Termodinamikaning i-qonuni. Sistemalar. Termodinamik parametrlar

TERMODINAMIKANING I-QONUNI. SISTEMALAR. TERMODINAMIK PARAMETRLAR
REJA:
2. Termodinamikaning I-qonuni. Sistemalar.Termodinamik parametrlar.
2.1. Ichki energiya;
2.2. Termodinamikaning birinchi qonuni;
2.3.Issiqlik siimi;
2.4. Entropiya;
2.5. Entalpiya.

2.1. Ichki energiya.

Texnikaviy 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 potenstial energiyalari yig’indisidan iborat deb tasavvur etishimiz mumkin. Ichki energiya tushunchasini fanga 1850 yili V. Tomson kiritgan.

Moddaning ichki energiyasi quyidagiga teng:
U=U_kin+U_pot+U_o, (2.1)
bu erda U_kin – molekulalarning ichki kinetik energiyasi; U_pot – molekulalarning ichki potenstial energiyasi; Uo – nolp energiya yoki absolyut nolp temperaturadagi ichki energiya.
Mahlumki T=0 da amtom va molekulalarning issiqlik harakati to’xtaydi, lekin atomlar ichidagi zarralarning harakati davom etadi. Ichki energiyaning absolyut qiymati ximiyaviy termodinamikada, ximiyaviy reakstiyalarni hisoblashda muhim rolg’ o’ynaydi. Termodinamikaning ko’pchilik texnikaviy 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 ixtiyoriy tanlash mumkin. Masalan, ideal gazlar uchun t₀ = 0C 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 oxirgi holati bilan bir qiymatda aniqlanadi.
U_1-2 = U₂ –U₁ (2.2)
(2.3)
Ichki energiya ekstensiv xossa, yani U kattalik tizimdagi massa miqdori m ga proporstionaldir. Solishtirma ichki energiya deb ataladigan
(2.4)
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 funkstiyasidir:

U=f (P,V); U=f (P,T); U=f (U,T) (2.5)

2.1-rasm.
1-rasmdagi barcha jarayonlarda

Tizimda kechayotgan termodinamik jarayon aylanma bo’lsa, uning to’la ichki energiyasining o’zgarishi nolga teng, ya’ni


(2.6)
Tizim ichki energiyasini o’zgarishini soltishtirma hajm va temperatura funkstiyasi ko’rinishida yozish mumkin.
(2.7)
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, ya’ni
va (2.8)
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.
(2.9)
Joulp qonuni deb ataluvchi bu xulosa juda muxim. U ideal gazning yangi, uning oldin aniqlangan xossalaridan kelib chiqmaydigan xossasini ochib beradi. Ideal gaz uchun (8) ni hisobga olib (7) tenglamadan quyidagini hosil qilamiz.
Du = CvdT (2.10)
Ya’ni 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)