Mavzu: Issiqlik texnikasi predmeti va maqsadi. Asosiy tushunchalar va kattaliklar

5. Termodinamikaning birinchi qonunining moxiyati
va uning matematik ifodasi

Ma’lumki, issiqlikning ishga aylanishi (va aksincha), energiyaning saqlanish va aylanish qonunining xususiy xolidir. Ish va issiqlikning ekvivalentlik qonunini quyidagicha ta’riflash mumkin: “Ma’lum Q miqdordagi issiqlikning yo’kolishi, to’la anik miqdordagi mexanik ish L ni keltirib chiqaradi va aksincha”.

SHunday qilib, termodinamik jarayonlarda issiqlik va mexanik xodisalar orasida aloqa qonuniyati mavjud. Issiqlik va ish orasidagi mana shu o’zaro aloqa termodinamika birinchi qonunining moxiyatini tashkil qiladi.
Ba’zi adabiyotlarda termodinamikaning birinchi qonunini, termodinamika-ning birlamchi boshlanishi, deb xam aytiladi. Buning sababi shuki, bu qonun xech qanday qonun va tushunchalardan kelib chiqmaydi, balki u energiyaning saqlanish va aylanish qonuni bilan issiqlik va ishning ekvivalentlik, o’zaro almashinish qonunlarining qo’shilishidir.
Birinchi qonunga asosan, bir jinsli abadiy dvigatel, ya’ni sarflangan energiyaga nisbatan ko’proq energiya beradigan dvigatel yaratish mumkin emas.
Quyidagi termodinamik jarayonda gazga beriladigan issiqlik nimalarga sarf bo’lishini umumiy xolda ko’rib chiqamiz.
Qo’zg’aluvchan porshenli tsilindrga solingan 1 kg gazga, ma’lum miqdordagi q issiqlikni bersak (12-shakl), uning xarorati ortadi, ya’ni gaz qiziydi. Demak, gaz molekulalarining xarakati tezlashadi.
Molekulaning ilgarilanma va aylanma xarakatining kinetik energiyasi, hamda molekula ichki tebranish energiyasi xam ortadi. Natijada gazning ichki kinetik energiyasi ortadi. TSilindrdagi porshen qo’zg’aluvchan bo’lganligi uchun gazning isishi natijasida porshen yuqoriga ko’tariladi (porshen II-xolatni oladi).
Gazning kengayishi sababli molekulalar orasidagi o’rtacha masofa uzayadi, bu esa molekulalar orasidagi tortish kuchidan kelib chiqadigan ichki potentsial energiyani u ga kamaytiradi. SHu jarayon uchun energiya balansi quydagicha q = u_k + u_n + ℓ,
ℓ- porshenni xarakatlantirish uchun sarflangan ish.
Ichki energiyaning umumiy o’zgarishini u bilan belgilaymiz.
u = u_k + u_n u xolda, q = u +ℓ
( 59 )
Bu termodinamika birinchi qonunining matematik ifodasi bo’lib, xar qanday termodinamik jarayonda gazga berilgan issiqlik, uning ichki energiyasini orttirishga va tashqi ishni bajarishga sarf bo’lishini ko’rsatadi.
CHeksiz kichik termodinamik jarayon uchun (56) tenglikni o’zgartirish mumkun.
dq = du + dℓ (60)
Ilgari aytib o’tganimizdek, du = s_v dT va dℓ = r d bo’lgani uchun