Energiya va uning mavjud formalari. Termodinamika fani

ENERGIYA VA UNING MAVJUD FORMALARI. TERMODINAMIKA FANI

Olamdagi har qanday jismda istalgan haroratda molekula va atomlar to’xtovsiz harakatda bo’ladi. Ularning kinetik energiyalari yig’indisi jismning issiqlik energiyasini tashkil etadi. Molekulalar yoki jismning kristall panjarasidagi atomlarning o’zaro ta’sirlashuv potensial energiyasi uning kimyoviy energiya zapasidir. Umuman sodda qilib aytganda kinetik energiya jismning harakatdagi ish bajarish energiyasi deyish mumkin. Energiyaning bu ikki turi kinetik va potesial bir-biriga o’tib turishi mumkin. Masalan, biror jism yuqoriga ko’tarilganda uning kinetik enrgiyasi kamayib potensial nergiyasi ortadi. Bunda yerning tortishish kuchiga qarshi ish bajarilgan sari kinetik energiya potensial energiyaga aylanadi.

Biz kundalik turmushda doimo bir turdagi energiyaga aylanishiga duch kelamiz. Masalan, metall parmalanganda prazma qiziydi- mexanik energiyaning bir qismi issiqlik energiyasiga aylanadi. Elektr toki motorni harakatga keltiradi. Elektr energiyasi mexanik energiyasigs aylandi. Ko’mir yoqilganda kimyoviy energiya issiqlik va yorug’lik issiqlik energiyasiga aylandi va hokazo.
Ammo bunda bir turdagi energiyaning qancha miqdori ikkinchi turdagi energiyaga aylanganini bila olmaymiz. Buni bilish uchun bizga termodinamika yordam beradi.
Termodinamika turli jarayonlarda energiyaning bir turdan ikkinchisiga va sistemaning bir qismidan ikkinchi qismiga o’tishini va chegarasini o’rganadigan fandir. Atrof-muhitdan fikran ajratilgan jism yoki o’zao ta’sir etadigan jismlar to’plami termodinamikada sistema deyiladi. Termodinamik sistemaning bir holatdan boshqa holatga o’tishi termodinamikada jarayon deyiladi. Termodinamika grekcha “terme” va “dinamis” ya’ni issiqlik va “ish” so’zlaridan olingan bo’lib, harorat issiqlik hamda issiqlik va ishning bir-biriga aylanishi haqidagi fandir. Demak biz termodinamikani o’rganish uchun issiqlik va ishning o’zi nima ekanligini bilib olmog’imiz zarur.
M.V.Lomonosov issiqlikning mexanik nazariyasi asoschisi. Uzoq vaqtlarga qadar issiqlikning tabiati haqidagi ikki xil fikr hukm surmoqda edi. Birinchi gipotezaga ko’ra jism qizdirilganda u issiqlik oladi, sovutilganda esa issiqlik beradi, ya’ni jism shu jism moddasi bilan issiqlik aralashmasidan iborat.
Boshqacha aytganda, issiqlik ham modda. U istalgan jismga kira oladi va undan chiqa oladi. Bu fikrni 1613-yilda ilgari surgan Galiley issiqlik moddasiga flogiston, ya’ni teplorod deb nom berdi. Uning fikriga ko’ra flogiston jismlar orasida turlicha taqsimlanadi. Jismda u qancha ko’p bo’lsa jism haroratsi shuncha yuqori bo’ladi.
Ikkinchi gipotezani 1620-yilda ingliz filosofi F.Bekon ilgari surdi. U bolg’a bilan urilgan temir parchasining qizishiga va jismlar bir-biriga ishqalanganda uchqun hosil bo’lishiga asoslanib, issiqlik jismdagi nihoyatda mayda zarrachalarning harakat tezligi bilan aniqlanadi. Degan xulosaga keldi. Bu nazariya fanda issiqlikning mexanik nazirayasi deb nom oldi. Uni asoslash va rivojlantirishga rus olimi M.V.Lomonosov katta hissa qo’shdi.
“Juda yaxshi ma’lumki, deb yozgan edi M.V.Lomonosov, issiqlik harakat tufayli vujudga keladi: qo’l bir-biriga ishqalanganda isiydi, yog’och alanga olib ketadi, tosh urilganda uchqun paydo bo’ladi, temirga tez-tez kuchli zarba tushirilib turilsa, zarba to’xtatilganda issiqlik kamayib nihoyat jism soviydi”.
M.V.Lomonosov shunday xulosaga keladi: “Bularning hammasidan ravshanki, issiqlik uchun yetarli asos harakatdadir”.
Harakat materiyasiz sodir bo’la olmasligi sababli issiqlik uchun yetarli asos biror materiyaning harakatida bo’lishi kerak. Jismlar ikki xil harakatda bo’ladi.
Umumiy harakat bunda materiyaning sezilmas zarrachalri o’z o’rnini o’zgartiradi.
Umumiy harakat juda tez bo’lganda hamm issiqlik hosil bo’lishi kuyzatilmaydi. Aksincha bunday harakat bo’lmaganida ham issiqlik paydo bo’lishi kuzatiladi. Demak, ravshanki issiqlik materiyaning ichki harakatidir.
Keyingi o’tkazilgan tajribalar Lomonosovning issiqlik haqidagi bu fikrlari tomoman to’g’ri ekanligini ko’rsatadi.
Ish deganda nimani tushunamiz?
Mexanik ish bajarish uchun qarshilikni molekulyar kuchlarni og’irlik kuchini va boshqa kuchlarni yengish demakdir. Jismni qismlarga bo’lish yukni ko’tarish relslardan poyezdlarni tortish prujinani siqish bularning hammasi ish bajarish ma’lum vaqt oralig’ida qarshilikni yengish demakdir. Gazni suyuqlikni, qattiq jismni siqish ish bajarishdir.
Bu ishlar bir-biriga o’xshamasa ham ularda bitta umumiylik bor, ish harakat bilan bog’liqdir. Yuk ko’tariladi poyzd siljiydi porshen dvigatel slindrida sirpanadi. Harakatsiz ish yo’q lekin ish tartibli harakat bilan bog’liq; yukning hammasi yuqori tomon siljiydi, porshen slindrda bir yo’nalishda harakatlandi. Demak, ish tartibli harakatning bir sistemadan boshqa sistemaga uzatilishidan iborat. Shu jihatdan ular bir-biriga o’xshaydi. Lekin ular orasida prinsipial farq bor. Issiqlik molekulalarining tartibsiz harakatining uzatilishi. Ish tartibi bir tomonga yo’naltirilgan harakatining uzatilishi.
Tartibsiz harakatning iloji boricha ko’p qismini qanday qilib eng ko’p ish bajarish mumkin. Termodinamikaning muhim vazifasi ana shu masalani hal etishdan iborat.