Texnik termodinamika asoslari

Termodinamik tizim

Ham o‘zaro, ham atrofdagi muhit bilan taosirlashib turuvchi material jismlar to‘plamini termodinamikaviy tizim deb ataymiz, ko‘rib chiqilayotgan tizim chegarasidan tashqarida bo‘lgan boshqa barcha material jismlarni tashqi muhit deb atash qabul qilingan.
Silindrda joylashgan va tashqi muhitdan porshen bilan ajratilgan ish jismi termodinamik tizimga misol bo‘la oladi.
Termodinamik tizim muvozanatdagi va muvozanatdagimas holatlarda bo‘lishi mumkin. Tizimning barcha nuqtalaridagi holat parametrlari va fizik xossalari (bosim, temperatura, solishtirma hajm va h.k.) bir xil bo‘lsa tizim muvozanat holatida deb aytiladi.
Tashqi muhit bilan issiqlik hamda ish almashmaydigan tizimga izolyasiyalangan tizim deb aytiladi.
Tashqi muhit bilan issiqlik va ish almashadigan tizimga izolyasiyalanmagan tizim deb aytiladi.
Agar tizim, tashqi muhit bilan issiqlik almashmasa, bunday tizim adiabatik deb aytiladi.
Jarayonda parametrlarning o‘zgarishini tasvirlovchi 1-2 chiziq (1.1-rasm) jarayonning egri chizig‘i deb ataladi. Jarayon egri chizig‘ining har qaysi nuqtasi tizimning muvozanatdagi holatini tavsiflaydi. Faqat tizim muvozanatdagi holatlarining uzluksiz ketma-ketligidan iborat jarayonlar, ya’ni muvozanatdagi jarayonlarnigina grafikaviy tasvirlash mumkin.

1.1-rasm. tizim muvozanatda bo‘ganda uzluksiz ketma-ketlik
Jarayonning egri chiziqlari tekis holat diagrammalari tarzida ham tasvirlanishi mumkinligi tushunarlidir. 1-1 rasm, b,v va g larda r,v – r,T, va v,T – diagrammalar tasvirlangan bo‘lib, ularga 1-1 rasm, a dagi holat sirtidan jarayon egri chizig‘i 1-2 proeksiyalangan.
Butun jarayon davomida tizimning temperaturasi o‘zgarmasdan qoladigan muvozanatdagi jarayon izotermik jarayon deb ataladi. Toza suvning ochiq idishda qaynash jarayoni izotermik jarayonga misol bo‘la oladi: to idishdagi suv qaynab tugamaguncha suv temperaturasi amalda o‘zgarmasdan qoladi (agar qaynash jarayonida atmosfera bosimi o‘zgarmasa).
O‘zgarmas bosimda sodir bo‘ladigan muvozanatdagi jarayon izobarik jarayon deb ataladi. Ochiq idishdagi suvning isitilishini izobarik jarayonga misol qilib keltirish mumkin; bu holda suvning bosimi o‘zgarmaydi va atmosfera bosimiga teng bo‘lib qolaveradi, holbuki, suvning temperaturasi ortadi va uning solishtirma og‘irligi o‘zgaradi.
O‘zgarmas hajmda sodir bo‘ladigan muvozanatlashgan jarayon izoxorik jarayon deb ataladi. Suvning germetik yopiq idishda isitilishi izoxorik jarayonga misol bo‘la oladi. Isitish jarayonida idishning hajmi amalda o‘zgarmasdan qoladi (agar isitish natijasida idishning bir oz kengayishi hisobga olinmasa) holbuki, idishdagi suvning temperaturasi ortadi va suvning bosimi ko‘tarila boshlaydi.
Termodinamikaviy tizimga atrofidagi muhitdan issiqlik keltirilmaydigan (va atrofdagi muhitga issiqlik berilmaydigan) muvozanatdagi jarayon adiabatik jarayon deb ataladi; bu jarayonda tizim bilan atrofidagi muhit orasida issiqlik almashinuvi bo‘lmaydi. Tizim izolyasiyasining issiqlik o‘tkazuvchanligi qanchalik oz bo‘lsa, jarayon adiabatik jarayonga shunchalik ko‘p yaqinlashadi.
Izotermik jarayonning egri chizig‘i izoterma deb, izobarik jarayonning egri chizig‘i izobara deb, izoxorik jarayonning egri chizig‘i izoxora deb, adiabatik jarayonning egri chizig‘i adiabata deb ataladi.
Keyinchalik biz bir qancha boshqa termodinamikaviy jarayonlar bilan tanishib chiqamiz.
Agar holat parametrlaridan loaqal bittasi o‘zgarsa, u holda tizimning holati o‘zgaradi, ya’ni tizimda termodinamikaviy jarayon sodir bo‘ladi.
Termodinamikaviy tizimda sodir bo‘ladigan barcha jarayonlarni muvozanatdagi va muvozanatdagimas, qaytar va qaytmas jarayonlarga bo‘lish mumkin. Muvozanatdagi jarayon tizimning barcha qismlari bir xil temperaturaga va bir xil bosimga ega ekanligi bilan tavsiflanadi.
Jarayonning o‘tish jarayonida tizimning turli qismlari har xil temperatura, bosim, zichlik va hokazolarga ega bo‘lsa, bunday jarayon muvozanatdagimas jarayon deb ataladi.
Har qanday real jarayon ma’lum darajada muvozanatdagimas holatda bo‘ladi. Bundan keyin «jarayon» deganda biz muvozanatdagi jarayonni tushunamiz.
Termodinamikaning eng muhim tushunchalaridan biri qaytar va qaytmas jarayonlar haqidagi tushunchadir. Termodinamikaviy jarayon termodinamikaviy tizimning uzluksiz o‘zgarib turadigan holatlari to‘plamidan iboratdir.
Tizimning har qanday ikkita holati 1 va 2 oralig‘ida bitta yo‘lning o‘zidan o‘tadigan ikkita jarayonni tasavvur etishi mumkin: holat 1 dan holat 2 ga va aksincha holat 2 dan holat 1 ga; bunday jarayonlar to‘g‘ri va teskari yo‘nalishdagi jarayonlar deb aytiladi.
To‘g‘ri va teskari yo‘nalishdagi jarayon natijasida termodinamikaviy tizim dastlabki holatiga qaytadigan jarayonlar qaytar jarayonlar deb ataladi. To‘g‘ri va teskari yo‘nalishlarda o‘tkazilganda tizim dastlabki holatiga qaytmaydigan jarayonlar qaytmas jarayonlar deb ataladi.
Tajribadan ma’lumki, o‘z-o‘zidan sodir bo‘ladigan barcha tabiiy jarayonlar qaytmas bo‘ladi; tabiatda qaytar jarayonlar bo‘lmaydi.
Tizimda o‘z-o‘zidan sodir bo‘ladigan har qanday jarayon va binobarin, qaytmas jarayon tizimda muvozanat qaror topmaguncha davom etadi.
Tajriba shuni ko‘rsatadiki, muvozanatga erishgan tizim keyinchalik shunday holatda qolaveradi, ya’ni holatini o‘zicha o‘zgartira olmaydi. YUqorida aytib o‘tilganlar asosida quyidagi natijaga kelish qiyin emas: tizim faqat muvozanat holatiga kelmaganiga qadargina ish bajara oladi.