mavzu: ochiq tizimlar termodinamikasi asoslari
Klassik mexanikaning qo’llanish
Yüklə 23,97 Kb.
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- Plank doimiysi.
|
Klassik mexanikaning qo’llanish
chegarasi Klassik(yopiq tizim) termodinamikaning qo’llanish chegarasi Klassik mexanikada ixtiyoriy vaqtda harakatdagi zarralarning holati Klassik termodinamikada muvozanatli ya’ni yopiq sistemadagi termodinamik 2
vektori
berilgan bo’ladi, tezlik bilan bir qatorda jism impulsi p=m dan foydalanish mumkin. Ammo kvant mexanikasida harakatdagi zarrani kuzatilayotgan vaqtdagi aniq koordinatalari va
orqali tavsiflash mumkin emas. Ixtiyoriy olingan bir vaqtda holat koordinatasi qancha kichik
aniqlansa, uning impulsini aniqlashdagi xatolik
Demak, bir
bu
kattalikning juda katta
baholash mumkin emas.
mexanikasi bu xatoliklar orasida
munosabatga Geyzenbergning noaniqlik prinsipi deb aytiladi. Bu munosabat bir vaqtning o’zida koordinata va tezlikning juda aniq o’lchash chegarasini, qurollarni va o’lchash usullarini mukammallashtirish orqali bu noaniqlikni o’zgartirish mumkin emasligini ko’rsatadi. Bundan zarraning oniy holatini ifodalovchi koordinata va tezlikni absolyut aniqlikda o’lchash mumkin emasligi kelib chiqadi. Bu
noaniqligi uchun quyidagi shart bajariladi: x m h (2) Elementar zarralarning xossalari klassik mexanikadagi moddiy nuqta xossalaridan umuman farqlidir. Shuning uchun klassik mexanika tasavvurlaridan foydalanish chegaralarini noaniqlik prinsipi belgilaydi. jarayonlar o’rganiladi. Agar yopiq sistemada yuz berayotgan jarayon qaytar bo’lsa bu tizim entropiyasi o’zgarmaydi, qaytmas jarayon yuz bersa tizim entropiyasi uzluksiz ravishda orta boradi, ya’ni: T Q S
Ammo tabiatda va texnikada real jarayonlar va holatlar muvozanatsiz hisoblanadi. Ko’pgina sistemalar esa ochiq sistemalardir. Bu jarayonlar va sistemalar nomuvozatli tizimlar termodinamikasi qonunlariga bo’ysunadi. Muvozanatli termodinamikada eng asosiy holat muvozanatli holat bo’lgani kabi nomuvozanatli termodinamikada asosiy rolni statsionar holat o’ynaydi. Statsionar holatda sistemada yuz beradigan qaytmas jarayonlar (diffuziya, issiqlik o’tkazuvchanlik va boshqalar) entropiyani ortirishiga qaramay, sistema entropiyasi o’zgarishsiz qoladi. Bu qarama- qarshilikni quyidagicha izohlash mumkin. Sistema entropiyasi o’zgarishi: ∆S=∆S i + ∆S e (2) Bu yerda ∆S i - sistemadagi qaytmas jarayonlar bilan bog’liq bo’lgan entropiyaning o’zgarishi; ∆S e - sistemani tashqi muhit (sistema orqali o’tuvchi oqimlar) bilan ta’sirlashuvi tufayli yuzaga kelgan entropiyaning o’zgarishi. Demak, ochiq tizim yopiq tizimdan atrof-muhit bilan energiya va modda almashinuviga bog’liq bo’lgan e S had bilan farqlanar ekan. Jarayonlarning qaytmasligi ∆S i >0, holatning statsionarligi esa ∆S=0 ga olib keladi; demak, ∆S e =∆S- ∆S i <0 bo’ladi. 3
mikrozarrachalar harakatini tushuntirishda qo’llab bo’lmaydi. Bu sistemaga kirayotgan mahsulot (modda va energiya) entropiyasi undan chiqayotgan mahsulot entropiyasidan kichik ekanligini anglatadi. Yopiq tizim entropiyasi Klauzius teoremasiga ko’ra, doimo maksimumga intiladi, ochiq tizim entropiyasi esa Prigojin prinspi asosida minumumga intiladi. Jonli sistemalarning rivojlanish yo’nalishini va ulardagi termodinamik jarayonlarni tushuntirish uchun ochiq sistemalar termodinamikasini yaratish, zaruriyati tug’uldi. Bu vazifani bajargani uchun I.Prigojin 1977 yili, P.Onzager esa 1966 yili Nobel mukofatiga sazovar bo’ldilar. Ular yaratgan ochiq sistemalar termodinamikasi atrof-muhit bilan doimiy ravishda energiya, massa, impuls almashinuvida bo’ladi. Bunday tizimda sistema holatini ifodalovchi termodinamik parametrlar (temperatura, bosim) endi butun sistemani ifodalay olmaydi, chunki bu parametrlar tizimning turli xil nuqtalarida turlicha, hamda vaqt o’tishi bilan o’zgarib turadi: P=P(x, y, z, t), T=T(x, y, z, t) (2) Agar ochiq termodinamik tizmlarda termodinamik parametrlar muvozanat holatidan og’sa, unda modda va energiya oqimi vujudga kelib, sistemaning entropiyasi yoki tartibsizligi osha boradi. Bunda entropiyaning o’zgarishi ikki tashkil etuvchidan iborat bo’ladi: i e S S S
(3)
e S - atrof-muhit bilan energiya va modda almashinuviga bog’liq bo’lgan entropiyaning o’zgarishi; i S - tizim ichidagi o’zgarishlar hisobiga entropiyaning o’zgarishi. Shuni e’tiborga olish lozimki, klassik termodinamika qonunlarini ham nomuvozanatli termodinamika qonunlari ham masshtab nuqtai-nazaridan chegaraga ega bo’lib, ularni o’lchamlari molekula o’lchamlari bilan yaqin bo’lgan mikrotizimlar uchun ham, asosiy rolni gravitatsion kuchlar o’ynaydigan galaktika o’lchamlariga yaqin bo’lgan tizimlar uchun qo’llash mumkin emas. Biz makrofizik hodisalardan mikrofizik hodisalarga o’tganimizda ba’zi fizik tushunchalarda va qonunlarda chuqur sifat o’zgarishlar yuz beradi. Mikrotizimlarda ish va issiqlik orasidagi farq yo’qolib ketadi, bunday tizimlar uchun qaytar va qaytmas termodinamik jarayonlar hamda entropiya haqidagi xulosalarimiz o’zining fizik 4
jarayonlarga o’tganimizda ham ana shunga o’xshash ahvol yuzaga keladi. Biologik obyektlarni ochiq termodinamik sistemalar, ularning holatini esa statsionar holat deb hisoblash mumkin. Ular atrof-muhit bilan modda, maydon, energiya va axborot almashinuvida bo’ladi. Umumiy holda aytilganda, tirik organizm statsionar holatda bo’lmaydigan rivojlanuvchi sistemadir. Ammo odatda qandayadir uncha katta bo’lmagan vaqt oralig’ida biologik sistemalar holatini statsionar holat deb qabul qilish mumkin va bunda yuqoridagi keltirilgan (∆S=0, Yüklə 23,97 Kb. Dostları ilə paylaş:
|