1-Mavzu «Molekulyar fizika» fanining predmeti, vazifasi va manbalari Reja

4. SISTEMANI TERMODINAMIK BAYON ETISHNING ASOSIY TUSHUNCHALARI VA TASAVVURLARI
Termodinamikada o‘rganish ob’ekti bo‘lib, fizik jism xizmat qiladi va unga sistema deyiladi. Termodinamik sistemaning ko‘pincha issiqlik deb ataladigan holatini muvozanatli bosim tavsiflaydi. Bu P bosim atrof muhitdagi jismlar ta’siriga, sistema massasiga, uning hajmiga va haroratiga bog‘liqdir. P,V,T kattaliklar sistema parametrlari deyiladi. Shunday qilib, temperatura jism issiqlik holatini aniqlovchi parametrlardan biridir.
Tajribada Xalqaro amaliy temperatura shkalasidan foydalanilib, unda temperatura Selsiy graduslarida yoki Kelvinda belgilanadi. Bu shkala bo‘yicha muzning erish temperaturasi (suvning muzlash temperaturasi) 0⁰S, suvning qaynash temperaturasi esa 100⁰C dir.
XB sistemasida bosim Н/m² (Paskal) larda aniqlanib, SGS sistemasida din/sm² da hisoblanadi (1 Pa=10 din/sm²). Ko‘pincha bosim normal atmosferalarda (atm) va 1mm.sim.ust. da o‘lchanadi:
1аtm=101325 Pа, 1mm.sim.ust=133,322 Pa
Hamma qismlari bir xil xossalarga ega sistema bir jinsli deyiladi.
Termodinamik sistemaning bir jinsli qismi faza deyiladi. Moddalar agregat holatlarining turli ko‘rinishlariga qarab gaz holat, suyuq va qattiq fazalari mavjuddir.
Atrof jismlarning sistemaga ta’sirini sxematik bayon etish uchun vertical holatdagi silindrni olamiz.
Silindrning devorlari silliq va u vaznsiz qo‘zg‘aluvchan porshen bilan yopilgan. Porshen ustiga po‘kakchalar yuklangan. Po‘kakchalarning og‘irligini P, silindrning ko‘ndalang kesim yuzasini S desak, tashqi jism (po‘kakchalar) yuzaga keltirgan bosim : p= P /S gat eng bo‘ladi. Muvozanat holatda sistema ham tashqi jismga xuddi shunday bosim bilan ta’sir etadi.Tashqi mexanik ta’sirning o‘zgarishini bu misolda bosimni o‘zgartirib, yani po‘kaklarni kamaytirib, yoki ko‘paytirib yuzaga keltirish mumkin. Bunda yangi mexanik muvozanat yuzaga kelmaguncha sistema hajmining o‘zgarishi yuzaga keladi.
Agar sistema turgan idish devorlari issiqlik o‘tkazuvchan bo‘lsa (1- rasm), atrof muhit temperaturasini o‘zgartirib turib (idish ichidagi temperaturadan yuqori yoki pastroq qilib) sistema va o‘rab turgan muhit o‘rtasida issiqlik almashinuvini yuzaga keltirish, shu bilan birga uning parametrlarini o‘zgartirish mumkin (hajm va massa o‘zgarishsiz bo‘lganda, bosim va temperatura o‘zgarishi sodir bo‘ladi).

1- rasm

Agar termodinamik sistema boshqa jismlar bilan issiqlik almashinmasa, u adiabatik izolyasiyalangan sistema deyiladi. O‘zaro issiqlik ta’sirida bo‘la olmaydigan qobiq adiabatik deyiladi. Qattiq qobiqlar sistemaning mexanik izolyasiyasini yuzaga keltiradi.

Agar vaqt o‘tishi bilan termodinamik sistemaning butun qismlari bo‘yicha holati o‘zgarmasa sistema muvozanat holatda yoki termodinamik muvozanatda deyiladi. Muvozanat holatda massa va energiya ko‘chishi jarayonlari sodir bo‘lmaydi.

2-rasm

Muvozanat holatdan ayrim parametrlari vaqt bo‘yicha o‘zgarmas bo‘lgan stasionar holatni farqlash kerak. Masalan, gaz bilan to‘ldirilgan silindrni yuqori va pastki tomonidan thermostat bilan kontaktga keltiramiz (2-rasm). Yuqori termostat temperaturasi t1 va pastki termostat temperaturasi t2 bo‘lib, t1>t2 bo‘lsa, vaqt o‘tishi

bilan h bo‘yicha temperatura tushishi sodir bo‘ladi.
Rasmda keltirilgan sistema mexanik muvozanat holatida (unda massalar aralashuvi yo‘q) bo‘lib, issiqlik muvozanati holatida emas.
Tashqi jismlar bilan energiya almashmaydigan sistema izolyasiyalangan deyiladi. Bunda izolyasiya ham mexanik, ham issiqlik izolyasiyadir.
Har kungi kuzatishlardan ko‘rinib turibdiki, ixtiyoriy sistemani olib, uning ustida tajriba olib borilsa, uni tashqi ta’sirlardan izolyasiya qilinsa, vaqt o‘tishi bilan unda termodinamik muvozanat o‘rnatiladi. Issiqlik xossalari haqidagi bilimlarni birlashtirish asosida birinchi aksioma – termodinamikaning nolinchi asosi yuzaga keldi. Vaqt o‘tishi bilan izolyasiyalangan sistema muvozanat holatga keladi. Bunda uning hamma yerida bir xil temperatura bo‘lib, bu holatdan sistema o‘z holicha chiqib keta olmaydi.
Termodinamik muvozanat tushunchasi molekulalar soni kam bo‘lgan mikroskopik sistemalar uchun qo‘llab bo‘lmaydi. Bunday ob’ektlarda molekulalarning issiqlik harakati fluktuasiyaga – ayrim o‘rtacha taqsimotdan chekinishlarga olib keladi.
Termodinamik muvozanat tushunchasini o‘ta katta sistemalarga (astronomik) qo‘llab bo‘lmaydi. Gravitasion kuchlar ta’sirida bunday sistemalar muvozanatga kelishi ham, undan chiqib ketishi ham mumkin.
Termodinamikada termostat tushunchasi bilan to‘qnashiladi. Termostat – katta issiqlik sig‘imiga ega bo‘lgan jism bo‘lib, uning temperaturasi boshqa jismlar bilan issiqlik kontaktida bo‘lganda ham o‘zgarmaydi. Agar sistema termostat bilan issiqlik kontaktiga keltirilib, u bilan birga yagona izolyasion sistemani tashkil qilsa, termodinamikaning nolinchi prinsipiga asosan sistemaning temperaturasi vaqt o‘tishi bilan termostat temperaturasiga teng bo‘lib qoladi.
Termodinamikaning nolinchi qonuniga asosan A va B sistemalar C sistema bilan issiqlik muvozanatda bo‘lsa, A va B sistemalar bir xil temperaturaga egadir. Shunga asosan temperatura o‘lchanadi. Uchinchi C sistema termometrning termometrik jismi bo‘lib xizmat qiladi va ikkinchi sistemaning biri, masalan, A yordamida graduirlanadi. Graduirlangan termometr B sistema yoki boshqa jismlarning temperaturasini o‘lchash uchun qo‘llaniladi.