Energiyasiga aylanish qonunini

Ideal gaz va uning tenglamasi

Izobarik, izoxorik va izotermik jarayonlarning tavsifiga o'tishdan oldin, ideal gaz nima ekanligini ko'rib chiqaylik. Ushbu ta'rif ostida fizikada biz juda ko'p sonli o'lchovsiz va o'zaro ta'sir qilmaydigan zarrachalardan iborat bo'lib, ular barcha yo'nalishlarda yuqori tezlikda harakatlanadi. Aslida, biz atomlar va molekulalar orasidagi masofalar ularning kattaligidan ancha kattaroq bo'lgan va zarrachalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasi kinetik energiya bilan taqqoslaganda kichikligi sababli e'tibordan chetda qoladigan materiyaning birlashuvining gaz holati haqida gapiramiz.
Ideal gazning holati uning termodinamik parametrlarining umumiyligidir. Ulardan asosiylari harorat, hajm va bosimdir. Keling, ularni navbati bilan T, V va P harflari bilan belgilaylik. XIX asrning 30-yillarida Klapeyron (frantsuz olimi) birinchi marta ko'rsatilgan tenglik doirasida ko'rsatilgan termodinamik parametrlarni birlashtirgan tenglamani yozdi. Bu shunday ko'rinadi:

P * V = n * R * T,

bu erda n va R - mos ravishda moddalar miqdori va gaz doimiysi.

Gazlardagi izoprotsessiyalar nima?

Ko'pchilik ta'kidlaganidek, izobarik, izoxorik va izotermik jarayonlar o'z nomlarida bir xil "izo" prefiksidan foydalanadi. Bu butun jarayon davomida bitta termodinamik parametrning tengligini anglatadi, qolgan parametrlar esa o'zgaradi. Masalan, izotermik jarayon natijada tizimning absolyut harorati doimiy ravishda saqlanib turishini, izoxorik jarayon esa doimiy hajmni bildiradi.
Izoprotsesslarni o'rganish qulay, chunki termodinamik parametrlardan birini aniqlash gaz holatining umumiy tenglamasini soddalashtirishga olib keladi. Shunisi e'tiborga loyiqki, ushbu izoprotsesslarning barchasi uchun gaz qonunlari eksperimental ravishda topilgan. Ularning tahlili Klapeyronga qisqartirilgan universal tenglamani olishga imkon berdi.

Izobarik, izoxorik va izotermik jarayonlar

Birinchi qonun ideal gazda izotermik jarayon uchun kashf etilgan. Hozir u Boyl-Mariotte qonuni deb ataladi. T o'zgarmaganligi sababli, davlat tenglamasi tenglikni anglatadi:
З Izobarik jarayon deganda bosim doimiy bo'lib turadigan tizim holatining o'zgarishi tushuniladi. K ning qiymatini Klapeyron tenglamasida o'rnatib, quyidagi qonunni olamiz:
V / T = const.
Ushbu tenglik 18-asrning oxirida uni olgan frantsuz fizigi Jak Sharlning nomini oldi. Izobar (V (T) funktsiyasining grafik tasviri) to'g'ri chiziqqa o'xshaydi. Tizimda bosim qancha ko'p bo'lsa, bu chiziq tezroq o'sib boradi. Agar gaz piston ostida qizdirilsa, izobarik jarayonni bajarish oson. Ikkinchisining molekulalari tezligini oshiradi (kinetik energiya), pistonga yuqori bosim hosil qiladi, bu gazning kengayishiga va P ning doimiy qiymatini saqlab turishiga olib keladi. Nihoyat, uchinchi izoprotsess izoxorikdir. U doimiy hajm bilan ishlaydi. Holat tenglamasidan tegishli tenglikni olamiz:
P / T = const.
Bu fiziklar orasida Gay-Lyussak qonuni sifatida tanilgan. Bosim va absolyut harorat o'rtasidagi to'g'ridan-to'g'ri mutanosiblik izobarik jarayonning grafigi, xuddi izobarik jarayonning grafigi singari, ijobiy nishab bilan to'g'ri chiziq ekanligini ko'rsatadi.
Barcha izoprotsesslarning yopiq tizimlarda sodir bo'lishini tushunish muhimdir, ya'ni ularning harakatlanishi davomida n qiymati saqlanib qoladi.

Adiabatik jarayon

Ushbu jarayon "iso" toifasiga kirmaydi, chunki uning o'tishi paytida barcha uchta termodinamik parametrlar o'zgaradi. Tizimning ikki holati orasidagi o'tish adibatik deb ataladi, unda u atrof-muhit bilan issiqlik almashmaydi. Shunday qilib, tizimning kengayishi uning ichki energiya zaxiralari tufayli amalga oshiriladi, bu esa bosimning va uning mutlaq haroratining sezilarli pasayishiga olib keladi.
Ideal gaz uchun adiyabatik jarayon Puasson tenglamalari bilan tavsiflanadi. Ulardan biri quyida keltirilgan:
P * V^γ = const,
bu erda γ - doimiy bosimdagi va doimiy hajmdagi issiqlik quvvatlarining nisbati.