bunda bajarilgan ish manfiy bo’ladi) (3-rasm). Ish sistema ustidan bajarilganida :
𝛥Eint = Qin +Won (1)

3-rasm. Termodinamika birinchi qonunining bajarilishi

Analogik tarzda gaz sistema ustidan ish bajarsa, formuladagi W oldidagi ko’rsatkich manfiy bo’ladi. 18-10 tenglama termodinamikaning birinchi qonunining ifodasidir. Issiqlik va ish sistemaga energiya usullarini yoki aksincha, uzatish sistemadan energiya olish usullarini ifoda etganidan, ichki energiya ular bilan birga o’zgaradi. Shunday qilib, termodinamikaning birinchi qonuni energiyaning saqlanish qonunining ifodasidir.
Sistema ichki energiyasining o’zgarishi sistemaga berilgan issiqlik miqlori bilan sistema bajargan ish yig’indisiga teng (Termodinamikaning birinchi qonuni).
Ko’pgina dvigatellarda gaz siljiyotgan porshenga qarshi ish bajaradi. Masalan, bug’ dvigatellarida bug’ xosil qilish uchun suv qozonda qaynatiladi. Xosil bo’lgan bug’ kengayib, porshenni ko’tarib, ish bajaradi. Avtomobil dvigatellarida havo va benzin bug’i aralashmasi siqilganida temperatura tez ko’tarilib, yonuvchi aralashma sachraganida o’z-o’zidan alangalanadi. Yuqori temperatura va bosim gazni tez kengayishiga olib keladi, benda porshen siljiydi va ish bajariladi. Bu bo’limda biz gazning kengayishida bajarilgan ishni matematik ifodalaymiz.