Microsoft Word Mavzu Termodinamik jarayonlar. Termodinamik jarayonlarni quydag
Download 0.98 Mb. Pdf ko'rish
|
Termodinamik jarayonlar mustaqil ish
Mavzu: Termodinamikjarayonlar . Reja: 1.Termodinamik jarayonlar 2.Izobar, izoxor va izobar jarayonlar 3.Adiabat jarayon. Politrop jarayon va uning taxlili Tеrmоdinаmik jаrаyonlаrni o’rgаnish dаvоmidа TS ichki enеrgiyasining o’zgаrishi (du) vа sаrflаngаn issiqlik miqdоrini аniqlаsh bilаn birgаlikdа sistеmаning хоlаt pаrаmеtrlаri (P,V,T) оrаsidаgi bоg’lаnishlаr hаm qurib chiqilаdi. 1.IZОХОRIK jаrаyon dеb sistеmаning o’zgаrmаs sоlishtirmа хаjm (V=const) hоlаtidа yuz bеrаdigаn fizik vа kimеviy хоdisаlаr mаjmuigа аytilаdi. Sistеmа pаrаmеtrlаri Issiqlik kiritilgunchа P 1 V 1 T 1 vа q 1 kiritilgаch P 2 V 2 T 2 bulsа хоlаt tеnglаmаlаri P 1 V 1 =RT 1 vа P 2 V 2 =P T 2 bo’lib izахоrik jаrаyon uchun: P 1 T 2 =P 2 T 1 (9) bo’lаdi yoki: 2 1 2 1 T T P P ; (10). Bu еrdа: const T PV R univеrsаl gаz dоimiysi. YA’ni izохоrik jаrаyonlаrdа bоsimlаr nisbаti аbsоlyut hаrоrаtlаr nisbаtigа tеng yoki buni bоshqаchа qilib SHаrl qоnuni dеb аtаlаdi. Bu jаrаyondа gаz bаjаrаdigаn elеmеntаr ish: dq=du+dА=du+PdV; (11). dV=V 1 –V 2 =O vа PdV=dА=0 bo’lgаni uchun: dq=du; (12). YA’ni: IJdа sistеmаgа bеrilgаn issiqlik shu sistеmа ichki enеrgiyasining o’zgаrishigа sаrflаnаdi. Izохоrik jаrаyondа gаz ish bаjаrmаydi vа ungа uzаtilgаn issiqlik fаqаt uning ichki enеrgiyasini o’zgаrishigа (du) sаrflаnаdi. 2.IZОBАRIKjаrаyondаgi хоdisаlаr P=const хоlаtdа ro’y bеrаdi. Bu хоlаt tеnglаmаlаri: : : 2 2 2 1 1 1 RT V P RT V P (13). Ulаrning nisbаtidаn Gеy-Lyussаk qоnunining ifоdаsi kеlib chiqаdi: 2 1 2 1 T T V V yoki 1 2 2 1 T V T V (14) Izоbаrik jаrаyondа sistеmаgа uzаtilgаn issiqlik аsоsiy qismi ichki enеrgiyasini o’zgаrtirishgа (dn) sаrflаnаdi. 3.IZОTЕRMIKjаrаyon dеb o’zgаrmаs(T=const) hаrоrаtdа sоdir bo’lаdigаn tеrmоdinаmik jаrаyonlаrgа аytilаdi.Bundаy хоlаt tеnglаmаlаri: P 1 V 1 =RT 1 vа R 2 T 2 = RT 2 ; (15). nisbаtidаn Bоyl- Mаriоtt qоnunining ifоdаsi kеlib chiqаdi: ... P ёки 1 2 2 1 1 2 2 1 1 const V P V P V V P V P n n (16) . Ya’ni: O’zgаrmаs хаrоrаtli gаz bоsimining хаjmigа ko’pаytmаsi o’zgаrmаs kаttаlikdir. Bundаy jаrаyondа TS bаjаrgаn ishi аbsоlyut hаrоrаt bilаn entrоpiya o’zgаrishining ko’pаytmаsigа tеng: ) ( 1 2 S S T A 4. АDIАBАTIKjаrаyon dеb ish mоddаsi tаshqi muхit bilаn issiqlik аlmаshmаgаn хоldа kеchаdigаn tеrmоdinаmik jаrаyonlаrgа аytilаdi. Bundаy jаrаyondа tаshqаridаn sistеmаgа issiqlik (enеrgiya) uzаtilmаydi, ya’ni dq=0. SHuning uchun bundаy sistеmаdа 0 T dq ds vа S=const ya’ni, bundаy TS entrоpiyasi o’zgаrmаc bo’lаdi. 5.PОLITRОPjаrаyondа sistеmа(gаz)ning sоlishtirmа issiqlik sig’imi(C=const) o’zgаrmаs bo’lаdi vа uning mаtеmаtik ifоdаsi: PV n =const (17) ko’rinishdа yozilаdi. Bu еrdа: v C c Cp c n - pоlitrоp ko’rsаtkich(- +). S - sоlishtirmа issiqlik sig’imi. Sr vа Sv - jаrаyondа qаtnаshаyotgаn sistеmа (gаz)ning o’zgаrmаs bоsim vа хаjmdаgi sоlishtirmа issiqlik sig’imi. Pоlitrоp jаrаyondа sistеmаgа kеltirilgаn issiqlik miqdоri shu sistеmа аbsоlyut hаrоrаtininng o’zgаrishigа sаrflаnаdi: ) ( 1 1 2 T T n k n C q V ; (18) Bu еrdа: v p C C k - аdiаbаtа ko’rsаtkichi. Tеrmоdinаmikаning ikkinchi qоnuni. Bu qоnun аbаdiy dvigаtеl yarаtib bo’lmаsligini isbоtlаydi. Uni birinchi bo’lib 1824 yilgi Sаdi Kаrnо (Fr.) kаshf qilgаn. 