Термодинамиканинг иккинчи ва учинчи rонунлари. Энтропия. Термодинамик потенциаллар

Qo`shimcha adabiyotlar:

1. 
   Аminоv S.N. Fizik vа kоllоid kimyodаn elеktrоn dаrslik. Tоshkеnt, -2008 y.
   
2. 
   Аminоv S.N. Fizik vа kоllоid kimyo –Mа`ruzаlаr mаtni. Tоshkеnt, -2000 g. 249 bеt.
   
3. 
   Аminоv S.N., Raxmatullaеva M.M. Fizik vа kоllоid kimyo –Mа`ruzаlаr mаtni multimеdiyasi. Tоshkеnt, -2009 g.
   
4. 
   Frоlоv YU.G., Kurs kоllоidnоy хimii, Uchеbnik -M:, «Хimiya», -1992.
   
5. 
   Yershоv YU.А., Pоpkоv V.А., Bеrlyand А.S. i dr. Оbshаya хimiya, M:, «Visshаya shkоlа» 2003 g.
   

Intеrnеt saytlari:

1. 
   http://old.ziyonet.uz/uzl/library/libid/10602C:\Documents and Settings\User\Мои документы\Downloads\znuz_3152_20110420175937 (4).zip
   
2. 
   http://www.kbgau.ru/studentam/files
   

Termodinamikaning ikkinchi qonuni:

Termodinamikaning l qonuni energiyalar almashinuvini qat’iy ekvivalent tarzda bo’lishini ta’kidlab, tabiatdagi o’z-o’zidan sodir bo’ladigan jarayonlarning yo’nalishi xaqida xech qanday ma’lumot bermaydi.

Termodinamikaning l qonuni orqali izolyatsiyalangan siste-malarda qandaydir jarayon sodir bo’ladimi, yo’qmi? Bilish qiyin. Bunday sistemada termodinamikaning l qonuni bo’yicha sistema-ning energiyasi doimiy bo’lsa bas.

Termodinamikaning ll qonuni esa, aksincha o’z-o’zidan sodir bo’ladigan jarayonlarning yo’nalishi xaqida ma’lumot beradi.

Termodinamikaning ll qonunini S. Karno ochgan. U issiqlikni ishga aylanish (1824 y.) sharoitini o’rganib, issiqlik mashinalarida issiqlik manbaidan olingan issiqlikning xammasi butkul ishga o’ta olmasligini, uning bir qismi sovutgichga o’tishi shartligini isbotladi. Agar issiqlik manbaidan olingan issiqlik Q₁ deb, sovutgichga berilgan issiqlik esa Q₂ deb belgilansa, ular orasidagi farq (Q₁-Q₂). Ishga (W) aylangan issiqlik miqdorini ko’rsatadi.

Foydali ish koeffitsienti () ushbu tenglama orqali ifodalanadi:

Issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsienti () ishchi jism tabiatiga bog’liq bo’lmay, faqat haroratlar farqi bilan ifodalanadi (Karno-Klauzius teoremasi). Bu teorema termodinamikaning ll qonuni bilan bog’lanadi va ushbu tenglama bilan ifodalanadi:

Bu erda T₁- issiqlik manbaining harorati;

T₂- sovutgich harorati.



Binobarin, issiqlikni ishga aylantirish mashinasi- issiqlik mashinasi faqat haroratlar farqi mavjud bo’lgandagina ishlaydi.

T₁ - T₂ = T

YUqorida issiqlik mashinasining ishlash sxemasi keltirilgan. Bu sxema bo’yicha mashinaning ishchi jismi 1ta ish tsiklini (doirasini) bajarish uchun T₁ haroratda issiqlik manbaidan Q₁ issiqlikni oladi. SHu tsikl mobaynida u T₂ haroratli sovutgichga (T₁>T₂) ozroq miqdorda issiqlik beradi (Q₂). So’ngra ishchi jism dastlabki holatga qaytadi.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni tenglamasi bilan ifodalanadi va R. Klauzius (1850) bo’yicha quyidagicha ta’riflanadi:

Issiqlik o’z-o’zidan sovuq jismdan issiqroq jismga o’tishi mumkin emas.

V. Ostvald esa bu qonunni «Abadiy ishlaydigan ll turdagi doimiy dvigatelni yaratish mumkin emas» deb ta’riflaydi. Lll tur abadiy dvigatel deganda pastdagi sxemada ko’rsatilgandek, issiqlik manbaidan olingan barcha issiqlikni ishga aylantiradigan, ya’ni sovutgichga issiqlik bermaydigan issiqlik mashinasi tushuniladi:


Bunday mashinani bo’lishi mumkin emas. SHunday qilib, energiyaning istagan shakli butkul issiqlikka aylanishi mumkin, issiqlik energiyasi esa boshqa tur energiyasiga to’liq o’ta olmaydi, qisman o’tadi xolos.

