Aylanma jarayonlar

AYLANMA JARAYONLAR. KARNO SIKLI

Termodinamikaning ikkinchi bosh qonuni 1824 yilda S. Karno tomonidan ochilgan va Karno sikli bilan bog’langan. Shunga ko’ra, bu sikl amaliy hamda tarixiy ahamiyatga egadir. Karno siklida, o’z – o’zicha bormaydigan jarayonlarning borishi uchun ularni o’z – o’zicha boruvchi jarayon bilan qo’shib birgalikda olib borish kerakligi yaqqol ko’rsatilgan. Karno siklida, o’z – o’zicha bormaydigan – issiqlikni ishga aylanish jarayoni o’z – o’zicha boruvchi jarayonni issiqlikning issiq jismdan sovuq jismga o’z – o’zicha o’tish jarayoni bilan qo’shib birgalikda olib borganda amalga oshishi mumkinligi ko’rsatilgan. Shu bilan birga texnikada amaliy ahamiyatga ega bo’lgan foydali ish koeffitsienti () ning nimalarga bog’liqligi va uni oshirish usullari ko’rsatilgan.

Karno sikli Т₁ – temperaturali issiqlik manbai va Т₂ – temperaturali sovutkich rezervuaridan iborat. Ular juda katta hajmda bo’lib, isitgichdan issiqlik olinganda va sovutgichga issiqlik berilganda, ularning temperaturasi deyarli o’zgarmaydi. Hamma jarayonlar kvazistatik muvozanat holatidan cheksiz kichik farq qiladigan holatda bosqichlab olib boriladi. Bular esa hamma jarayonni termodinamik qaytar ravishda olib borishni ta‘min qiladi. Karno sikli aylanma jarayon bo’lib, jarayondan so’ng sistema va tashqi muhit o’zining oldingi holatiga qaytadi. Ikki rezervuar o’rtasida ishchi jism – ideal gaz o’rnatilgan, gaz kengaygan – qislganda porshen ideal holatda harakat qiladi. Karno sikli V.2 – rasmda tasvirlangan

 V. 2 – rasm. Karno sikli.

Karno siklida ish bajarish siklik, ya‘ni aylanma jarayon natijasida amalga oshiriladi. Bu sikl birin – ketin boradigan to’rta qaytar jarayondan iborat:

а) gazning izotermik kengayishi – АВ izotermasi;

b) gazning adiabatik kengayib, sovishi – ВС adiabatasi;

v) gazning izotermik siqilishi – СД izotermasi;

d) gazning adiabatik siqilib, isishi – ДК adiabatasi.

ENTROPIYA

Agar Karno sikli bir qancha kichik sikllardan tashkil topgan deb faraz qilinsa, bunda siklning sovutkichi ikkinchi siklning issiqlik manbai bo’lib, bu manba olgan issiqlikning hammasini ikkinchi siklga bersa, ikkinchi siklning sovutgichi uchinchi siklning issiqlik manbai bo’ladi va hokazo, u holda tenglama quyidagicha yoziladi:



yoki  (V.1)

yoki 

bu yerda  - ishorasi yopiq kontur bo’yicha olingan integralni ifodalaydi. Matematik nazariyaga muvofiq agar yopiq kontur bo’yicha olingan integral nolga teng bo’lsa shunday bir funksiya borki uning to’la differensiali integral ostidagi ifodaga teng bo’ladi. Bu funksiya S bilan belgilanadi. Bu funksiyani Klauzius entropiya deb atagan. S ning to’la differensiali

 bo’ladi (V.2)

Entropiya qiymati J/k mol · grad bilan ifodalanadi.

Entropiya ham, huddi sistemaning ichki energiyasi singari sistemaning holat funksiyasi (to’liq funksiya) bo’lib, uning o’zgarishi faqat sistemaning dastlabki va oxirgi holatiga bog’liq jarayonning yo’liga bog’liq emas. SHunga ko’ra, sistema bir holatdan ikkinchi holatga kelsa, entropiyaning o’zgarishi



bilan ifodalanadi. 1909 yilda yunon matematiki Karateodor entropiyaning haqiqatda ham mavjudligini isbotladi va termodinamikaning ikkinchi bosh qonuni hech qanday farqsiz matematik usullar bilan ta‘riflanadi.

Entropiya moddaning miqdoriga bog’liq, demak, ekstensiv miqdordir. Entropiya additiv (yig’indi) miqdordir, ya‘ni sistema entropiyasi uni tashkil etgan tarkibiy qismlar entropiyasi yig’indisiga teng, uning o’zgarishi esa ayrim bo’laklar entropiyasi o’zgarishi yig’indisiga teng; murakkab jaroyon entropiyasining o’zgarishi jaroyonni tashkil etuvchi ayrim jaroyonlar entropiyalarining o’zgarishlari yig’indisiga teng.