1850 yilgа kеlib R.Klаuzis quyidаgichа tа’rif bеrgаn: Issiqlik enеrgiyasi ishgа аylаnish jаrаyonidа to’lаligichа ishgа аylаnmаydi vа issiqlik sоvuq sistеmаdаn issiq sistеmаgа o’z - o’zidаn o’tа оlmаydi. 2.5-rasm. Aylanma sikl 2.6-rasm. Karno sikl Dеmаk, issiqlik enеrgiyasining uzаtilishini tа’minlаydigаn аsоsiy pаrаmеtr sistеmа hаrоrаti hisоblаnаdi. Хаrаkаtlаntiruvchi аsоsiy kuch - bu hаrоrаt. Sistеmа hаrоrаti dоimо sоvutgich hаrоrаtidаn yuqоri bo’lishi kеrаk. Ishgа аylаnmаgаn qоldiq issiqlikdаn qаytа fоydаlаnib bo’lmаydi vа shuning uchun issiqlik dvigаtеlining fоydаli ish kоeffitsiеnti dоimо <1 bo’lаdi. Аylаnmа tsikl(1-rаsm)gа bir mаrtа kiritilgаn ish jismi bilаn bеrk sхеmа аsоsidа ishlаydigаn MGD gеnеrаtоrining idеаl tsiklini misоl qilib ko’rsаtish mumkin. Bu tsikldа bаjаrilgаn ish: А ts =q 1 –q 2 ; Kаrnо tsikli(2-rаsm) ikkitа izоtеrmik vа ikkitа аdiаbаtik jаrаyonlаr yig’indisidаn ibоrаt bo’lib uning tеrmоdinаmik FIK: ; 1 1 2 T T t (3.12r.) Tеrmоdinаmik jаrаyonlаr qаytаr (IYOD) vа qаytmаs(bug’ turbinаsi) bo’lishi mumkin. Termodinamik jarayonlarni o‘rganish yo‘llari Termodinamik jarayonlarni o‘rganish yo‘llari Termodinamikaning birinchi qonuni issiqlik miqdori, ichki energiyaning o‘zgarishi va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan foydali ish o‘rtasidagi munosabatni belgilaydi. Jismga uzatilayotgan yoki undan olib ketilayotgan issiqlik miqdori jarayonning turiga bog‘liq bo‘ladi. Asosiy termodinamik jarayonlar quyidagilardan iborat: O‘zgarmas hajmda kechadigan izoxorik jarayon. O‘zgarmas bosimda kechadigan izobarik jarayon. O‘zgarmas temperaturada kechadigan izotermik jarayon. Tashqi muhit bilan issiqlik almashmagan holda kechadigan adiabatik jarayon. Yuqoridagi termodinamik jarayonlarni umumlashtirgan politrop jarayon. Politrop jarayonda tizimning issiqlik sig‘imi o‘zgarmas bo‘ladi. Barcha jarayonlarni o‘rganishda umumiy uslub qo‘llanilib, uning mohiyati quyidagidan iborat: Barcha jarayonlarni o‘rganishda umumiy uslub qo‘llanilib, uning mohiyati quyidagidan iborat: Jarayonning pѵ va Ts diagrammadagi egri chiziq tenglamasi keltirib chiqariladi; Ishchi jismning holat parametrlari orasidagi bog‘lanish aniqlanadi. Quyidagi formulalar orqali ichki energiyaning o‘zgarishi aniqlanadi: yoki sig‘im o‘zgarmas bo‘lganda: yoki sig‘im o‘zgarmas bo‘lganda: Tizimning kengayish ishi quyidagi tarzda aniqlanadi: Termodinamik jarayonning issiqlik miqdori quyidagi formula orqali hisoblanadi: Jarayonda entelpiyaning o‘zgarishi quyidagi formuladan aniqlanadi: Jarayonda entelpiyaning o‘zgarishi quyidagi formuladan aniqlanadi: yoki o‘zgarmas sig‘im uchun Ideal gazning entropiyasini o‘zgarishini quyidagi formulalar yordamida aniqlaymiz: Izoxorik jarayon Izoxorik jarayon Izoxorik jarayonga yopiq idishda gazning isishi yoki sovishi misol bo‘la oladi. O‘zgarmas hajmda kechadigan jarayonga izoxorik jarayon (dѵ =0, yoki ѵ=const) deb aytiladi. Jarayon egri chizig‘i izoxora deb aytiladi. 