Mexanika, molekulyar fizika va termodinamika

Savol. Adiabatik jarayonda termodinamikaning birinchi qonuni qanday ko‘rinishni oladi?
Javob. (6.13) formuladan ko‘rinib turibdiki, S = const uchun , ya’ni u atrof -muhit bilan issiqlik almashinuvisiz oqadi. U holda (6.4) formuladan quyidagi kelib chiqadi
(6.14)
Bunday jarayon issiqlik izolyatsiyasini yaratadigan termosda amalga oshirilishi mumkin. Biroq, uni hajmning tez o‘zgarishi bilan amalga oshiriladi, agar jarayon issiqlik almashinuvi paytida relaksatsiya vaqtidan ancha qisqa bo‘lsa - issiqlik uzatishga ulgurmaydi. Ishlayotgan nasos yoki kompressor qiziganda, dizel dvigatelining tsilindrida ishchi aralashmani siqish, ochiq ballonni siqilgan havo bilan sovutish, yadroviy portlashda hosil bo‘ladigan olov shar va boshqalar.

Adiabatik jarayonda holat parametrlaridan birining boshqasiga bog‘liqligi adiabata deb ataladi. PV-diagrammada (6.1-rasmga qarang) adiabat 35 izotermaga qaraganda ancha keskin tushadi, chunki kengayish faqat gazning ichki energiyasi tufayli sodir bo‘ladi va shuning uchun uning temperaturasi past bo‘ladi. Adiabata uchun ifodani (6.4) formuladan olish mumkin:

ya’ni ,
bu yerda — adiabata ko‘rsatgichi(laboratoriya mashg‘ulotida tajriba yo‘li bilan aniqlanadi):
(6.15)
Shunday qilib adiabata tenglamalarining quyidagi variantlarini yozish mumkin
, , , (6.16)
bu yerda keyingi ikkita ifoda (5.1) formula yordamida olingan.
Shunday qilib, barcha izojarayonlarda issiqlik sig‘imi o‘zgarmas va ular 0 dan gacha bo‘lgan qiymatlarni qabul qiladi. Mashinalardagi real jarayonlarda, aksariyat hollarda holat parametrlaridan birining doimiyligi talabi qondirilmaydi va shuning uchun ular izojarayonlarga tegishli emas. Lekin, agar molyar issiqlik sig‘imining doimiyligi talabi berilgan bo‘lsa, demak bu talab politrop deb ataladigan jarayonlarning kengroq sinfi tomonidan qondiriladi. (6.11) va (6.5) tenglamalardan quyidagilar:
, (6.17)
bu yerda bolib, politrop ko‘rsatgichi deyiladi. Bulardan izojarayonlarni ham qondiruvchi politropalar tenglamalari kelib chiqadi:
, , , (6.18)
Ko‘rib chiqiladigan jarayonlarning qaysi tsikli issiqlik dvigatelida shakllanishi kerak? Bu savolga javob topishda frantsuz muhandisi S. Karno (1796-1832) katta hissa qo‘shdi. U foydali ishni faqatgina issiqroq jismdan sovuqroq jismga issiqlik o‘tganda olish mumkinligini va aynan qanday ishchi jism issiqlik tashuvchisi bo‘lib xizmat qilishi ahamiyatga ega emasligini ko‘rsatdi. Ideal tsiklni ikkita termostat - isitgich va sovutgich bilan ishlaydigan mashinada shakllantish mumkin. Chunki termostatlar temperaturasi ta’rifi bo‘yicha doimiydir; ular bilan issiqlik almashinuvi izotermik bo‘lishi kerak. Va issiqlik yo‘qotmasdan izotermik jarayonlar o‘rtasida o‘tishni amalga oshirish uchun ular faqat adiabatik bo‘lishi mumkin (6.3 -rasm). (6.6) va (6.10) formulalaridan Karno tsiklining foydali ish koeffitsentini olamiz:
(6.19)
V₂ va V₃ bitta adiabataga, V₄ va V₁ adiabataga tegishli bo‘lgani uchun (6.16) formuladan foydalanamiz: bundan . Ushbu ifodani (6.19) formulaga qo‘yib, quyidagini olamiz
(6.20)


(6.20) formuladan kelib chiqqan holda, ga faqat T₂ = 0 da erishish mumkin. Mutlaq nolga nisbatan aniqlangan temperatura shkalasi termodinamik Kelvin shkalasi deyiladi. Bu ideal gaz shkalasiga to‘g‘ri keladi. T = 0 dan tashqari qo‘shimcha ravishda, temperaturani o‘lchash uchun tayanch nuqtasi sifatida T = 273,16 K - «suvning uchlanma nuqtasi», bunda suv, muz va suv bug‘lari muvozanatda bo‘ladi. Bu Selsiy shkalasini aniqlaydi.
(6.20) formula ishchi jism nafaqat ideal gaz shaklida bo‘lganda, balki boshqa hollarda ham amal qiladi.