Термодинaмикaнинг иккинчи бош қонуни

ТЕРМОДИНAМИК ЖAРAЁНЛAР

Термодинамик жараёнлар бир неча синфга бўлинади: ўзича борувчи, ўз-ўзича бормайдиган, мувозанат-номувозанат, термодинамик қайтар-қайтмас жараёнлар ва ҳоказо.

Ўз-ўзича борувчи ва ўз-ўзича бормайдиган жараёнлар.
Табиатда мавжуд жараёнлар маълум томонга йўналган бўлиб, уларни «орқасига» қайтариш учун энергия сарфлаш керак бўлади. Масалан, доим иссиқлик иссиқ жисмдан совуқ жисмга ўзича ўтади, турли босимдаги газлар ўз босимини тенглаштиришга интилади, ишқаланиш жараёнларида иш иссиқликка айланади, электр юқори потенциалдан паст потенциал томон ўтади, идишларга солинган суюқликнинг сирти тенглашади, турли босимдаги газлар юқори босимдан паст босим томон, яъни босимлар тенглашиш томонига боради ва ҳоказо. Бу хилдаги жараёнлар маълум тезлик билан мувозанат томон ҳаракат қилади. Улар «ўз-ўзича» борадиган ёки мусбат жараёнлар дейилади. Бу хил жараёнларда система иш бажаради, яъни энергия ажралади.
Лекин юқоридаги жараёнлар тескари йўналишда бориши ҳам мумкин. Бундай жараёнлар кўп. Масалан, иссиқликни совуқ жисмдан иссиқ жисмга ўтказиб (масалан, музлатгичларда) иссиқликни ишга айлантириш мумкин. Бу хилдаги жараёнлар энергетика саноатида кенг қўлланилади. Лекин бу хилдаги жараёнлар «ўз-ўзича» бормайди, уларнинг бориши учун системага ташқаридан қўшимча энергия бериш, яъни энергия сарфлаш керак бўлади. Улар ўз-ўзича бормайдиган ёки манфий жараёилар дейилади.
Ўз-ўзича бормайдиган жараёнларнинг содир бўлиши учун улар ўз-ўзича борадиган жараёнлар билан биргаликда олиб борилиши керак. Масалан, ўз-ўзича бормайдиган иссиқликнинг ишга айланиш жараёни ўз-ўзича содир бўладиган иссиқликнинг иссиқ жисмдан совуқ жисмга ўтиш жараёни билан биргаликда олиб борилади. Шундай қилиб, ўз-ўзича бормайдиган жараёнларпинг бориши учун компенсация зарур, яъни улар ўз-ўзича борадиган жараёнлар билан бирлаштирилиши, ташқаридан энергия сарф қилиниши керак.


ТЕРМОДИНAМИК ҚAЙТAР ЖAРAЁНЛAР

Физикавий кимё фанига идеал газ, идеал эритма тушунчалари киритилган. Термодинамикада ҳам идеал жараён тушунчаси ишлатилади. Бу термодинамик қайтар жараён (ТҚЖ) деб аталади.

Идеал ҳолат тушунчасини қўллаш ва уларнинг қонуниятларини ўрганиш амалий ва назарий аҳамиятга эгадир. Назарий аҳамияти шундан иборатки, идеал ҳолат реал ҳолат қонунларини аниқлашга ёрдам беради. Масалан, идеал газларнинг ҳолат тенгламаси - Клапейрон-Менделеев тенгламаси- PV=nRT асосида реал газларнинг ҳолат тенгламаси -Ван-дер-Ваальс тенгламаси келтириб чиқарилган. Aмалий ақамияти-баъзан, маълум шароитда реал ҳолат идеал ҳолатга яқинлашади (масалан, сийраклашган газлар), аниқ ҳисоблаш талаб қилинмаганда эса реал ҳолатга идеал ҳолатнинг оддий қонунларини қўллаш мумкин. Шундай қилиб, «идеал» тушунчасининг киритилиши бир қанча афзалликларга эга. ТҚЖ идеал бўлиб, ҳақиқатда у табиатда учрамайдиган жараён, лекин унга маълум аникдик билан ёндошиш мумкин. Aгар жараённи фақат тўғри томонга эмас, балки тескари томонга ҳам олиб бориш мумкин бўлса ва бу всщтда фақат системагина эмас, балки атрофдаги муҳит ҳам ўзининг олдннги холатига қайтса, бундай жараёнга термодинамик қайтар жараён деб аталади. Яъни бу жараёндан сўнг ундаи дунёда ҳеч қандай ном-нишон қолмаслиги шарт.
Мисол тариқасида, идеал газнинг изотермик равишда кенгайиб, сўнг сиқилиб олдинги ҳолатига қайтишини кузатайлик. Газ поршенли идишда (фараз қилайлик) бўлиб, поршен идеал, яъни оғирлиги йўқ ва ишқаланишга учрамайдиган бўлсин. Унинг кенгайиши ва сиқилиши III.1- расмда график шаклида тасвирланган. Эгри чизиқ газнинг мувозанат ҳолатига мансуб ёки узлуксиз мувозанат ҳолатлари бирлаштирилган, яъни мувозанатда маълум ҳажмга маълум босим туғри келади (Бойл-Мариотт қонуни бўйича):
1.Системанинг дастлабки ҳолатида газнинг ҳажми V₁ босими Р₁ га тенг (III.1,а-расм), II ҳолатида V₂, Р₂ га тенг. Газни сиқилиш ва кенгайишини бир неча босқичда олиб борайлик. Поршен устига газ босими билан мувозанатда турган кичик тошлар қўйилган бўлсин. Aгар битта кичик тош олинса, газни босиб турган босим бирданига камаяди; бу чоғда босим (фараз қилайлик), а нуқтагача камайсин, сўнгра, газ шу босимда секин кенгайиб, в нуқтага хос ҳажмни эгаллайди ва яна мувозанат ҳолатига келади. Бу вақтда газнинг ташқи босимга қарши бажарган иши катакланган - а, b,, с V₁ квадрат юзасига тенг бўлади.




в)

III.1-расм. Термодинамик қайтар ва мувозанат жараёни: а) қайтмас;