![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Термодинамиканың бірінші бастамасы.
Жылуфизикалық процестерді қ арастырғ ан кезде ө зара байланыстағ ы сансыз кө п денелердің ішінен бір денені, яғ ни зерттелетін жү йені бө ліп алып, ал қ алғ ан денелерді сыртқ ы денелер деп қ арастырамыз. Сонда термодинамикалық жү йе тыныштық кү йде алынады да, оның барлық энергетикалық ө згерістері оның ішкі энергия ө згерісімен байланыстырылады. Сонда бұ л жү йенің сыртқ ы ортамен энергия алмасуы жылу берілу немесе жұ мыс атқ аруы арқ ылы іске асырылады. Термодинамикалық жү йеге берілген Q жылу оның ішкі энергиясын ө згертуге
Егер жү йе жылуды қ абылдаса Термодинамиканың бірінші заң ындағ ы
мұ ндағ ы: Егер қ арастырылып отырғ ан сыртқ ы кү штерді жең у ү шін тек механикалық жұ мыс жасалатын болса, онда (6) тең деуін
Термодинамиканың бірінші бастамасын (заң ын) энергияның сақ талуы заң ы деп те атайды. Сырттан берілген энергия мө лшерінен артық (кө п) жұ мыс жасайтын периодты жұ мыс жасайтын қ озғ алтқ ышты (двигательді) жасауғ а болмайды. Бұ л тұ жырым бірінші текті мә ң гілік қ озғ алтқ ыш жасауғ а болмайтындығ ын дә лелдейді. Егер жү йе периодты тү рде бастапқ ы орнына қ айтып оралатын болса, онда ішкі энергиясының ө згерісі Идеал газды ұ лғ айтқ ан кездегі орындалатын элементар жұ мыс
Цилиндрдегі поршеньді 1- сурет
мұ ндағ ы: S - поршеннің ауданы, р – қ ысым, Sdl - жү йенің кө лем ө зегерісі. Толық жұ мыс:
Бұ л ө рнек қ атты, сұ йық, газ тә різді денелердің кө лемдері ұ лғ айғ ан жағ дайда орындалады. Термодинамиканың бірінші бастамасын термодинамикалық жү йені сипаттайтын белгілі бір Т-температура, р-қ ысым, V- кө лем тұ рақ ты болатын жағ дайларды қ олдануды қ арастырайық. Бұ л келтірілген шарттар орындалатын термодинамикалық кү йді термодинамикалық процестер деп атайды. 1) Изотермиялық процесс. Идеал газдың m массасы мен Т температурасы тұ рақ ты болғ анда жү ретін термодинамикалық процесті – изотермиялық процесс деп атайды (2-сурет). Термодинамикалық процестерді P-V, P-T, V-T, T-S диаграммаларында кө рсету жең ірек болады. Изотермиялық процесс кезінде газдың ішкі энергияны ө згеріссіз
Сонда Бұ дан Изотермиялық кү йде кө лем V1 –ден V2-ге дейін ұ лғ айғ ан кезде орындалатын жұ мыс пен берілген жылу
Немесе
жазуғ а болады. 2-сурет Изотермиялық процес кезіндегі атқ арылғ ан жұ мыс (2-суреттегі) боялғ ан қ исық тың ауданымен ө лшенеді. Яғ ни (12) тең деуін бір моль идеал газ ү шін (
жазуғ а болады. Изотермиялық процесс кезінде
2. Изобаралық процесс. Берілген газдың массасы m=const мен қ ысымы р=const жағ дайда ө тетін процесс.(3-сурет) Кү й тең деуі: Изобаралық процесс кезінде термодинамикалық жү йе 1 кү йден 2 кү йге ө ткенде атқ арылғ ан жұ мыс
Осы (14) тең деуге Менделеев –Клапейрон тең деуін пайдалана отырып
