Termodinamikaning ikkinchi qonuni va metallurgik jarayonlarning yo‘nalishi

Entropiya

Entropiya (yunoncha, entroria – aylanish, o‘zgarish) termodinamik tizimning holat funktsiyasidir.Entropiya termodinamik tizim bilan tashqi muhitning o‘zaro issiqlik almashinuvi jarayonning kechish yo‘nalishini ifodalaydi.
Ideal gaz misolida entropiyani holat funktsiyasi ekanligini isbotlaylik.

dq=c_pdt – dp (10)

tenglamani 1/T ga ko‘paytiramiz

(11)


/T=R/p ekanligidan:
(12)
Tenglamani o‘ng tomoni integrallanadi, ya’ni u qandaydir funktsiyaning to‘liq differentsialidir. Shu funktsiyani s harfi bilan belgilaymiz. Shunday qilib quyidagicha yozish mumkin:

Shunday qilib, ds=dq/T formula bilan aniqlanadigan holat parametri aniqlandi. S funktsiya ichki energiya va entalpiyaga o‘xshab holat funktsiyasidan iborat ekan –uning qiymati holat parametrlari bilan bir qiymatda aniqlanadi. Klauzius kiritgan funktsiya S entropiya deb aytiladi. Entropiya ekstensiv xossa bo‘lib, u ham boshqa ekstensiv kattaliklarga o‘xshab additivlik xossasiga ega.

Solishtirma entropiya deb aytiladigan quyidagi


(17)

kattalik modda massa birligining entropiyasidan iborat bo‘ladi.

Holatning istalgan boshqa funktsiyasi kabi tizimning solishtirma entropiyasi ham holatning istalgan ikkita parametric x, y ning funktsiyasi ko‘rinishida tasavvur etish mumkin.

S=f (x, y). (18)

Bu yerda x va y sifatida p va , va T va hokazolar bo‘lishi mumkin.

Tizimning entropiyasi turli qaytar jarayonlarda ortishi va kamayishi mumkinligi (11) munosabatdan ko‘rinib turibdi: temperatura kattaligi T har doim musbat bo‘lganligidan tizimga issiqlik berilganda (dq>0) uning entropiyasining ortishi (ds>0), issiqlik olinganda esa (dq<0) uning entropiyasining kamayishi (ds<0). (11) munosabatdan kelib chiqadi.
Qaytar jarayonda jism holati boshlang‘ich holat 1 dan oxirgi holat 2 gacha o‘zgarganda jism entropiyasining quyidagi

kattalikka o‘zgarishi ham (11) dan kelib chiqadi. Entropiya tushunchasi issiqlik dvigatellarining sikllarini analiz qilish uchun juda qulay bo‘lgan holat diagrammasini kiritishga imkon beradi. Holat diagrammasida abtsissa bo‘yicha entropiya, ordinata bo‘yicha esa absolyut temperatura qo‘yiladi (4-rasm).
Ixtiyoriy jarayon I-II ning egri chizig‘ini Ts –diagrammada tasvirlaymiz.
(11) tenglamadan qaytar jarayonda

dq=Tds (20)

ekanligi kelib chiqadi.

4-rasm.

Demak, qaytar jarayonda tizim olgan (yoki bergan) issiqlik miqdori Ts – diagrammada jarayon egri chizig‘i ostidagi yuza bilan tasvirlanadi.

Ts – diagrammaning qulayligi shundaki, siklda keltirilgan va olingan issiqlik miqdori ham siklni amalga oshirish natijasida olingan ish (yoki agar sikl teskari bo‘lsa, sarflangan ish) unda yaqqol tasvirlanadi.


XULOSA
Energiyaning saqlanish qonuni har hil energiyaning bir–biriga aylanishini belgilaidi, ammo ayni vaqtda bu prosesslarda biror ustun yo`nalish bor–yo`qligini ko`rsatmaydi. Biroq, tajriba shuni ko`rsatadiki, energiyaning hilma–hil turlari issiqlikkka hamma vaqt va to`la aylanadi, issiqlik esa energiyaning boshqa tur–hillariga mashina va apparatlar yordamigina aylantiriladi. Bunda aylanish prosessida issiqlikning bir qismi atrofdagi jismlarga tarqalib, albatta isrof bo`ladi.Issiqlik almashinishida issiqlik hamma vaqt temperaturasi yuqoriroq jismlardan temperaturasi pastroq jismlarga o`tadi. Issiqlikni kamroq qizigan jismdan ko`proq qizigan jismga o`tkazish uchun (masalan, holodilniklarda ana shunday bo`ladi) tashki kuchlar yordamida ish bajarish talab qilinadi, buning uchun esa qo`shimcha energiya sarflanadi.
Shunday qilib, energiyaning bir turdan ikkinchi turga aylanishi va issiqlik almashininshiga oid tabiiy proseslarda muayan yo`nalish bor: energiyaning har qanday turlari issiqlikka aylanadi, issiqlik esa ko`proq qizigan jismlardan kamroq qizigan jismlardan kamroq qizigan jismlarga o`tar ekan, atrofdagi barcha jismlar orasida tarqaladi. Bu issiqlik odam uchun yo`qotilgan issiqlik hisoblanadi.
Tajriba yana shuni ko`rsatadiki, sistemaning temperaturasi atrofdaqi jismlarning temperaturasidan qanchalik yuqori bo`lsa, sistemadagi issiqlikdan foydalanish imkoniyati shunchalik katta bo`ladi. Masalan, yuqpri temperaturagacha qizdirilgan bugning issiqlik energiyasini energiyaning boshqa tur–hillariga aylantirish uncha qiyin emas, ammo temperaturasi atrofgagi muhit temperaturasidan kam farq qiladigan dengiz va okeanlar suvidagi issiqlikdan foydalanish amaliy jihatdan mumkin emas.