5.1-rasmda jarayonning pѵ - va Ts- diagrammalari tasvirlangan. Ideal gazning holat tenglamasi: pѵ =RT dan v=const uchun p/T = R/ѵ =f(ѵ)=const Izoxorik jarayonda bosimlar nisbati absolyut temperaturalar nisbatlariga teng bo‘ladi, ya’ni bosim o‘zgarishi bu jarayondagi absolyut temperatura o‘zgarishiga to‘g‘ri proportsionaldir. Izoxorik jarayonda bosimlar nisbati absolyut temperaturalar nisbatlariga teng bo‘ladi, ya’ni bosim o‘zgarishi bu jarayondagi absolyut temperatura o‘zgarishiga to‘g‘ri proportsionaldir. p1/p2=T1/T2 (5.9) Izoxorik jarayonda gaz hajmining o‘zgarishi d =v2-v1=0, bo‘lganligidan Izoxorik jarayonda gaz hajmining o‘zgarishi d =v2-v1=0, bo‘lganligidan Ya’ni, izoxorik jarayonda gaz ish bajarmaydi. Termodinamikaning birinchi qonunini dℓ =0. hol uchun yozamiz: Sig‘im o‘zgarmas bo‘lganda: Sig‘im o‘zgarmas bo‘lganda: Demak, tizimga berilgan dq issiqlik miqdori shu tizim ichki energiyasining o‘zgarishiga sarflanar ekan. Sig‘im o‘zgaruvchan bo‘lganda: Izobarik jarayon Izobarik jarayon O‘zgarmas bosim ostida kechadigan termodinamik jarayonlarga izobarik jarayon (p=const) deyiladi. Jarayonnng grafigi 5.2-rasmda tasvirlangan. Jarayon egri chizig‘i izobara deb aytiladi. Har ikkala holat uchun jarayonning holat tenglamalarini yozamiz: p1v1=RT1; p2v2=RT2 p=const uchun v1/v2=T1/T2 (5.14) Bundan shu narsa kelib chiqadiki, gaz temperaturasi qanchalik yuqori bo‘lsa, uning solishtirma hajmi shunchalik katta bo‘ladi (ya’ni zichligi shunchalik kichik bo‘ladi). Bundan shu narsa kelib chiqadiki, gaz temperaturasi qanchalik yuqori bo‘lsa, uning solishtirma hajmi shunchalik katta bo‘ladi (ya’ni zichligi shunchalik kichik bo‘ladi). Izobarik jarayonda tizimning kengayish ishi quyidagi tarzda aniqlanadi: bo‘lsa, ℓp=R bo‘ladi.T=1Oxirgi tenglamadan ko‘rinib turibdiki, agar bo‘lsa, universal gaz doimiysi izobarik jarayonda tizimning bajargan ishini tavsiflar ekan.Shundan ko‘rinib turibdiki, agar temperaturalar farqi 1 bo‘lsa, universal gaz doimiysi izobarik jarayonda tizimning bajargan ishini tavsiflar ekan.Shundan ko‘rinib turibdiki, agar temperaturalar farqi 1 Izobarik jarayon uchun termodinamikaning birinchi qonunini (p=const, yoki dp=0) yozamiz: dqp=cpdt=dh (5.17) Demak, izobarik jarayonda tizimga keltirilgan issiqlik miqdori (p=const) quyidagiga teng: Demak, izobarik jarayonda tizimga keltirilgan issiqlik miqdori (p=const) quyidagiga teng: Sig‘im o‘zgaruvchan bo‘lsa: Izobarik jarayonda tizimga uzatilgan issiqlik miqdori entalpiyaning o‘zgarishiga teng ekan. Demak, izobarik jarayonda termodinamik tizimga uzatilgan issiqlik miqdori asosan shu tizim ichki energiyasining ortishiga va oz qismi tashqi mexanik ish bajarishga sarf bo‘lar ekan. Izotermik jarayon Izotermik jarayon O‘zgarmas (T=const) temperaturada sodir bo‘ladigan termodinamik jarayon izotermik jarayon deyiladi. Boyl-Mariott qonuniga asosan T=const. Izotermik jarayonning Pv koordinatalari diagrammasi giperboladan, Ts – koordinatadagi diagrammasi obtsissa o‘qiga parallel chiziqdan iborat (5.3- rasm). Tizim xolatlarining tenglamalarini quyidagicha yozish mumkin. p1v1=RT1; p2 2=RT2. T=const bo‘lganligi uchun T1=T2. Boyl-Mariott qonunining ifodasi tizim holat tenglamalarining nisbatidan topiladi. Boyl-Mariott qonunining ifodasi tizim holat tenglamalarining nisbatidan topiladi. p1/p2=v2/v1 yoki p1v1=p2v2…pnvn=const (5.20) Demak, o‘zgarmas temperaturadagi berilgan gaz massasi bosimining hajmiga ko‘paytmasi o‘zgarmas kattalikdir. Jarayonning ishini gazning kengayish ishi: orqali aniqlash mumkin. .Gazning holat tenglamasidan p=RT/ 5.3-rasm. Gaz holatini izotermik jarayonda o‘zgarishining Pv - va Ts - diagrammalari Termodinamik tizimga uzatilgan issiqlik miqdorini termodinamikaning birinchi qonunini yozib, uning tahlilidan