Termodinamikaning qonunlari va uning izojarayonlarga tadbiqi. Adibatik jarayon

Aim.uz

Termodinamikaning qonunlari va uning izojarayonlarga tadbiqi. Adibatik jarayon

Reja.

1. 
   Тermodinamikaning I qonuni.
   
2. 
   Тermodinamikaning I qonunini turli jarayonlarga tadbiqi.
   
3. 
   Adiabatik jarayon. Тermodinamikaning II qonuni.
   
4. 
   Masalalar yechish.
   

O’quvchi bilishi kerak:

Termodinamikaning birinchi qonuni. Izoxorik jarayon. Izotermik jarayon. Adiabatik jarayon. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Ikkinchi tur perpetuum mobail. Termodinamika ikkinchi qonunining amaliyotga tadbiqi Termodinamika birinchi qonunining amaliyotga tadbiqi.

Mavzuning maqsadi: O’quvchilarga Тermodinamikaning I qonuni va uning turli jarayonlarga tadbiqi. Adiabatik jarayon. Тermodinamikaning II qonuni haqida bilimlar berish.

Mavzuning bayoni:

1. Termodinamikaning birinchi qonuni. Buning uchun qizdirilayotgan choynak misolini ko`raylik. Choynak olayotgan issiqlik miqdori Q ichidagi suvning qizishiga ,ya’ni suvning ichki energiyasi ortishiga va suv bug`lari choynak qopqog`ini ko`targanda tashqi kuchlarga qarshi (qopqoqning og`irlik kuchi) bajariladigan A ishga sarflanadi. Bu jarayon uchun energiyaning saqlanish va aylanish qonuni

ko`rinishga ega bo`ladi. Bu termodinamikaning birinchi qonunining matematik ko`rinishidir.

Jismga beriladigan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini orttirishga va tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishga sarflanadi.

Agar jismga issiqlik miqdori berilayotgan bo`lsa, Q musbat, agar jismdan issiqlik miqdori olinayotgan bo`lsa Q manfiy ishora bilan olinadi. Shuningdek agar jism tashqi kuchlarga qarshi ish bajarayotgan bo`lsa A ish musbat , tashqi kuchlar jism ustida ish bajarayotgan bo`lsa A ish manfiy bo`ladi.

Termodinamikaning birinchi qonuni birinchi tur abadiy dvigatel (lotincha «perpetuum mobile») yasash mumkin emasligini ko`rsatadi. Birinchi tur perpetuum mobilega asosan teng miqdorda energiya sarflamas-dan ish bajara oladigan mashina ko`rish haqida fikr yuritiladi. Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni bo`lgan termodinamikaning birinchi qonunida esa: Tabitda ro`y beradigan barcha jarayonlarda energiya o`z-o`zidan paydo ham bo`lmaydi yo`qolmaydi ham, faqat bir ko`rinishdan boshqasiga aylanishi mumkin, deb qayd etiladi.

Endi termodinamikaning birinchi qonunining ba’zi jarayonlarga tadbiqini ko`raylik.

2. Izoxorik jarayon. Ideal gazning hajmi o`zgarmay (V=const) uning bosimi va temperatura o`zgaradi.Agar gazning hajmi o`zgarmasa tashqi kuchlarga qarshi ish bajarilmaydi, ya’ni A=0.Unda termodinamikaning birinchi qonuni

Q=

ko`rinishni oladi. Demak ideal gazga berilayotgan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini o`zgartirishga boshqacha aytganda temperaturaning ko`tarilishiga sarflanadi.

Izobarik jarayon. Ideal gazning bosimi o`zgarmas(P=const), uning hajmi va temperatura o`zgaradi.Bunda gazga berilgan issiqlik miqdorining bir qismi uning ichki energiyasini orttirishga, bir qismi esa tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishga sarflanadi.

Q =

Izobarik jarayonda gaz bajargan ish

 Izotermik jarayon.Ideal gazning temperatura o`zgarmas (T=const), uning hajmi va bosimi o`zgaradi. Agar gazning temperaturasi o`zgarmasa, demak uning ichki energiyasi ham o`zgarmaydi .Bunday jarayon uchun termodinamikaning birinchi qonuni Q=A ko`rinishga ega bo`ladi.

Adiabatik jarayon. Atrof muhit bilan issiqlik miqdori almashmasdan ro`y beradigan jarayonga adiabatik jarayon deyiladi.

Adiabatik jarayonga tez ro`y beradigan jarayonlar misol bo`ladi. Misol uchun gaz tez siqilganda bajaralgan ish uning temperaturasining, ya’ni ichki energiyasining ortishiga olib keladi. Temperatura ortishi natijasida atrofga issiqlik miqdori tarqalishi uchun esa ma’lum vaqt kerak. SHuning uchun ham Q=0. Ichki yonish dvigatelida yoqilg`i aralashmasining yonishi adiabatik jarayonga yaxshi misol bo`ladi.

Adiabatik jarayon uchun termodinamikaning birinchi qonuni qo`yidagi ko`rinishga ega bo`ladi

yoki

ya’ni adiabatik jarayonda ish faqatgina ichki energiyaning o`zgarishi hisobiga bajariladi. 

3. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Bu qonunning bir nechta shakllari mavjud bo`lib, ularning eng soddasi Klauzius ta’rifini keltiramiz.

Issiqlik miqdori o`z-o`zidan past temperaturali jismdan yuqori temperaturali jismga o`tmaydi.

