Mundarija кirish: I bob. Asosiy qism

Jarayonlarning yo’nalishi va Muvozanatning sharti. Izolirlangan sistemada jarayonning qaysi tomonga yo’nalishini va qaysi sharoitda muvozanat qaror topishini entropiyaning o’zgarishidan bilish mumkin. Izolirlangan sistema atrofidan energiya olmaydi va bermaydi, ya‘ni bu xildagi almashinish bo’lmaydi. Shunga ko’ra, izolirlangan sistemada U = const, du = O va V = const bo’ladi.
(V.9) va (V.10) tenglamalar izolirlangan sistemaga nisbatan qo’llanilsa va bu sistema Q = const ekanligi ko’zda, tutilsa, tenglama quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
ds ≥ O; S₂ – S₁ ≤ O (V.11)
Izolirlangan sistemaning entropiyasi o’zgarmaydi (yoki ortadi). Demak, qaytar jarayonlarda:
ds = O va ΔS = O (V.12)
Demak, izolirlangan sistema qaytar jarayon borganda entropiya o’zgarmaydi. Qaytmas jarayon borganda (V.11) tenglamaga muvofiq:
dS > O yoki ΔS > О (V.13)
O’z – o’zicha boradigan barcha jarayonlar qaytmas bo’lganligidan sistema entropiyasi ortadi. Buni quyidagicha ta‘riflash mumkin: izolirlangan sistemada jarayonning ikki tomonga borishi mumkin bo’lsa, faqat sistemaning entropiyasi ortadi va o’z – o’zicha boradigan jarayonlar sodir bo’ladi, ya‘ni sistema entropiyasini oshiradigan jarayonlargina o’z – o’zicha borishi mumkin. Agar entropiya kamaysa ΔS < О jarayon bormaydi.
Izolirlangan sistema jarayon borishi bilan uning entropiyasi ham orta boradi, shu bilan bir qatorda u muvozanat holatiga yaqinlasha boradi. Entropiya maksimal qiymatga yetganda, muvozanat qaror topadi. Shunday qilib, izolirlangan sistemada boradigan jarayonlarda termodinamik muvozanat shartini quyidagicha yozish mumkin:
ds = O; d²S < О (V.14)
I.4. Gibbs va gelmgols energiyalari
Izolirlangan sistemada jarayonning yo’nalishi va muvozanatning qaror topishi shartini entropiya qiymatlarining o’zgarishi ifodalaydi. Izolirlanmagan sistemada turg’un temperaturada boradigan jarayonlarda bu vazifani Gibbs energiyasi (funksiyasi) va Gelmgols energiyasi (funksiyasi) bajaradi (1960 y.). Bu ikkala funktsiya – 1960 yilgacha izotermik potentsiallar deb, Gelmgols energiyasi izoxorik potentsial yoki erkin energiya, Gibbs energiyasi – izobarik potentsial yoki termodinamik potentsial deb, yuritilar edi. Hozir ham «Izotermik potentsial» atamasi ishlatilib turiladi. Gelmgols va Gibbs energiyalari holat funksiyasi, ya‘ni to’liq funksiya bo’lganligidan Gelmgols funksiyasi, Gibbs funksiyasi deb ham ataladi.
Ko’p jarayonlar izotermik – izoxorik ravishda – turg’un temperatura va turg’un hajmda (T = const, V = const) yoki izotermik – izobarik ravishda – turg’un temperatura va turg’un bosimda (T = const, P = const) boradi. Shunga ko’ra, izotermik – izoxorik jarayonlarda Gelmgols funksiyasi, izotermik – izobarik jarayonlarda Gibbs funksiyasi qo’llaniladi. Gelmgol energiyasi yoki funksiyasi ortadi, G₁ ba‘zan Ф harfi bilan belgilanadi.
Izotermik – izoxorik jarayonlarda uning yo’nalishini va muvozanat shartini Gelmgols energiyasini qiymati, izotermik-izobarik jarayonlarda Gibbs energiyasi qiymatiing o’zgarishi ifodalaydi.
Izotermik – izoxorik jarayonda bajarilgan ish Gelmgols funksiyasining kamayishiga teng yoki undan kichik bo’ladi.
Agar jarayon qaytar bo’lsa, maksimal ish – A_max bajariladi va u Gelmgols funksiyasining kamayishiga teng bo’ladi.
A_max = - ΔF (V.15)
Agar jarayon qaytar bo’lmasa, bajarilgan ish Gelmgolts funktsiyasining kamayishidan kam bo’ladi:
А < - ΔF (V.16)
Ђ = U – TS tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
U = F + TS
Sistemaning ichki energiyasini ikki energiya yig’indisidan-Gelmgols funksiyasininг F va bog’langan energiya TS dan iborat deb qarash mumkin.
Turg’un temperatura va turg’un hajmda qaytar jarayon borganda Gelmgols funktsiyasini qiymati o’zgarmaydi, qaytmas, o’z–o’zicha boradigan jarayon sodir bo’lganda Gelmgols funktsiyasining qiymati kamayadi, ya‘ni bu sharoitda jarayon Gelmgols funktsiyasi kamayadigan yo’nalishda boradi. Gelmgols funktsiyasining qiymati minimumga yetganda, muvozanat qaror topadi. Demak, muvozanat shartining matematik ifodasi quyidagicha bo’ladi:
dF = O dF > O (V.17)
Turg’un temperatura va turg’un bosimda boradigan jarayonlarning yo’nalishini va muvozanat shartini Gibbs funktsiyasi (G) qiymatining o’zgarishi ifodalaydi.
O’z – o’zicha boradigan jarayonlarda Gibbs funktsiyasining qiymati kamayadi, ya‘ni jarayon Gibbs funktsiyasining kamayishi tomon boradi. Gibbs funktsiyasi minimum qiymatga ega bo’lganda, muvozanat qaror topadi.