8-ma’ruza mashg`uloti Mavzu: Termodinamika qonunlari. Reja: Erkinlik darajasi bo’yicha energiya taqsimoti

6-rasm. Sovutgich mashinasining tuzilishi
Termodinamik tizim sikl davomida temperaturasi past bo‘lgan termostatdan (T₂) Q₂ issiqlik miqdori oladi va temperaturasi yuqori bo‘lgan termostatga (T₁) Q₁ issiqlik miqdorini uzatadi.

shuning uchun bajarilgan ish manfiy hisoblanadi
,
yoki
Temperaturasi yuqori bo‘lgan termostatga (T₁) berilgan Q₁ issiqlik miqdori temperaturasi past bo‘lgan termostatdan (T₂) olingan Q₂ issiqlik miqdoridan tizim ustidan tashqi kuchlar bajarilgan A ish qiymatiga kattadir.
Tizim aylanma jarayon natijasida o‘zining boshlang‘ich holatiga qaytadi va tizimning ichki energiyasi o‘zgarmaydi
, ,
Odatda, aylanma jarayon vaqtida tizim tashqaridan issiqlik miqdorini olishi va unga uzatishi mumkin, shuning uchun
Q = Q₁ – Q₂
bu yerda Q₁ – tizimning olgan issiqlik miqdori, Q₂ – tashqariga uzatgan issiqlik miqdori. Shu sababli, aylanma jarayon uchun foydali ish koeffitsienti quyidagicha aniqlanadi:
,
Termodinamik jarayon agarda, avval to‘g‘ri siklda va keyin teskari siklda sodir bo‘lsa, u o‘z holatiga qaytuvchi jarayon deb hisoblanadi.Chunki bu holda atrof - muhit va qaralayotgan tizimda ortiqcha o‘zgarishlar sodir bo‘lmaydi. Shu sharoitga ega bo‘lmagan barcha jarayonlar qaytmas jarayonlar deb hisoblanadi.Istalgan muvozanatdagi jarayon qaytar jarayondir, chunki tizimda sodir bo‘ladigan muvozanatli jarayon uchun u to‘g‘ri yoki teskari yo‘nalishda o‘tishi muhim emas.
6. Termodinamikaning ikkinchi qonuni. Entropiya.
Ishchi jism R₁ bosim va T₁ temperatura bilan tavsiflanadigan 1 - boshlang‘ich holatdan, ketma - ket sodir bo‘ladigan izotermik va adiabatik jarayonlar orqali 3-holatga o‘tadi va T₂ - sovutgich temperaturasiga ega bo‘ladi. Ishchi jismning holatini bunday o‘zgarishi isitgichdan olingan Q₁ issiqlik miqdori hisobiga amalga oshadi. Ishchi jismning 3 - holatdan 1 - boshlang‘ich holatga qaytib o‘tishi yana izotermik va adiabatik siqilish hisobiga amalga oshadi. Holatning bu o‘zgarishida ajralib chiqqan Q₂ issiqlik miqdori Q₁ issiqlik miqdori qiymatidan kichikdir: Q₂ Q₁
Shunday qilib, ishchi jismning 1 - holatdan 3 - holatga va 3 – holatdan 1 – holatga o‘tishdagi qaytar jarayonda ajralib chiqqan va yutilgan issiqlik bir xil miqdorda emas ekan. Buning sababi, 1 - holatdan 2 - holatga ikki xil yo‘l bilan o‘tilganidadir, ya’ni, 1 - holatdan 3 - holatga o‘tish jarayoni katta bosim ostida kengayish, 3 - holatdan 1 - holatga o‘tish jarayoni esa, kichik bosim ostida siqilishi hisobiga amalga oshganligidadir. Bundan juda muhim xulosaga kelish mumkin: ishchi jismga uzatilgan yoki undan olingan issiqlik miqdori uning boshlang‘ich yoki oxirgi holatiga bog‘liq bo‘lmay, holatlarni o‘zgarish jarayonining ko‘rinishiga bog‘liqdir. Boshqacha qilib aytganda, Q issiqlik mikdori, ichki energiyaga o‘xshash, jism holatining funktsiyasi emas. Bu xulosa, termodinamikaning birinchi qonuni ifodasidan ham ko‘rinib turibdi:
Jismning dA – bajargan ishi (yoki uning ustidan bajarilgan ish) uni qanday amalga oshirilganiga bog‘liqdir. dU – ichki energiyaning o‘zgarishi esa, holatning qanday o‘zgarishiga bog‘liq emas.
Jismga T₁ temperaturali isitgichdan uzatilgan Q₁ issiqlik miqdori, T₂ temperaturali sovutgichga berilgan Q₂ issiqlik miqdoriga teng emas, ammo bu issiqlik miqdorlarning holatlar temperaturalariga nisbatlari, miqdor jihatdan bir-birlariga tengdir:
Bu - nisbatni ba’zan keltirilgan (tartibga solingan) issiqlik miqdor ideb ataladi.Jarayonning cheksiz kichik qismida jismga uzatilgan keltirilgan issiqlik miqdori ga tengdir. Istalgan qaytar aylanma jarayonlarda natijaviy keltirilgan issiqlik miqdori nolga tengdir:
Bu yopiq konturdan olingan integralning nolga teng bo‘lishi, integral ostidagi ifodani qandaydir funktsiyaning to‘la diferentsialiekanligini bildiradi
,
Bu yerda S – funktsiya holat funktsiyasi yoki entropiya deb ataladi.