Amalda cheksiz katta bo`lgan okean suvlaridagi issiqlik miqdori, o`z-o`zidan temperaturasi suvnikidek pastroq bo`lgan jismgagina o`tishi mumkin.Issiqlik miqdorini, temperaturasi past jismdan temperaturasi yuqori jismga o`tkazish uchun esa qo`shimcha ish bajarish kerak.Shu bilan birga issiqlik miqdori ishga to`la aylanmay uning bir qismi atrof-muhitni qizitishga sarflanadi.Shu nuqtai nazardan ikkinchi qonunning qo`yidagi Plank ta’rifi ham e’tiborga molik: Tabiatda, issiqlik miqdori to`laligicha ishga aylanadigan jarayon bo`lishi mumkin emas.

Issiqlik ishga aylanishi uchun isitgich va sovutgich bo`lish darkor.Barcha issiqlik mashinalarida isitgichdan sovutgichga beriladigan energiyaning bir qismigina foydali ishga aylanadi.Unda issiqlik mashinalarining unumdorligi qanday kattaliklarga bog’liq va uni oshirish uchun nima qilmoq kerak degan savol tug`iladi.Bu savolga ikkinchi qonunning Karno ta’rifi javob beradi: ideal issiqlik mashinasining foydali ish koeffitsienti issiqlik beruvchi va issiqlik oluvchilarning temperaturalari bilangina aniqlanadi.

Termodinamika qonunlari amalda qanday mashinalar yasash mumkinligi va ularning unumdorligini orttirish uchun nimalarga e’tibor berish zarurligi haqida yo`llanma beradi.

 Ikkinchi tur perpetuum mobile. Ikkinchi tur perpetuum mobile okean suvlaridagi o`lkan miqdordagi energiyadan ish bajarmasdan foydalanish mumkin degan g`oyaga asoslangan. Termodinamikaning ikkinchi qonuni esa issiqlik miqdori faqat issiq jismdan sovuq jismga o`z-o`zidan o`tishi mumkin,teskarisi uchun esa qo`shimcha ish bajarish zarur deb ta’kidlaydi.Bu esa ikkinchi tur perpetuum mobileni yasash mumkin emasligini ko`rsatadi.

Agar ikkinchi tur perpetuum mobileni yasash mumkin bo`lganda insoniyat juda o`lkan energiya manbaiga ega bo`lardi.Okeanlarda mavjud kg suvning temperaturasini S ga pasaytirishga erishilsa bu j issiqlik miqdori ajratib olishga imkon beradi.Shuncha energiya beruvchi ko`mirni temir yo`l sostaviga yuklasak uning uzunligi km ni tashkil etadi.Bu esa qariyib quyosh sistemasining kattaliklariga tengdir.

Masalalar yechish

 1-masala: 5kg massali azot hajmi o`zgarmasdan 150K gacha qizdirildi. Gazga berilgan issiqlik miqdori Q, ichki energiyaning o`zgarishi gaz bajargan ish A,- topilsin.

Berilgan: M=5kg, V=const. i=5 ---------- Q=? A=?

Echish: Gazning tashqi kuchlarga qarshi bajargan ishi A=r Agar Vqconst ekanligini nazarda tutsak demak A=0 bo`ladi. Unda ushbu jarayon uchun termodinamikaning birinchi qonuni ko`rinishni oladi.

Agar ichki energiyaning o`zgarishi ni qo`yidagi formuladan

topish mumkinligini etiborga olsak. Bu erda i=5 azot molekulasining erkinlik darajasi, M=28azotning molyar massasi , R=8,31 gaz molyar doimiysi.

Berilganlar yordamida topamiz



Xulosalar: Termodinamikaning 1- qonuni. Jismga beriladigan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini orttirishga va tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishga sarflanadi Jismga beriladigan issiqlik miqdori uning ichki energiyasini orttirishga va tashqi kuchlarga qarshi ish bajarishga sarflanadi

Uyga vazifa:

1) Temperaturasi 20⁰C ga ortganda 200g geliyning ichki energiyasi qanchaga o`zgaradi?

2) 320 g kislorodni 10 K ga izobarik qizdirganda qancha ish bajariladi?

3) 15⁰ Ctemperaturali 1,5 kg suv bo`lgan idishga 100<sup>0</sup> C temperaturali 200g suv bug`i kiritildi. Bug` kondensatsiyalangandan keyin umumiy temperatura qanday bo`ladi.

Mavzuga oid didaktik jihozlar va texnik vositalar: slaydlar, plakatlar, tarqatma materiallar, termodinamika I-qonunini o’rganuvchi qurilma

O’qitish uslublari:O’quv mavzusini og’zaki bayon qilish, savol-javob, tadqiqot metodlari.

Adabiyotlar:A.G’.G’aniev, A.K. Avliyoqulov, G.A. Almardonova “Fizika” I –qism 130-133 bet

X.Axmedov, M.Doniyev,Z.Husanov.Fizikadan ma’ruza matni 2004 yil

Sinov savollari:

1. 
   Termodinamikaning 1- qonuniga ta’rif bering.
   
2. 
   Termodinamikaning 1- qonunini izoxorik jarayonga tadbiq eting.
   
3. 
   Termodinamikaning 1- qonunini izobarik jarayonga tadbiq eting.
   
4. 
   Termodinamikaning 1- qonunini izotermik jarayonga tadbiq eting.
   
5. 
   Adiabatik jarayon deb qanday jarayonga aytiladi?
   
6. 
   Qaytar jarayon deb qanday jarayonga aytiladi?
   
7. 
   Qaytmas jarayon deb qanday jarayonga aytiladi?
   
8. 
   Termodinamikaning 2- qonuniga ta’rif bering.
   

Aim.uz