19
Termodinamikanın I qanunu və onun müxtəlif
proseslərə tətbiqi.
Gündəlik həyatda görürük ki, enerji heçdən yaranmır və yox olmur.
Ekvivalent miqdarda bir növdən digər növə çevrilir. Bu enerjinin
saxlanması qanunudur. Termodinamikanın I qanununda daxili enerji
anlayışı mühüm rol oynayır.
Təbiətin fundamental qanunlarından biri olan
enerjinin saxlanması qanununa görə, qapalı sistemin tam enerjisi (mexaniki
və daxili enerji) qapalı sistem daxilində baş verən bütün proseslərdə sabit
qalır: E + U = const
İstilik proseslərində enerjinin saxlanması qanunu termodinamikanın
birinci qanunundan ibarətdir:
● Termodinamik sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi bu sistemə verilən istilik
miqdarı ilə xarici qüvvələrin sistem üzərində gördüyü işin cəminə bərabərdir.
ΔU = Q + A
Qapalı və izolə edilmiş sistem üzərində xarici qüvvələr iş görmür (A = 0)
və o, ətrafdakı cisimlərlə istilik mübadiləsində olmur (Q = 0). Belə halda
termodinamikanın birinci qanununa görə, qapalı və izolə edilmiş sistemin
daxili enerjisi dəyişmir:
ΔU = U
2
− U
1
= 0 → U
2
= U
1
Sistemin xarici qüvvələr üzərində gördüyü iş əks işarə ilə xarici
qüvvələrin sistem üzərində gördüyü işə bərabər olduğundan (A = −A' )
termodinamikanın
birinci
qanunu
belə
də
ifadə
edilə
bilər:
● Termodinamik sistemə verilən istilik miqdarı onun daxili enerjisinin
dəyişməsinə və sistemin xarici qüvvələr üzərində gördüyü işə sərf olunur:
Q = ΔU + A'
Enerjinin saxlanması qanunu kəşf ediləndən sonra məlum oldu
ki, birinci
növ
daimi
mühərrik yaratmaq
mümkün
deyildir:
● Birinci növ daimi mühərrik (perpetuum mobile I) - bir dəfə işə salınan və kənar
mənbədən enerji almadan daim işləyən mühərrikdir.
Q = 0 və ΔU = 0 olarsa, A'= 0 olur və “daimi
mühərrik” işləmir.
Termodinamikanın I qanununu müxtəlif proseslərə tətbiq edək:
a) T=const. İzotermik proseslər. Əgər sistemdəki işçi cisim ideal qazdırsa,
ideal qazın daxili enerjisi təzyiq və həcmdən asılı olmayıb, yalnız
temperaturun funksiyasıdır.
Bu prosesdə sistemin temperaturu sabit
olduğundan onun daxili enerjisi də sabit qalır, daxili enerjinin dəyişməsi
isə sıfıra bərabər olur: U = const → ΔU = 0.
Q = A' Q = −A.
20
● İzotermik prosesdə sistemə verilən istilik miqdarı tamamilə işin görülməsinə sərf
olunur.
b)İzoxor proses (m = const, V = const). Bu prosesdə həcm sabit olduğundan
ifadəsinə əsasən iş görülmür (A = 0, A'= 0). Termodinamikanın birinci
qanununa əsasən: Q = ΔU
İzoxor proseslərdə götürülən iş sıfra bərabərdir
.
c) P=const. İzobar proses üçün termodinamikanın I qanununu aşağıdakı
kimi yazarıq: Qp= ΔU+pΔV
və ya Qp= U
2
–U
1
+P(V
2
-V
1
)=U
2
-PV
2
–(U
2
+PV
1
)= H
2
-H
1
=ΔH
U - hal funksiyasıdır, hal parametrlərinin hasili olan PV də hal
funksiyasıdır.
d) Adiabatik elə proseslərə deyilir ki, onun gedişində ətraf mühitlə
(cisimlərlə) istilik mübadiləsi baş vermir. Aşağdakı 3 halda adiabatik
proses əldə etmək olar.
Adiabatik proses üçün termodinamikanın I- ci qanunu belə şəkildə
yazılır: dQ= dU+ dA= 0
m=const, Q=0
Bu prosesdə sistem kənar cisimlərlə istilik mübadiləsində olmadığından
termodinamikanın birinci qanunu belə yazılır:
= -A
1
və ya = A
|