aniqlaymiz. Termodinamik tizimga uzatilgan issiqlik miqdorini termodinamikaning birinchi qonunini yozib, uning tahlilidan aniqlaymiz. dqT=cvdt+pdv Izotermik jarayonda T= const bo‘lganligi uchun dT=0. Shu sababli du=cvdt ekanligidan, izotermik jarayonda ichki energiyaning o‘zgarishi nolga teng, ya’ni du=0 (5.22) Demak, tizimga uzatilgan issiqlik miqdori tashqi ta’sir kuchiga qarshi mexanik ish bajarishga sarflanadi. dqT=dℓ (5.23) s. Izotermik jarayonda entropiyaning o‘zgarishini quyidagi formuladan aniqlanadi.st ga teng to‘rtburchak yuziga teng, ya’ni qT=TIssiqlik miqdori Ts- diagrammada balandligi T va asosi s. Izotermik jarayost ga teng to‘rtburchak yuziga teng, ya’ni qT=TIssiqlik miqdori Ts-diagrammada balandligi T va asosi nda entropiyaning o‘zgarishini quyidagi formuladan aniqlanadi. 5.4-rasm. Gaz holatini adiabatik jarayonda o‘zgarishining Pv - va Ts - diagrammalari Adiabatik jarayon Ish moddasi tashqi muhit bilan issiqlik almashmagan holda kechadigan termodinamik jarayon adiabatik jarayon deyiladi. Jarayonning egri chizig‘i adiabata deyiladi (5.4-rasm). Tashqaridan tizimga issiqlik uzatilmaydi va undan chiqarilmaydi, ya’ni dq=0. Real sharoitda real jarayonlar muvozanatda bo‘la olmaydi, shuning uchun adiabatik jarayon bo‘lishi mumkin emas. Ammo tez kechadigan jarayonlarni adiabatik jarayon deb qarash mumkin. Ammo tez kechadigan jarayonlarni adiabatik jarayon deb qarash mumkin. Tashqaridan tizimga kiritilgan issiqlik miqdori dqA=0 bo‘lganligi uchun, shu tizim entropiyasining o‘zgarishi ds=dqA/T=0 bo‘ladi. Demak, tizimda kechadigan jarayon adiabatik bo‘lsa, bunday termodinamik tizimning entropiyasi o‘zgarmasdir, ya’ni s=const. Adiabata tenglamasini keltirib chiqaraylik. Termodinamikaning birinchi qonuni tenglamasidan dq=0 bo‘lganda: cpdT-vdp=0 va cvdT+pdv=0. Birinchi tenglamani ikkinchisiga bo‘lib, quyidagini hosil qilamiz: Birinchi tenglamani ikkinchisiga bo‘lib, quyidagini hosil qilamiz: Oxirgi tenglamani k=const (cp=const va cv=const) deb hisoblab integrallaymiz: yuqoridagi tenglamani potentsirlasak: (v2/v1)K=p1/p2 yoki p1v1K=p2v2K hosil bo‘ladi. Politrop jarayon Politrop jarayon Tizim (ideal gaz) ning solishtirma issiqlik sig‘imi (c=const) o‘zgarmas bo‘lgan termodinamik jarayon politrop jarayon deyiladi. Jarayon egri chizig‘i politropa deyiladi (5.5-rasm). Termodinamik jarayon ta’rifidan ko‘rinib turibdiki, asosiy termodinamik jarayonlar: izotermik, izoxorik, izotermik va adiabatik jarayonlar o‘zgarmas sig‘imda kechsa, ular politrop jarayonning xususiy holi bo‘ladi. Politrop jarayonning issiqlik miqdori jarayon issiqlik sig‘imi c va boshlang‘ich hamda oxirgi holat temperaturalari farqi t1-t2 ko‘paytmasi orqali ifodalanishi mumkin. q=c(t2 – t1) va dq=cdt (5.26) Politrop jarayonning tenglamasini termodinamikaning birinchi qonuni tenglamasidan keltirib chiqarish mumkin: dq=cdt= cpdT –vdp va dq=cdT=cvdt+pdv shu tenglamalardan: (c-cp) / (c-cv)= –vdp/pdv Gazlar holati o‘zgarish jarayonlarining Pv - va Ts - diagrammalardagi birlashgan grafigi Tenglamaning chap tomonini n deb belgilasak, quyidagini hosil qilamiz: Tenglamaning chap tomonini n deb belgilasak, quyidagini hosil qilamiz: (c-cp) / (c-cv)=n va ndv/v=-dp/p hosil bo‘lgan tenglamani integrallab quyidagi ko‘rinishga keltiramiz: n lg v2/v1=lg p1/p2 yoki pvn =const (5.27) izobarik (n=0) , izotermik (n=1) va adiabatik (n=k) jarayonlar tenglamalarini hosil qilish mumkin. gacha oraliqda o‘zgartirib, izoxorik (n=+ dan + Politrop jarayonni yuqorida qarab chiqilgan jarayonlarning umumlashgan holi deb qarash mumkin. Chunki, politrop ko‘rsatkichi qiymatini ), izobarik (n=0) , izotermik (n=1) va adiabatik (n=k) jarayonlar tenglamalarini hosil qilish mumkin. gacha oraliqda o‘zgartirib, izoxorik (n=+ dan + Politrop jarayonni yuqorida qarab chiqilgan jarayonlarning umumlashgan holi deb qarash mumkin. Chunki, politrop ko‘rsatkichi qiymatini Politrop jarayon tenglamasi adibatik jarayon tenglamasidan faqatgina n ning qiymati bilan farqlanishi tufayli, parametrlar orasidagi bog‘lanish adiabat jarayon kabi bo‘ladi: Politrop jarayonning issiqlik sig‘imini (5.28) formuladan aniqlaymiz: Politrop jarayonning issiqlik sig‘imini (5.28) formuladan aniqlaymiz: (5.29) tenglama n ning har qanday qiymati uchun jarayon isiqlik sig‘imini aniqlash imkonini beradi. (5.29) tenglamaga yuqorida ko‘rib chiqilgan jarayonlar uchun n ning qiymatini qo‘ysak, u holda shu jarayonlarning issiqlik sig‘imlarini aniqlash mumkin: , c=cv ;izoxorik jarayonda n=+ izobarik jarayonda n=0, c=kcv=cp ; ;izotermik jarayonda n=1, c=+ adiabatik jarayonda n=k, c=0 ; Muvozanatsiz termodinamika Muvozanatsiz tizimlarning ko'pgina misollari mavjud, ba'zilari juda oddiy, masalan, har xil haroratda yoki odatdagi ikkita termostat o'rtasida joylashgan tizim Kouet oqimi, qarama-qarshi yo'nalishda harakatlanadigan va devorlarda muvozanat bo'lmagan sharoitlarni belgilaydigan ikkita tekis devor orasiga o'ralgan suyuqlik. Lazer harakat ham muvozanat bo'lmagan jarayondir, lekin bu mahalliy termodinamik muvozanatdan chiqib ketishga bog'liq va shu bilan klassik qaytarilmas termodinamikaning doirasidan tashqarida bo'ladi; Bu erda ikkita molekulyar erkinlik darajasi (molekulyar lazer, tebranish va aylanish molekulyar harakati bilan) o'rtasida haroratning kuchli farqi saqlanib qoladi, bu kosmosning kichik bir mintaqasida ikkita komponentli "harorat" talabidir, bu faqat mahalliy termodinamik muvozanatni istisno qiladi. bitta harorat kerak. Akustik bezovtalanish yoki zarba to'lqinlarining susayishi statsionar bo'lmagan muvozanatli jarayonlardir. Haydovchi murakkab suyuqliklar, turbulent tizimlar va ko'zoynaklar muvozanatsiz tizimlarning boshqa misollari. Makroskopik tizimlarning mexanikasi bir qator ekstremal miqdorlarga bog'liq. Shuni ta'kidlash kerakki, barcha tizimlar atrof-muhit bilan doimiy ravishda o'zaro ta'sir qiladi va shu bilan muqarrar tebranishlarni keltirib chiqaradi. keng miqdorlar. Termodinamik tizimlarning muvozanat shartlari entropiyaning maksimal xususiyati bilan bog'liq. Agar o'zgarishga ruxsat berilgan yagona katta miqdor ichki energiya bo'lsa, boshqalari qat'iy doimiy ravishda saqlanib turadigan bo'lsa, tizim harorati o'lchovli va mazmunli bo'ladi. Keyinchalik tizimning xususiyatlari termodinamik potentsial yordamida eng qulay tarzda tavsiflanadi Helmholtsning erkin energiyasi (A = U - TS), a Legendre transformatsiyasi energiya. Agar energiyaning tebranishlari yonida tizimning makroskopik o'lchamlari (hajmi) o'zgaruvchan bo'lib qolsa, biz Gibbs bepul energiya (G = U + PV - TS), bu erda tizimning xususiyatlari harorat bilan ham, bosim bilan ham aniqlanadi Muvozanatsiz tizimlar ancha murakkab va ular yanada keng miqdordagi