S. Karno termodinamikaning ll qonunini shunday ta’riflaydi:

Berilgan tsiklning foydali ish koeffitsienti - mashina tomonidan bajarilgan ishning, issiqroq issiqlik manbaidan olingan issiqlikga bo’lgan nisbatiga teng:

SHunday ekan (F.I.K.) xar doim birdan kichik: . Binobarin, tsikl ro’y berganda issiqlikning ma’lum qismigina ish bajarish uchun sarflanadi. Agar absolyut harorat bilan ifodalasak . Masalan, agar issiqlik manbai 400 K haroratga ega bo’lsa, sovutgich harorati esa 300 K bo’lsa, ideal xolda F.I.K. =0,25 bo’ladi. Boshqacha aytganda bug’dagi issiqlikning faqat 1/4 qismigina ishga aylandi, qolgan 3/4 qismi esa ishga sarflanmaydi.

Agar sovutgich bo’lmasa, Karno bo’yicha F.I.K. nulga teng bo’ladi. Bug’da energiya ko’p, lekin uning xech bir qismi ishga aylana olmaydi, agar haroratlar farqi bo’lmasa.

YAna shuni ta’kidlash lozimki, ishga aylanayotgan energiya miqdori xar doim kamayib boradi. Bu o’z navbatida issiqlik manbai va sovutgich orasidagi haroratlar farqiga bog’liq. Aksincha, energiyaning ishga aylanaolmaydigan, ya’ni bog’langan qismi xar doim ortib boradi. Zero istalgan o’z-o’zidan sodir bo’ladigan jarayonda erisha olmaydigan (ishga aylanaolmaydigan) energiya miqdori vaqt mobaynida ortib boradi.

Nemets olimi R. Klauzius bunday ishga aylanaolmaydigan energiyaning hisobga olish uchun 1865 yilda entropiya degan iborani kiritdi.

Entropiya - (grekcha o’zgarish degan ma’noni anglatadi) issiqlik o’zgarishini haroratga bo’lgan nisbatini ifodalaydi. Entropiya holat funktsiyasidir. U «S» xarfi bilan ifodalanadi; dS uning to’liq differentsialidir.

Qaytar cheksiz kichik o’zgarishlar vaqtida T - haroratda tashqi muxit bilan issiqlik energiyasi almashadigan sistemada entropiya ushbu tenglama bo’yicha o’zgaradi:

Agar qaytar o’zgarishda sistema 1 holatdan 2- holatga o’tsa, entropiya o’zgarishi quyidagicha bo’ladi:

Agar qaytar o’zgarish doimiy haroratda sodir bo’lsa, entropiya o’zgarishi ushbu ko’rinishda bo’ladi:

bu erda, Q_qayt - sistemadan ajralgan yoki unga qabul qilingan issiqlik energiyasining to’liq miqdori.

Qaytmas o’zgarishlar uchun, ya’ni o’z-o’zidan sodir bo’ladigan jarayonlar uchun doimiy haroratda entropiya o’zgarishi shunday bo’ladi:

SHunday qilib, sistema bir holatdan ikkinchi holatga o’tsa, entropiya o’zgarishi (S) qaytar jarayonlar uchun sistemaning dastlabki va oxirgi holatlariga bog’liq.

Agar izolirlangan sistema bo’lsa, bunda tashqi muxit bilan issiqlik energiyasi almashinmaydi. Bunda Q­_qaytmas=0; S=0

Agar jarayon o’z-o’zidan sodir bo’lsa, unda entropiya o’zgarishi ijobiy bo’ladi: Q­_qaytmas=0; S>0

Entropiya o’zgarishi manfiy bo’lgan izolirlangan sistemalar uchun jarayon bo’lishi mumkin emas.

Binobarin, izolirlangan sistema uchun termodinamikaning ll qonuni quyidagicha ta’riflanadi:

Qaytar jarayonlar uchun sistema entropiyasi doimiy, qaytmas jarayonlar uchun esa ortadi. Sistema entropiyasining kamayishi mumkin emas.

Boshqacha qilib aytganda:

Izolirlangan sistemalarda faqat entropiyasi ortadigan sistemalardagi jarayonlargina o’z-o’zidan sodir bo’ladi; O’z-o’zidan sodir bo’ladigan jarayon entropiyasi maksimal qiymatga etguncha davom etadi.

Umumilashtirib, termodinamikaning l va ll qonuni uchun shunday ta’rif berish mumkin:

Istagan izolirlangan sistemada to’liq energiya doimiy bo’lib, to’liq entropiya vaqt o’tishi bilan ortib boradi.

YAna shuni aytish mumkinki entropiya jarayoni qaytmaslik mezonidir. Entropiya energiyani shunday shaklga o’tishi mezoniki, undan sistema o’z-o’zidan yana boshqa shaklga o’ta olmaydi.