Термодинамиканың бірінші заңын барлық изопроцесстерге қолдану

М.Тынышпаев атындағы ҚазККА Ақтау көлік колледжінің

физика пәнінің мұғалімі

Тугел Ақмарал Оразбайқызы

Термодинамиканың бірінші заңын барлық изопроцесстерге қолдану

Аннотация

Мақалада термодинамиканың бірінші заңын барлық изопроцесстерге қолдану қарастырылған. Сондай-ақ, жүйеге берілген жылу оның ішкі энергиясын өзгертуге және сыртқы күштерге қарсы жұмыс істеуге жұмсалады деген түсінік берілген.

ABSTRACT

The article discusses the topic of applying the first principle of thermodynamics to each of the processes. The article also gives the notion that the heat transmitted to the system is spent on changing its internal energy and on performing its work against external forces.

Кілт сөздер: термодинамика, термодинамиканың бірінші заңы, , изопроцесс, жылу мөлшері

Keywords: thermodynamics, the first beginning of thermodynamics, isoprocesses, the amount of heat.

Термодинамиканың бірінші заңы - бұл термодинамикалық процестерге бейімделген, энергияны берудің үш түрін- жылуды, термодинамикалық жұмысты және затты тасымалдаумен байланысты энергияны ажырататын және оларды ішкі энергия деп аталатын дене күйінің функциясымен байланыстыратын энергияны айтады.

Энергияның сақталу заңы энергия мен заттың жүйе шекарасы арқылы тасымалдануы мүмкін емес кез келген оқшауланған жүйенің толық энергиясы тұрақты екенін айтады; энергияны бір түрден екіншісіне түрлендіруге болады; энергия жоқ болып кетпейді және жоқтан пайда болмайды, ол тек бір түрден екіншіне түрленеді.

Затты тасымалдаусыз термодинамиканың бірінші заңы көбінесе келесідей тұжырымдалады:

(1)

  Мұндағы жүйенің шекарасы арқылы жұмыс немесе жылу мүмкін болатын, бірақ зат тасымалдау мүмкін емес жабық жүйенің ішкі энергиясының өзгеруін; Q жылу түрінде жүйе үшін энергия мөлшерін және W жүйе жасаған термодинамикалық жұмыстың мөлшерін білдіреді.

Изотермиялық процеске қатысты ішкі энергия температура функциясы деп айтуға болады. Температура тұрақты болғандықтан, ішкі энергия да тұрақты. Демек, ішкі энергия өзгермейді ( U=0), сондықтан:

(2)

Осылайша, изотермиялық процесте сіңірілген жылу толығымен қоршаған ортамен жұмыс жасау үшін пайдаланылады немесе тұрақты қысым кезінде қоршаған орта жасаған жұмыс жүйенің жылу шығаруына әкеледі.

Изотермиялық процестер температураны реттейтін кез-келген жүйеде, соның ішінде жоғары құрылымды машиналарда және тіпті тірі жасушаларда болуы мүмкін.

Изотермиялық процестер идеалды газдар үшін ерекше қызығушылық тудырады. Бұл Джоульдің екінші заңының салдары, онда идеал газдың белгіленген мөлшерінің ішкі энергиясы оның температурасына ғана байланысты болады.

Термодинамикада тұрақты көлем процесі, изоволюметриялық процесс немесе изометриялық процесс деп те аталатын изохоралық процесс термодинамикалық процесс болып табылады, оның барысында мұндай процеске ұшыраған тұйық жүйенің көлемі тұрақты болып қалады.

Изохоралық процестің мысалы ретінде мөрленген серпімді емес контейнердің ішін жылыту немесе салқындатуды алуға болады. Мұндағы изохориялық процесс квазистатикалық процесс болуы керек.

Изохоралық процесте көлемде ешқандай өзгеріс болмайды, яғни ∆V = 0, сондықтан жұмыс нөлге тең болады, өйткені:

(3)

Осыған байланысты термодинамиканың бірінші заңын қолдану арқылы теңдеу алуға болады:

(4)

Осылайша, жүйенің ішкі энергиясының ұлғаюы қоршаған ортадан жылуды сіңіру арқылы немесе жүйенің ішкі энергиясының азаюы жүйеден қоршаған ортаға жылу шығару арқылы жүреді.

Изобарлық процесте қысымның өзгеруі болмайды, осыған байланысты W формасын алады:

(5)

Бұл жағдайда термодинамиканың бірінші заңы келесідей болады:

(6)

Осылайша, жүйенің ішкі энергиясының ұлғаюы қоршаған ортадан жылудың сіңуіне байланысты немесе жүйеден қоршаған ортаға жылудың бөлінуіне байланысты жүйенің ішкі энергиясының төмендеуі.

Қорытындылай келе, орындалған жұмыстан кейін термодинамиканың бірінші заңы әр изопроцесс үшін өз түрін қабылдайтынын көруге болады. Мен барлық изопроцестерде термодинамика заңдарының жұмыс істеуі үшін квазистатикалық процесс қажет екеніне көз жеткіздім.