Termodinamika asoslari

TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI
Termodina mikaning birinchi qonuniga mo’vofiq, alohida olingan sistemada energiyaning umumiy mikdori o’zgarmaydi, energiya yo’qolib ketmaydi va yo’qdan bor bo’lmaydi. Bu asosiy konunni birinchi marta 1748 yilda M. V. Lomonosov bayon etgan edi. So’ngra 1842 yilda R. Meyer ta‘rifladi. XIX asrning o’rtalarida mexanikaviy ishning issiqlikka va issiqlikning mexanikaviy ishga aylanishi ustida olib borilgan juda aniq tajribalar va ularning natijalari hamda undan keyingi tekshirishlar mexanikaviy energiya issiklikka aylanishy mumkinligini ko’rsatdi.
jadval
Energiya birliklari orasidagi munosabat

Birliklar	erg/molekula	joul/mol	kal/mol	eV/molekula	CM^-1
Erg/molekula Joul/mol Kal/mol eV/molekula cm-1	1 1,6602-10-^176,9465- 10-^17 1,6021-10-^121,9862-10-^16	6,0232- 10^16 1 4,1840 96495 11,931	1,4396-10^16 0,2390 1 23063 2,8593	6,2420 – 10^11 1,0363-10-^5 4,3360- 10-^5 1 1.2398- 10^-4	5,0348 ּ10^15 8,3590- 10^-2 0,3497 8066 1

3. TERMODINAMIKA BIRINCHI QONUNINING MATEMATIK IFODASI
Har qanday jismda ma‘lum energiya zapasi bo’ladi. Jismda bo’lgan barcha energiya zapasi jismning umumiy energiyasi deyi-ladi.
Ximiyaviy termodinamikada sistemaning ichki energiyasi degan tushuncha kiritiladi. Sistemaning ichki energiyasi uning umumiy energiyasi zapasi bilan o’lchanadi; sistemaning kinetik va poten-tsial energiyasigina hisobga olinmaydi; demak, sistemaning ichki energiyasi undagi molekulalarning o’zaro tortilish va itarilish energiyasi, ilgarilama harakat energiyasi, aylanma harakat ener-giyasi, molekula ichida atom va atomlar gruppasining tebranish energiyasi, atomlarda elektronlarning aylanish energiyasi, atom yadrosida bo’lgan energiya va hokazo energiyalar yig’indisiga teng. Ichki znergiya sistema xolatini harakterlaydi. Sistemaning ichki energiyasi moddalarning xiliga, ularning miqdoriga, bosim, temperatura va hajmga bogliq. Biz ichki energiyani U harfi bilan belgilaymiz. Jismdagi ichki energiyaning absolyut miqdorini o’lchab bo’lmaydi; masalan, biz kislorod yoki vodorod molekulasi ichki energiyasining umumiy mikdorini bila olmaymiz, chunki modda har qancha o’zgarmasin, u energiyasiz bo’la olmaydi. Shuning uchun amalda jismning xolati o’zgargan vaqtda ichki energiyaning ka-mayish yoki ko’payishinigina aniqlaymiz. Masalan, 2 hajm vodo-rod bilan 1 hajm kislorod aralashmasining ichki energiyasini U₁ bilan ifodalaylik. Aralashmani elektr uchquni yordamida portla-tib, suv bug’i hosil qilaylik. Uning ichki energiyasini U2 bilan ifodalaylik. Sistemada ichki energiya U₁ dan U₂ ga o’zgardi:
ΔU = U₂ — U₁
ΔU — ichki energiyaning o’zgarishi; uning qiymati faqat U₁ va U₂ ga, ya‘ni sistemaning dastlabki va oxirgi holatiga bog’liq, ammo sistema bir holatdan ikkinchi holatga qay usulda o’tganiga bog’liq emas.
Masalan, ma‘lum sistema qizdirilsa, unga berilgan issiqlikni Δq bilan belgilaylik. Termodinamikaning I qonuniga binoan, sistema issiqlikni yutib, o’zining ichki energiyasini ko’paytiradi va tashqi kuchlarga qarshi ish bajaradi. Agar bu ishni ΔA bilan ifodalasak, u holda termodinamikaning I qonuni uchun tubandagi matematik ifoda hosil bo’ladi:
Δq = ΔU + ΔA
Demak, sistemaga berilgan issiqlik uning ichki energiyasining o’zgarshiiga va tashqi kuchlarga qarish ish bajarishiga sarf bo’ladi.
Ichki energiya tushunchasi sistemaga oid, issiqlik va ish tushunchalari zsa faqat protsyosslarga oid tushunchalardir. Issiqlik va ish faqat protsess oqimida namoyon bo’ladi. Ish va issiqlik energiyaning berilish formalaridir. Shuning uchun ham protsessdagi ish — A va issiqlik — q protsess qay tarzda borishiga albatta bog’llq bo’ladi. Ichki energiyaning o’zgarishi protsessning qay tarzda borishiga bog’liq emas, u faqat sistemaning dastlabki va oxirgi holatlariga bog’lik. Lekin ichki energiyaning ish bilan issiqlik o’rtasida taqsimlanishi protsess qay tarzda borishiga bog’liq. Bu taqsimot turli protsesslar uchun turlicha bo’ladi. Agar sistema proiess vaйtida ish bajarmasa (hajm o’zgarmasa), ΔU= Δq bo’ladi.
Demak, agar reaktsiya o’zgarmas hajmda olib borilsa, reaktsiya vaqtida ajralib chiqqan yoki yutilgan issiqlik miqdori moddalar sistemasining ichki energiyasi o’zgarishiga teng bo’ladi; uning matematik ifodasi quyidagicha yoziladi:
ΔU= Δq=Cv · n ·ΔT
bu yerda: Сv — moddaning o’zgarmas hajmdagi molyar issiqlik sig’i-
mi, n — mol soni, ΔT — temperatura o’zgarishi.