tebranishlarga duch kelishi mumkin. Chegaraviy shartlar ularga tez-tez termodinamik kuchlar deb ataladigan harorat gradyanlari yoki buzilgan kollektiv harakatlar (kesish harakatlari, girdoblar va boshqalar) kabi intensiv o'zgaruvchilarni yuklaydi. Agar muvozanat termodinamikasida erkin energiya juda foydali bo'lsa, shuni ta'kidlash kerakki, energiyaning muvozanatsiz xususiyatlarini belgilaydigan umumiy qonun yo'q, chunki termodinamikaning ikkinchi qonuni entropiya muvozanat termodinamikasida. Shuning uchun bunday hollarda Legendre konvertatsiyasini yanada kengroq ko'rib chiqish kerak. Bu Massening kengaytirilgan salohiyati, ta'rifi bo'yicha entropiya (S) to'plamining vazifasidir keng miqdorlar . Har bir katta miqdor konjuge intensiv o'zgaruvchiga ega (bu erda intensiv o'zgaruvchining cheklangan ta'rifi ushbu havolada keltirilgan ta'rif bilan taqqoslash uchun ishlatiladi), shunday qilib: Keyin kengaytirilganni aniqlaymiz Massie funktsiyasi quyidagicha: qayerda bu Boltsmanning doimiysi, qayerdan. Mustaqil o'zgaruvchilar intensivlikdir. Zichlik - bu butun tizim uchun amal qiladigan global qadriyatlar. Chegaralar tizimga turli xil mahalliy sharoitlarni (masalan, harorat farqlari) o'rnatganda, o'rtacha qiymatni ifodalovchi intensiv o'zgaruvchilar, boshqalari esa gradyanlarni yoki undan yuqori momentlarni ifodalaydi. Ikkinchisi - bu tizim orqali keng xususiyatlarga ega bo'lgan oqimlarni boshqaradigan termodinamik kuchlar. Legendre konvertatsiyasi, muvozanatda bo'ladimi yoki yo'qligidan qat'iy nazar, statsionar holatlar uchun kengaytirilgan Massie funktsiyasining minimal sharoitida entropiyaning maksimal holatini (muvozanatda amal qiladi) o'zgartirishi ko'rsatilishi mumkin. Muvozanat va muvozanatsiz termodinamikaning farqi Chuqur farq muvozanatni muvozanatsiz termodinamikadan ajratib turadi. Muvozanat termodinamikasi jismoniy jarayonlarning vaqt yo'nalishlarini inobatga olmaydi. Aksincha, muvozanatsiz termodinamika o'z vaqtlarini doimiy tafsilotlar bilan tavsiflashga urinadi. Muvozanat termodinamikasi uning mulohazalarini termodinamik muvozanatning dastlabki va oxirgi holatlariga ega bo'lgan jarayonlar bilan cheklaydi; jarayonlarning vaqt kurslari ataylab e'tiborsiz qoldiriladi. Binobarin, muvozanat termodinamikasi termodinamik muvozanatdan yiroq holatlar orqali o'tadigan jarayonlarga imkon beradi, ularni hatto muvozanatsiz termodinamikaga qabul qilingan o'zgaruvchilar ham ta'riflab berolmaydi,[4] harorat va bosimning o'zgarishi vaqt stavkalari kabi.[5] Masalan, muvozanat termodinamikasida muvozanatsiz termodinamika bilan ta'riflab bo'lmaydigan kuchli portlashni ham o'z ichiga olgan jarayonga ruxsat beriladi.[4] Muvozanat termodinamikasi nazariy rivojlanish uchun "kvazi-statik jarayon" ning idealizatsiyalangan tushunchasidan foydalanadi. Kvazi-statik jarayon - bu termodinamik muvozanat holatlarining uzluksiz yo'li bo'ylab kontseptual (abadiy va jismonan imkonsiz) silliq matematik o'tish.[6] Bu amalda yuz berishi mumkin bo'lgan jarayon emas, balki differentsial geometriyadagi mashqdir. Muvozanatsiz termodinamikaga, aksincha, uzluksiz vaqt kurslarini tavsiflashga urinish, bunga muhtoj holat o'zgaruvchilari muvozanat termodinamikasi bilan juda yaqin aloqada bo'lish.