Termodinamikaning birinchi qonuni

Termodinamikaning birinchi qonuni - bu fanning asosiy qonunlaridan biri bo'lib, u issiqlik, massa almashinuvi va kimyoviy jarayonlarni amalga oshirishi kerak bo'lgan termodinamik tizimlar uchun energiya saqlanishning umumiy fizik qonunini ifoda qiladi. Saqlanish qonuni (energiya balansi tenglamasi) shaklida birinchi qonun oqim termodinamikasida va muvozanatsiz termodinamikada qo'llaniladi. Muvozanat termodinamikasida termodinamikaning birinchi qonuni odatda energiyaning saqlanish qonunining oqibatlaridan biri sifatida tushuniladi, buning natijasida o'quv va ilmiy adabiyotlarda qo'llaniladigan birinchi qonun formulalarining bir xilligi yo'q.

Tarixiy ma'lumotnoma 
Termodinamikaning birinchi qonuni 19-asr oʻrtalarida nemis olimi J. R. Mayerning mexanik energiyaning saqlanish qonunini dastlab issiqlikka (1842), keyin esa (1845) va undan keyin kengaytirilgan faoliyati natijasida shakllantirildi. Barcha mexanik bo'lmagan hodisalar, yangi qonunni eksperimental asoslab bergan ingliz fizigi J. P. Joul (1843) va nemis fizigi X. Helmgolts (1847), Mayerning ishlarini bilmagan holda, energiyaning saqlanish qonunini kengaytirdilar. uning barcha turlariga to'g'ri keldi va ushbu qonunning umume'tirof etilishida hal qiluvchi rol o'ynadi.

Termodinamikaning birinchi qonunining turli formulalarining xususiyatlari 
Termodinamikaning birinchi qonuni ko'pincha hech qanday manbadan energiya olmasdan ishlaydigan birinchi turdagi doimiy harakatlanuvchi mashinaning (abadiy mobil) mavjudligining mumkin emasligi sifatida ifodalanadi    . Bu bayonotning energiyaning saqlanish qonuni bilan bog'liqligi o'z-o'zidan ma'lum.

Tizimning mikroskopik tavsifidan makroskopik tavsifga o'tish tizimni tavsiflash uchun zarur bo'lgan fizik miqdorlar sonining tubdan kamayishiga olib keladi. Shuning uchun termodinamikada tizim ichida mikrodarajada sodir bo'ladigan energiya o'zgarishlari - ba'zan juda murakkab bo'lganlar - batafsil emas, balki bu maqsad uchun maxsus kiritilgan makroskopik miqdor - umumiy energiyaning tarkibiy qismi bo'lgan ichki energiya orqali birgalikda tavsiflanadi. mikroskopik nuqtai nazardan tizimga kiritilgan barcha zarrachalar energiyalarining yig'indisi bo'lgan tizim. Shu sababli, oqim termodinamigi va muvozanatsiz termodinamika masalalari ko'rib chiqilmaydigan darsliklarda birinchi qonun ko'pincha makroskopik tizimlar fizikasiga qo'shimcha miqdor sifatida ichki energiya g'oyasini kiritadigan postulat sifatida shakllantiriladi. termodinamik tizim holatining bir qiymatli, uzluksiz va chekli skalyar funksiyasi. Boshqa har qanday davlat funktsiyasiga kelsak, ichki energiyaning o'zgarishi 𝑈 cheksiz kichik jarayonda to'liq differentsial mavjud 𝑑𝑈 va doiraviy jarayonda ichki energiyaning o'zgarishi nolga teng.

Maxsus holatlar

Maxsus holatlar 
Keling, bir necha xususiy holatlarni ko'rib chiqaylik:

 Agar  bu tizimga issiqlik yetkazib berilishini anglatadi.
 Agar  bu issiqlikning tizimdan olib tashlanishini anglatadi.
 Agar  u holda tizim yoki sabablarning biriga ko'ra atrof-muhit bilan issiqlik almashmaydi: yoki u bilan termodinamik muvozanat holatida yoki adiabatik izolyatsiya qilingan yoki statsionar issiqlik almashinuvi holatida.

Xulosa: yakuniy jarayonda  issiqlikning elementar miqdorlari har qanday belgiga ega bo'lishi mumkin. Biz oddiygina chaqirgan issiqlikning umumiy miqdori  bu jarayonning barcha qismlarida qayd etilgan issiqlik miqdorlarining algebraik yig'indisidir. Jarayon davomida issiqlik turli yo'llar bilan tizimga kirishi yoki chiqishi mumkin.

Energiya oqimlari yo'q bo'lganda, qachonki , tizimning ishlashi  ekanligiga olib keladi , va tizimning energiyasi  kamayadi. Chunki ichki energiya  cheklangan bo'lsa, tizim cheksiz uzoq vaqt davomida tashqi energiya bilan ta'minlanmasdan ish olib boradigan jarayon mumkin emas, bu birinchi turdagi doimiy harakatlanuvchi mashinalarning mavjudligini taqiqlaydi.

 qaytar (siklik) jarayonda 

  belgilarning termodinamik tizimida
  belgilarning termotexnik tizimida

 izobarik jarayonda

 

 izoxorik jarayonda (  )

 

 izotermik jarayonda 

 

Bu yerda

 - gazning massasi,

- gazning molyar massasi,

 - doimiy hajmdagi molyar issiqlik sig'imi,

 - gazning bosimi, hajmi va harorati mos ravishda va oxirgi tenglik faqat ideal gaz uchun to'g'ri keladi.

Adabiyotlar 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
  Архивная копия от 23 июня 2017 на Wayback Machine
 Борн М. Критические замечания по поводу традиционного изложения термодинамики (рус.) // Развитие современной физики. — Отв. ред. Б. Г. Кузнецов. — М.: Наука, 1964. — 331 с. — С. 223—256.
 
 
 
 
 
 
 
 Каратеодори К. Об основах термодинамики (1909) (рус.) // Развитие современной физики. — Отв. ред. Б. Г. Кузнецов. — М.: Наука, 1964. — 331 с. — С. 223—256.
 
  (недоступная ссылка)