A. Y. Normurodova molekulyar fizika (risola) Toshkent – “Lesson press” – 2023

II BOB
TERMODINAMIKA ASOSLARI
2.1 - §. Ichki energiya. Issiqlik. Ish.
Termodinamikaning birinchi qonuni
Har qanday termodinamik sistema yoki har qanday modda o‘zaro ma’lum bog‘lanishdagi atom va molekulalar sistemasidan iborat. Uning temperaturasi mutloq noldan yuqori bo‘lsa moddaning tarkibidagi zarralar issiqlik harakatida ishtirok etadi. Ya’ni kinetik va potensial energiyaga ega. Sistemani tashkil etuvchi zarralarning barcha kinetik va potensial energiyalarining (atom va yadro energiyalari, ximiyaviy bog‘lanish energiyalari va x.k) to‘plamiga ichki energiya deyiladi.
Moddani (sistemani) tashkil etuvchi zarralarning kinetik energiyasi makroskopik parametr – temperaturaga proporsional. Ularning potensial energiyasi esa zarralar orasidagi masofaga xususan, moddaning xajmiga bog‘liq. Demak, moddaning ichki energiyasi temperatura va hajmiga bog‘liq ravishda o‘zgaradi.
U=U(V,t)
Gazlarda kinetik energiya potensial energiyaga nisbatan juda katta. Ideal gazlarda esa molekulalar umuman ta’sirlashmaydi, deb qaraladi. Shuning uchun ularning potensial energiyalari nolga teng deb hisoblanadi. Shu boisdan bir atomli bir mol ideal gazning ichki energiyasi shu gaz tarkibidagi zarralar kinetik energiyasining yig‘indisiga teng, deb olinadi. 1 mol gazdagi zarralar soni Avogadro soni N_A ga teng bo‘lganligi uchun
(2.1-1)
deb yozish mumkin. Bu formulada k-Bolsman doimiysi, R-gaz universal doimiysi, T-kelvin shkalasidagi temperatura. Istalgan m massadagi gaz uchun bu formula
(2.1-2)
shaklida yoziladi. Bundan  gazning molyar massasi.
Shunday qilib, ideal gazning ichki energiyasi gazning temperaturasiga to‘g‘ri proporsional.
Termodinamikada ichki energiyaning aniq qiymatini topishdan ko‘ra, termodinamik sistema bir holatdan ikkinchi holatga o‘tganda uning o‘zgarishini aniqlash katta ahamiyatga ega. Agar sistemaning boshlang‘ich holatdagi ichki energiyasi U₁, oxirgi holatdagi ichki enegriyasi U₂ bo‘lsa, ichki energiyaning o‘zgarishi
(2.1-3)
kabi topiladi.
Termodinamik sistema ichki enegriyasini bir biridan farqli bo‘lgan ikki xil usul bilan o‘zgartirish mumkin: Termodinamik sistemaning ish bajarishi yoki ish bajarmasdan issiqlikni uzatish orqali.
Yuqorida ta’kidlanganidek, termodinamik sistemaning ichki energiyasi sistemaning temperaturasiga bog‘liq. Temperaturasi T₁ ichki energiyasi U₁ bo‘lgan sistemani temperaturasi T₂ bo‘lgan sistema bilan kontaktga (T₂>T₁) keltiraylik. Agar T₁₂ bo‘lsa sistemaning temperaturasi ko‘tariladi. Bu vaqtda kontaktga kelgan sistemaning temperaturasi issiqlik o‘tkazuvchanlik tufayli T₂ gacha oshganini ko‘ramiz. Sistemaning temperaturasi bevosita kontakt tufayli emas, nurlanish tufayli ham ko‘tarilishi mumkin. Xususan, Quyosh energiyasi Yerga va shuningdek boshqa planetalarga nurlanish orqali uzatiladi. Bu holda hech qanday jism mexanik harakatga kelmaydi. Ana shu vaqtda uzatilgan energiyaga issiqlik miqdori deyiladi. Biror sistema bevosita kontakt yoki nurlanish orqali atrof-muhitdan Q issiqlik miqdori olsa sistemaning ichki energiyasi oshadi. Aksincha, sistema atrof muhitga Q issiqlik miqdorini uzatsa uning ichki energiyasi kamayadi.
Energiyaning saqlanish va bir turdan ikkinchi turga aylanish qonuniga binoan uzatilgan energiya olingan yoki uzatilgan issiqlik miqdoriga teng. U holda ichki energiyaning o‘zgarishi
(2.1-4)
kabi topiladi.

9-rasm
Agar issiqlikning uzatilishi ichki energiyaning o‘zgarishi bilan ham, ish bajarish orqali ham bo‘lsa, u holda ham ichki energiya o‘zgaradi, ham ish bajariladi. Bunday holni silindr-porshen sistemasida qamalgan ideal gaz misolida ko‘rish mumkin. U holda gazga berilgan issiqlik miqdori gazning temperaturasini T₁ dan T₂ ga oshirish bilan birga porshenni surib ish bajarishiga ham sarflanadi. Bu vaqtda ichki energiya gazning temperaturasi T₁ dan T₂ gacha oshishidan tashqari gaz kengayib (9-rasm)
=PS(h₂-h₁)=PV (2.1-5)
ish ham bajaradi.
Shunday qilib, issiqlikning sistemaga uzatilishi ish bajarish orqali yoki ish bajarmasdan bo‘lishi mumkin. Umumiy holda, sistemaga uzatilayotgan (berilayotgan) issiqlik miqdori Q sistemaning ichki energiyasini o‘zgartirish U ga va sistemaning bajargan ishi A ga sarf bo‘ladi.
(2.1-6)
Bu formulaga termodinamikaning birinchi qonuni deyiladi. Termodinamikaning 1-qonuni issiqlik, ish va ichki energiya o‘rtasidagi munosabatni aniqlaydi. Bu qonun issiqlik, ichki energiya qatnashadigan energiyaning saqlanishi va bir turdan ikkinchi turga o‘tish qonunidir. Biz formulani keltirib chiqarishdan oldin ichki energiya, mexanik ishning aniqlanishi bilan tanishgan edik. Endi esa issiqlik miqdorining nimalarga bog‘liq ekanligi bilan tanishaylik.