[7] Bu muvozanatsiz termodinamikaning doirasini chuqur cheklaydi va uning kontseptual doirasiga katta talablar qo'yadi. Muvozanatsiz holat o'zgaruvchilari Muvozanatsiz termodinamik holat o'zgaruvchilarini belgilaydigan mos munosabatlar quyidagicha. Tizim termodinamik muvozanatga etarlicha yaqin bo'lgan holatlarda sodir bo'lganda, muvozanatsiz holat o'zgaruvchilari shunday bo'ladiki, ular termodinamik holat o'zgaruvchilarini o'lchash uchun ishlatiladigan texnikada yoki shunga mos ravishda etarli darajada aniqlikda mahalliy darajada o'lchanishi mumkin. vaqt va makon hosilalari, shu jumladan moddalar va energiya oqimlari. Umuman olganda, muvozanatsiz termodinamik tizimlar fazoviy va vaqtincha bir xil emas, ammo ularning bir xil bo'lmaganligi hali ham muvozanatsiz holat o'zgaruvchilarining vaqt va fazoviy hosilalari mavjudligini qo'llab-quvvatlash uchun etarli darajada silliqlikka ega. Fazoviy bir xil bo'lmaganligi sababli, keng termodinamik holat o'zgaruvchilariga mos keladigan muvozanat bo'lmagan holat o'zgaruvchilari, mos keladigan keng muvozanat holati o'zgaruvchilarining fazoviy zichligi sifatida belgilanishi kerak. Tizim termodinamik muvozanatga etarlicha yaqin bo'lgan hollarda, intensiv muvozanat bo'lmagan holat o'zgaruvchilari, masalan, harorat va bosim, muvozanat holati o'zgaruvchilariga juda mos keladi. Tegishli bir xillikni anglash uchun o'lchash zondlari etarlicha kichik va tezda javob beradigan bo'lishi kerak. Bundan tashqari, muvozanat holatining o'zgaruvchilari muvozanat termodinamik holati o'zgaruvchilari o'rtasidagi mos keladigan munosabatlarga o'xshash tarzda matematik jihatdan bir-biri bilan bog'liq bo'lishi talab qilinadi.[8] Aslida, bu talablar juda talabchan bo'lib, ularni qondirish qiyin yoki amaliy, hatto nazariy jihatdan imkonsiz bo'lishi mumkin. Bu muvozanat bo'lmagan termodinamikaning bajarilayotgan ish ekanligining bir qismidir. Termodinamik muvozanat - termodinamik tizim holati; bunda tizimni tavsiflovchi barcha parametrlar aniq qiymatlarga ega boʻlib, bu qiymatlar tashqi muhit oʻzgarmasa, istagancha vaqt davomida oʻzgarmay qolaveradi. Termodinamik muvozanat holatiga oʻtgan zimda issiqlik oʻtkazuvchanlik, diffuziya kabi har qanday qaytmas jarayonlar toʻxtaydi. Tizimning tashqi muhit bilan oʻzaro munosaba ga qarab, uning Termodinamik muvozanat holatiga oʻtganligini turli fizik ka aliklarning kuza layotgan sharoitdagi erishgan chegaraviy qiymatlari orqali aniklash mumkin. Mac, tashqi muhitdan adiabatik tarzda ajratilgan tizimda entropiya oʻzining erishishi mumkin boʻlgan eng ka a qiymatga ega boʻladi; termostatdagi zim uchun erkin energiya eng kichik qiymatni oladi; oʻzgarmas tashqi bosim taʼsirida boʻlgan termostatdagi tizim uchun Gibbs termodinamik potensiali eng kichik qiymatga erishadi.Agar sistema jarayon davomida dastlabki holatiga qaytib kelmasa, bunday jarayonga qaytmas jarayon deyiladi. Agar to’g’ri va teskari jarayondan so’ng sistema dastlabki holatiga qaytib kelsa-yu, atrof muhitda o’zgarish yuz bersa, bu jarayon qaytmas jarayondir. Tabiatdagi real jarayonlar qaytmasjarayonlardir. Ularga ko’plab misollar keltirish mumkin. Masalan: isiqlik o’tkazuvchanlik, nurlanish, ishqalanish va boshqalar. Qaytuvchan jarayonda sistema dastlabki holatiga qaytib keladi, atrof muhitda xech qanday o’zgarish yuz bermaydi. To’g’ri va teskari yo’nalishda sodir bo’luvchi qaytuvchan jarayonda sistema bir holatdan turli yo’nalishda o’tishi va shu holatga