3-сурет Изотермиялық процесс кезінде атқ арылғ ан жұ мыс пен температура ө згерісі арасындағ ы байланысты тағ айындауғ а болады. Бұ д (15) ө рнегіне 1 моль газдың температурасын 1К кө теруге кеткен жұ мыс A=R ә мбебап газ тұ рақ тысына тең болатындығ ын да дә лелдеуге болады. Енді тұ рақ ты қ ысымдағ ы жылу сыйымдылық Ср шаманы енгізейік. Ал
Идеал газдың 1 молінің p=const болғ ан кездегі кү й тең деуінен
Бұ л тең деуді Майер тең деуі деп атайды. Бұ дан 3) Изохоралық процесс. Берілген газдың m=const мен кө лемі V=const жағ дайда ө тетін термодинамикалық процесті изохоралық процесс деп атайды (4-сурет). Изохоралық процесте
Ал кез келген газ массасы ү шін
4-сурет
4) Адиабаталық процесс. Қ арастырылып отырғ ан термодинамикалық жү йе сыртқ ы ортамен ешқ андай жылу алмаспаса, мұ ндай жағ дайда ө тетін процесті адиабаталық процесс деп атайды. Ө те тез (жылдам) ө тетін, жылуалмасып ү лгермейтін процестердің барлығ ын адиабаталық процеске жатқ ызуғ а болады. Мысалы, ортадағ ы дыбыстың таралуын, іштен жанатын қ озғ алтқ ыштардың ұ лғ аюы жә не сығ ылу цикларды т.б.с.с. Адиабаталық процесс ү шін термодинамиканың бірінші бастамасы (
Сыртқ ы кү штерге қ арсы атқ арылатын жұ мыс ішкі энергияның кему есебінен орындалады. Адиабаталық процесс кезінде ү ш параметрі бір уақ ытта ө згереді. Ол ө згерістерді Менделеев – Клапейрон
немесе Менделеев-Клапейрон тең деуінен
табылады. Термодинамиканың бірінші бастамасын политропты процестерге қ олданып, политропия тең деуін алуғ а болады. Бір моль идеал газ ү шін
Бір моль идеал газ ү шін жазылғ ан Менделеев-Клапейрон тең деуін (
Енді (21), (22) біріктіріп шеше отырып, ( бұ дан
немесе Егер 1) 2) 3) 4) Пуассон немесе адиабата кө рсеткіші газ тү ріне байланысты: 1) Біратомды газ ү шін 2) Екіатомды газ ү шін 3) Ү шатомды жә не кө патомды газ ү шін Енді (20) тең деуін (19) тең деуіне бө ліп,
Осы (24) тең деуіне интегралдау жә не потенциалдау амалдарын орындау, Менделеев-Клапейрон тең деуін ескере отырып,
Пуассон тең деулерін алуғ а болады. Адиабаттық процестің PV диаграммасындағ ы сызбасы изотермиялық процесс сызбасына қ арағ анда тіктеу жү реді. Адиабаттық 1-3 сығ ылу кезінде газдың кө лемі азайып қ алмайды, оның температурасы жоғ арлайды. Адиабаттық процес кезіндегі процесс кезіндегі жұ мыс Бұ дан
Политроптық процесс – тұ рақ ты жылу сыйымдылық та ө теді (С=const). Жоғ арыда қ арастырылғ ан тенрмодинамикалық процестердің барлығ ы политроптық процестің дербес тү рлері болып табылады. Жалпы жағ дайда жылусыйымдылығ ы теріс мә нге Басқ аша айтқ анда, жылусыйымдылығ ы теріс мә нге ие болатын процестерде жұ мыстық дене берілген жылу есебінен жә не ішкі энергияның кему есебінен де атқ арады екен. Мысалы жү йеде эндотермиялық (жылу жұ ту) сипаттағ ы химиялық реакциялар жү рген уақ ытта жылу сиымдылық Қ айтымды термодинамикалық процесс деп жү йенің алғ ашқ ы кү йіне қ оршағ ан ортағ а ешқ андай ө згерістер қ алдырмай оралуды айтады. Қ айтымды процестерге тек тепе-тең дік процестер ғ ана жатады.
|