Termodinamikaning birinchi qonuni. Ichki energiya. Gazning bajargan ishi

8-MAVZU. TERMODINAMIKA

• 
  Termodinamikaning birinchi qonuni.
  
• 
  Ichki energiya.
  
• 
  Gazning bajargan ishi.
  
• 
  Issiqlik sig‘imi va uni izojarayonlarga tadbiqi.
  
• 
  Qaytar va qaytmas jarayonlar.
  
• 
  Sikllar.
  
• 
  Entropiya.
  
• 
  Termodinamikaning ikkinchi qonuni
  

Termodinamikaning birinchi qonuni
Mexanik energiyasi o‘zgarmas, ichki energiyasi o‘zgarishi mumkin bo‘lgan termodinamik tizimni ko‘rib chiqamiz. Tizimning ichki energiyasi har xil jarayonlar natijasida o‘zgarishi mumkin, masalan, tizimga issiqlik miqdori uzatilganida yoki tizimga nisbatan ish bajarilganda o‘zgarishi mumkin.

Silindr porsheni ichkariga siljitilganda unda turgan gaz siqiladi, natijada gazning temperaturasi ortadi, boshqacha qilib aytganda, gazning ichki energiyasi o‘zgaradi.

Gazning temperaturasi va ichki energiyasini unga tashqi jismlar orqali issiqlik miqdori uzatish hisobiga ham oshirish mumkin. Boshqa hollarda esa mexanik harakat energiyasi issiqlik harakati energiyasiga aylanishi va aksinchasi sodir bo‘lishi mumkin.

Kuzatishlarning natijalariga ko‘ra, termodinamik jarayonlarda energiyaning bir turdan ikkinchi turga o‘tishi va energiyaning saqlanishi kuzatiladi. Ana shu qonun – termodinamikaning birinchi qonuni deb ataladi.

Misol uchun, U₁ ichki energiyaga ega bo‘lgan qandaydir tizimga qo‘shimcha issiqlik miqdori berilgan bo‘lsin. U holda tizim yangi termodinamik holatga o‘tib, U₂ ichki energiyaga ega bo‘ladi, tashqi kuchlarga qarshi A ishni bajaradi.

Tizimga uzatilgan issiqlik miqdori va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan ish musbat deb hisoblanadi. Tajribalardan kuzatilishicha, energiyaning saqlanish qonuniga asosan, tizim istalgan usulda bir holatdan ikkinchi holatga o‘tganida uning ichki energiyasi quyidagicha o‘zgaradi:

va u tashqaridan uzatilgan issiqlik miqdori Q va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan ish A farqiga teng bo‘ladi.
∆U = Q - A yoki Q = ∆U + A , (8.1)
bu ifoda termodinamikaning birinchi qonunini ifodalaydi.

Tizimga uzatilgan issiqlik miqdori ichki energiyaning o‘zgarishiga va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan ishlarga sarf bo‘ladi. (8.1) - ifodaning differensial ko‘rinishi quyidagicha bo‘ladi:

dQ = dU + dA yoki , (8.2)
Agarda, tizimning bir holatdan ikkinchi holatga o‘tishi davriy bo‘lsa, u asl holatiga qaytgan vaqtda tizim ichki energiyasining o‘zgarishi nolga teng bo‘ladi:

U holda, termodinamikaning birinchi qonuniga asosan, bajarilgan ish tizimga uzatilgan issiqlik miqdoriga teng bo‘ladi:
A = Q, (8.3)

Demak, davriy o‘zgaruvchi mashina tashqaridan uzatilgan issiqlik miqdoridan ortiq ish bajarishi mumkin emas.

Gazning bajargan ishi
Gazning hajmi o‘zgarganida, uning tashqi kuchlarga qarshi bajargan ishini ko‘rib chiqamiz.

Silindr idish ichidagi, porshen ostidagi gaz (8.1 - rasm) siqilganida porshenni kichik masofaga suradi va gaz tashqi kuchlarga qarshi ish bajaradi:

, (8.4)
bu yerda S – porshen yuzasi; – gaz hajmining o‘zgarishi.