qaytib kelishi mumkin. Qaytuvchan jarayon deb, har ikki yo’nalishda ham o’ta oladigan va dastlabki o’zining holatiga atrofdagi jismlarda hech qanday o’zgarish qilmasdan qaytadigan jarayonga aytiladi. Real sharoitda qaytuvchan jarayonni amalga oshirib bo’lmaydi. Lekin juda sekin sodir bo’luvchi ayrim jarayonlar qaytuvchan bo’lishi mumkin. Qaytuvchan jarayon muvozanatli jarayon hamdir. U bir necha muvozantli holatlarning to’plamidan iborat. Ideal gaz uchun Karno tsikli va uning f.i.k. Karno TD ning II-qonuniga asoslanib quyidagi teoremani chiqaradi: Sovutgich va isitgichini temperaturasi bir xil bo’lgan davriy ravishda ishlaydigan hamma issiqlik mashinalarini ichida qaytuvchan protsess bilan ishlovchi eng katta f.i.k. ega bo’lib, ularning f.i.k. issitgich va sovutgichningtemperaturalari bir xil bo’lganida bir - biriga teng bo’ladi va mashinani konstruktsiyasi va ishchi moddaning tabiatiga bog’liq bo’lmaydi. Karno o’rgangan tsikl ikkita izoterma va ikkita adiabatadan iborat. Karno tsiklida ishchi jism bo’lib, poroshenp ostidagi idishda joylashgan ideal gaz hizmat qilishi mumkin. FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR Manbalar Kallen, X.B. (1960/1985). Termodinamika va termostatistikaga kirish, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, ISBN 0-471-86256-8. Eu, B.C. (2002). Generalized Thermodynamics. The Thermodynamics of Irreversible Processes and Generalized Hydrodynamics, Kluwer Academic Publishers, Dordrext, ISBN 1-4020-0788-4. Glansdorff, P., Prigojin, I. (1971). Thermodynamic Theory of Structure, Stability, and Fluctuations, Wiley-Interscience, London, 1971, ISBN 0-471-30280-5. Grandy, W.T., Jr (2008). Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems. Oksford universiteti matbuoti. ISBN 978-0-19-954617-6. Gyarmati, I. (1967/1970). Muvozanatsiz termodinamika. Dala nazariyasi va variatsion tamoyillar, translated from the Hungarian (1967) by E. Gyarmati and W.F. Heinz, Springer, Berlin. Lieb, E.H., Yngvason, J. (1999). 'The physics and mathematics of the second law of thermodynamics', Fizika bo'yicha hisobotlar, 310: 1–96. See also this.Manbalar Kallen, X.B. (1960/1985). Termodinamika va termostatistikaga kirish, (1st edition 1960) 2nd edition 1985, Wiley, New York, ISBN 0-471-86256-8. Eu, B.C. (2002). Generalized Thermodynamics. The Thermodynamics of Irreversible Processes and Generalized Hydrodynamics, Kluwer Academic Publishers, Dordrext, ISBN 1-4020-0788-4. Glansdorff, P., Prigojin, I. (1971). Thermodynamic Theory of Structure, Stability, and Fluctuations, Wiley-Interscience, London, 1971, ISBN 0-471-30280-5.Grandy, W.T., Jr (2008). Entropy and the Time Evolution of Macroscopic Systems. Oksford universiteti matbuoti. ISBN 978-0-19-954617-6. Gyarmati, I. (1967/1970). Muvozanatsiz termodinamika. Dala nazariyasi va variatsion tamoyillar, translated from the Hungarian (1967) by E. Gyarmati and W.F. Heinz, Springer, Berlin. Lieb, E.H., Yngvason, J. (1999). 'The physics and mathematics of the second law of thermodynamics', Fizika bo'yicha hisobotlar, 310: 1–96. See also this.Lavenda, B.H. (1978). Qaytarib bo'lmaydigan jarayonlarning termodinamikasi, Makmillan, London, Download 0.98 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: |
Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling
ma'muriyatiga murojaat qiling