Jarayonning saqlanish va aylanish qonuni

|
Jarayonning saqlanish va aylanish qonuni
|
bet | 8/11 | Sana | 09.01.2024 | Hajmi | 255,96 Kb. | | #133130 |
Bog'liq TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI Jarayonning saqlanish va aylanish qonuni.
Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni tabiatning umumiy tavsifga ega bo’lgan fundamenti qonunidir. Bu qonun quyidagicha tasvirlanadi: energiya yo’q bo’lmaydi va qaytadan paydo bo’lmaydi, u faqat turli fizikaviy hamda himiyaviy jarayonlarda bir turdan boshqa turga o’tadi. Boshqacha qilib aytganda, izolyatsiyalangan har qanday tizimda shu tizim ichida energiya o’zgarmasdan saqlanib turadi.
Energiyaning saqlanish qonuni mehanikada ko’pdan beri mehanikaviy (kinetik va potentsial) energiyaga tatbiqan mahlum bo’lgan. M.V. Lomonosov (1745-1748, Rossiya), D. Joulg’ (1842-1850, Angliya), R Mayer (1842-1845, Germaniya), G. Tess (1840, Rossiya), E. Lents (1844, Rossiya), G. Gelmg’golg’ts (1847, Germaniya) va boshqa olimlarning ishlari bilan issiqlik va ishning ekvivvalentlik printsipi aniqlangandan keyin saqlash qonunienergiyaning boshqa turlariga ham tadbiq qilina boshlandi va uning mazmuniga muvofiq energiyaning saqlanish va aylanish qonuni deb atala boshladi.
Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni termodinamikaning birinchi qonuni deb ham aytiladi.
Ichki energiya.
Tehnikaviy termodinamikaning vazifalaridan kelib chiqib, modda mikrostrukturasi nuqtai nazarida moddaning ichki energiyasi nimalardan iborat degan masalani ko’rib chiqishning zaruriyati yo’q. Hozirgi zamon fizikaviy dunyoqarashlariga ko’ra moddani ichki energiyasini shu modda molekulalarining (atomlar, ionlar, elektronlarning) kinetik va potentsial energiyalari yig’indisidan iborat deb tasavvur etishimiz mumkin. Ichki energiya tushunchasini fanga 1850 yili V. Tomson kiritgan.
Moddaning ichki energiyasi quyidagiga teng:
U=Ukin+Upot+Uo,
bu erda Ukin – molekulalarning ichki kinetik energiyasi; Upot – molekulalarning ichki potentsial energiyasi; Uo – nolp energiya yoki absolyut nolp temperaturadagi ichki energiya.
Mahlumki T=0 da amtom va molekulalarning issiqlik harakati to’htaydi, lekin atomlar ichidagi zarralarning harakati davom etadi. Ichki energiyaning absolyut qiymati himiyaviy termodinamikada, himiyaviy reaktsiyalarni hisoblashda muhim rolg’ o’ynaydi. Termodinamikaning ko’pchilik tehnikaviy tatbiqlarida ichki energiya U ning absolyut qiymati emas, balki bu kattalikning turli termodinamikaviy jarayonlarda o’zgarishi muhimdir. Bundan shu narsa kelib chiqadiki, ichki energiya hisobini yuritishni ihtiyoriy tanlash mumkin. Masalan, ideal gazlar uchun t0 = 0C temperaturada ichki energiya nolpga teng deb qabul qilingan.
Aytib o’tilganlardan shu narsa kelib chiqadiki, jism ichki energiyasining biror jarayonda o’zgarishi jarayonining tavsifiga bog’liq emas va ohirgi holati bilan bir qiymatda aniqlanadi.
U1-2 = U2 –U1
Ichki energiya ekstensiv hossa, yani U kattalik tizimdagi massa miqdori m ga proportsionaldir. Solishtirma ichki energiya deb ataladigan
kattalik modda massasi birligining ichki energiyasidan iborat.
Qisqa bo’lish uchun, bundan keyin U kattalikni –solishtirma ichki energiyani –oddiygina ichki energiya deb, U kattalikni esa butun tizimning to’la ichki energiyasi deb ataymiz.
YUqorida keltirilgan fikrlardan moddaning ichki energiyasini quyidagicha tahriflash mumkin:
Ichki energiya bevosita modda holatining funktsiyasidir:
U=f (P,V); U=f (P,T); U=f (U,T)
2.1-rasm.
1-rasmdagi barcha jarayonlarda
Tizimda kechayotgan termodinamik jarayon aylanma bo’lsa, uning to’la ichki energiyasining o’zgarishi nolga teng, yaoni
Tizim ichki energiyasini o’zgarishini soltishtirma hajm va temperatura funktsiyasi ko’rinishida yozish mumkin.
Ideal gaz molekulalari orasida o’zaro taosirlashish kuchlari mavjud emasligi hisobga olinsa, unda gazning ichki energiyasi ideal gaz hajmiga va bosimiga bog’liq bo’lmaydi, yaoni
va
Demak, ideal gazning ichki energiyasi faqat absolyut temperaturaga bog’liq bo’lar ekan. U holda, ideal gazning ichki energiyasi temperatura bo’yicha olingan to’la hajmga teng bo’ladi.
Joulp qonuni deb ataluvchi bu hulosa juda muhim. U ideal gazning yangi, uning oldin aniqlangan hossalaridan kelib chiqmaydigan hossasini ochib beradi. Ideal gaz uchun (8) ni hisobga olib (7) tenglamadan quyidagini hosil qilamiz.
Du = CvdT
YAoni ideal gazning ichki energiyasi faqat temperaturagagina bog’liq.
Agar real gazga kelsak, uning ichki energiyasi ham temperaturaga hamda hajmga bog’liq bo’ladi, binobarin, real gaz uchun
(11)
|
| |