Asosiy fizik va kimyoviy qonuniyatlar

Termodinamik sistema moddiy borliqning haqiqiy yoki hayoliy chegara sirt bilan ajratilgan makroskopik qismidir. Termodinamika juda ko‘pzarrachalardan iborat bo‘lgan sistemalarni o‘rganadi. Alohida molekulalar, atomlar yoki elementar zarrachalarga nisbatan termodinamikani qo‘llab bo‘lmaydi. Agar sistemaning tashqi muhit bilan hech qanday o‘zaro ta’sirlanishi bo‘lmasa, bunday sistema izolyasiyalangan (tashqi muhitdan ajratilgan) deyiladi. Agar chegaradan modda almashinishi kuzatilsa, unda sistema ochiq bo‘ladi, aks holda, ya’ni hech qanday modda chegara orqali o‘tmasa, unda yopiq sistema deyiladi. Izolyasiyalangan sistemadan farqli ravishda yopiq sistema tashqi muhit bilan energiya almashishi mumkin.
Agar sistema barcha nuqtalarda bir jinsli bo‘lsa, uni gomogen deyiladi, aks holda fazalar haqida so‘z yuritiladi. Bir necha fazalardan tuzilgan sistema geterogen deyiladi. Sistemaning boshqa qismlaridan sirt chegarasi bilan ajratilgan gomogen sistemaning bir jinsli gomogen material qismlarning to‘plamiga faza deyiladi. Sistemani tavsiflovchi fizikaviy va kimyoviy xossalarning to‘plami sistemaning holatidir. Termodinamik sistema holatning termodinamik parametrlari (T,R,V,S,U,S va boshqalar) bilan tavsiflanadi.
Sistemaning asosiy parametrlari bevosita tajribada aniqlanadigan parametrlardir. Bular bosim, temperatura va molyar hajmlar hamda chin eritmalarda asosiy parametrlarga konsentrasiya ham kiradi. Qolgan parametrlar asosiy parametrlarning funksiyalari hisoblanadi. Termodinamikaning asosiy qonunlarini tushunish va talqin qilishni ta’minlaydigan umumiy belgilariga qarab termodinamik parametrlar sinflarga birlashtirilgan. Son qiymatlari jihatdan doimiy kimyoviy tarkibli sistemaning massasiga proporsional bo‘lgan termodinamik parametrlar ekstensiv parametrlar deyiladi. Ekstensiv parametrlarga hajm (V), massa (m), elektr zaryadining miqdori (Z), ichki energiya (U), entropiya (S) va boshqalar misol bo‘ladi. Son qiymatlari 7 jihatidan sistemaning massasiga bog‘liq bo‘lmagan parametrlar intensiv parametrlar deyiladi. Intensiv parametrlarga bosim, harorat, elektr zaryadining potensiali, solishtirma ekstensiv kattaliklar (moddaning birlik miqdori uchun olingan) hamda barcha umumlashgan kuchlar kiradi. Umumlashgan kuchlar va umumlashgan koordinatalar ham termodinamik parametrlar bo‘lib, mexanik kuch (yoki bosim), elektrpotensiali, kimyoviy potensial va boshqalar umumlashgan kuchlarga va geometrik koordinata, hajm, zaryad, ma’lum komponentning massasi umumlashgan koordinatalarga kiradi. Termodinamik parametrlarning hattoki bittasining o‘zgarishi bilan bog‘liq bo‘lgan sistemadagi har qanday o‘zgarish termodinamik jarayon deyiladi. Agar parametrning o‘zgarishi faqat boshlang‘ich va oxirgi holatlargagina bog‘liq bo‘lib, jarayonning yo‘liga bog‘liq bo‘lmasa, bunday parametr holat funksiyasi deyiladi. Temperatura – termometriyada aniqlanadigan ob’ekt, uni bevosita o‘lchab bo‘lmaydi, faqat issiqroq yoki sovuqroq jism haqida tushuncha hosil qilish mumkin. Harorat sistema zarrachalarining o‘rtacha kinetik energiyasi bo‘lib, jism qanchalik isitilganligining o‘lchovidir. Uni haroratga bog‘liq bo‘lgan boshqa fizikaviy parametrlarning son qiymatlari bo‘yicha aniqlanadi, bu esa, yuqorida ta’kidlaganimizdek, empirik harorat shkalalarini tuzishning asosi qilib olingandir. Issiqlik – moddaning harorati, massasi va tabiatiga bog‘liq bo‘lgan kattalik bo‘lib, alohida zarrachaning kinetik energiyasini belgilaydi. Sistemaga issiqlik berilganda, molekulalarning o‘rtacha kinetik energiyasi ortishi hisobiga, sistemaning harorati ortadi. Demak issiqlik energiya uzatishning bir turidir. Sistemaga berilgan issiqlik har doim ham haroratni oshirmaydi. Masalan, muz suyuqlanayotganda yoki suv qaynayotganda sistemaga issiqlik berish haroratni o‘zgartirmaydi va jarayon doimiy haroratda boradi, bunda sistemadagi molekulalarning o‘rtacha kinetik energiyasi o‘zgarmasdan faqat potensial energiyasi ortadi. Ushbu issiqlik muzning kristall panjarasini buzishga yoki suvni bug‘lantirish jarayoniga sarflanadi (eski adabiyotlarda “yashirin issiqlik” deb atalgan).
Ish – bir sistemadan ikkinchi sistemaga energiya uzatishning yana bir turi bo‘lib, bunda ish bajarilayotgan sistemaning ichki energiyasi kamayadi, ta’sir 8 qilinayotgan sistemaning energiyasi esa, bajarilgan ishga mos ravishda ortadi. Ish va issiqlik o‘zaro ekvivalentdir. Issiqlikning o‘lchov birligi kaloriya va ishning o‘lchov birligi joul deb qabul qilingan. 1 kal.=4,1875 J ga teng bo‘lib, issiqlikning mexanik ekvivalenti deyiladi.