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

1. Asosiy tushunchalar

Agar moddiy jismlar o’zaro va tashqi muxit bilan mexanik xamda issiqlik ta’sirida bo’lsalar, u xolda bunday moddiy jismlar tizimini termodinamik tizim deb yuritildi. Tizim tashqi muxitdan to’la ajratilgan bo’lsa - yopiq, tashqi muxitdan ajratilmagan bo’lsa - ochiq termodinamik tizim bo’ladi.

Agar termodinamik tizimning hamma nuqtalarida tashqi muxit bilan bir xil bosim va bir xil xarorat, vaqtga bog’lik bo’lmagan xolda saqlansa (masalan, xonaga olib kirilgan biron ochiq idishdagi suyuqlik, bir necha soatdan keyin), termodinamik tizim teng salmoqli xolatda deyiladi. YA’ni tizimda vaqt davomida ichki va tashqi issikliq almashinish bo’lmaydi.
Ishchi jism (gaz, suyuklik) teng salmoqli xolatda saqlanishi uchun tashqi muxitning xolati o’zgarmasligi kerak. Agar masalan, xonaning xarorati o’zgarsa, xonadagi idish ichiga qamalgan gazning ham xarorati asta sekin o’zgarib boradi, ya’ni vaqt davomida gazning xarorati o’zgaradi, gaz hajmi teng salmoqli xolatdan chiqadi.
Agar idishdagi gaz xonada turaversa, bir qancha vaqtdan so’ng ishchi jism (gaz) yangi teng salmoqli xolatiga keladi. SHu yangi teng salmoqli xolatiga kelishi uchun sarflanadigan vaqt tizimning reaktsiya vaqti deyiladi.
Ma’lumki, gazning biror parametri (r,V,T) o’zgarishi bilan boshqa parametrlari ham o’zgaradi. Masalan, agar gaz qisilsa (ya’ni, hajmi kamaytirilsa), uning bosimi va xarorati ortadi. Natijada gazning yangi termodinamik xolati vujudga keladi.
Gazning bir termodinamik xolatdan ikkinchi termodinamik xolatga o’tishi, ya’ni gaz xolatini o’zgarishining ketma - ketligi termodinamik jarayon deyiladi. Agar termodinamik jarayonda gaz ketma - ket teng salmoqli xolatini egallab borsa, jarayon teng salmoqli deyiladi. Vaqtning xar bir paytida jarayon teng salmoqli xolatidan biroz farq qilsa, bunday jarayonlar, kvazistatik jarayon, ya’ni teng salmoqli xolatiga yaqin deyiladi. Bunday jarayonda gazning ayrim nuqtalarida bosim va xarorat bir - biridan juda oz farq qiladi. Kvazistatik jarayonlarni amalda uchratish qiyin bo’lganligi uchun ularni ideal jarayonlar deyish mumkin.
Mavjud (real) termodinamik jarayonlarda qisish, kengayish, gazning isishi va sovishi kabi xolatlar juda tez bo’ladi. Natijada gaz hajmining xar xil nuqtalarida bosim, xarorat va zichlik xar xil qiymatga ega bo’ladi, ya’ni bunday jarayonlarda teng salmoqli xolat bo’lmaydi. Bunday jarayonlar teng salmoqli bo’lmagan jarayonlar deyiladi.
7-shaklda ko’rsatilgan tsilindrning ichidagi gaz teng salmoqli xolatda bo’lmaydi. Gazning “A” zonasida “V” zonasiga qaraganda bosim, xarorat va zichlik sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Porshenli ichki yonuv dvigatellarida porshenning xarakati juda tez. Demak, shaklda ifodalangan qisish jarayoni teng salmoqli bo’lmagan, ya’ni real jarayondir.
Gaz xolatining o’zgarish jarayonlarini o’rganishda gaz xolatining asosiy tenglamasidagi kabi uch o’lchovli grafik usuldan (ya’ni bosim, hajm va xarorat) foydalanish mumkin. Fazoviy koordinatalar (r, V va T) tizimida bosim, hajm va xarorat orasidagi bog’lanish termodinamik sirt bo’lib,uning xar bir nuqtasi gazning biron bir xolatini ifodalaydi. Lekin, fazoviy koordinatlar tizimidan foydalanish amalda biroz qiyinchiliklarga olib keladi. SHuning uchun, termodinamik jarayonlarni chiziqli ifodalashda tekislikdagi koordinatalar tizimidan foydalaniladi. Bunda gazning ikkita ko’rsatkichi ishtirok etadi.
Ko’pincha termodinamik jarayonning chizmasi bosim bilan hajmni o’zaro bog’lovchi koordinatalar orqali ifodalanadi. Bunday sistema r diagramma deb yuritiladi.
Masalan, 8-shaklda ifodalangan 1-2 egri chiziq, ishchi jism (gaz)ning boshlang’ich (1 nukta) xolatidan, keyingi (2 nukta) xolatiga o’zgarishini ifodalaydi. Bu yerda ko’rinib turibdiki, jarayon - kengayish jarayoni bo’lib, bosim r₁ dan r₂ gacha kamayadi, hajm esa dan gacha ortadi. 7-shakl 8-shakl