Qərbi Kaspi Universiteti

Azərbaycan Respublikası Təhsil Nazirliyi
Qərbi Kaspi Universiteti

Fakültə - Yüksək texnologiyalar və innotativ mühəndislik məktəbi

İxtisas - Meşə materialları və ağac emalının texnologiya mühəndisliyi
Kurs - 3
Qrup - 229 MMA
Fənn – İstilik texnikası
Tələbə - Əhədzadə Elay
Müəllim – Səlimov İlham
Mövzu – Dönən və dönməyən proseslər.İşlək cismin daxili enerjisi və xarici işi
Bakı- 2022
Tarazlıqdan çıxarılmış yaylı rəqqas və ya riyazi rəqqas sürtünməsiz hərəkət edərsə, ətrafda heç bir dəyişiklik yaratmadan yenidən ilk vəziyyətinə qayıdır.Sürtünmə nəzərə alınmayan bütün mexaniki proseslər dönən proseslərdir.Termodinamik tarazlıq halında gedən proseslər dönəndir. Deməli, prosesin dönən olması üçün onun bütün mərhələlərində termodinamik tarazlıq şərti ödənməlidir.Əks halda kənar cisimlərdə dəyişiklik yaranar.Termodinamik tarazlıq olmadan gedən proses dönməyən prosesdir.
Real proseslər dönməyəndir. Məsələn, rəqqas havada hərəkət etdikdə sürtürmə nəticəsində enerjinin bir hissəsi istilik şəklində itir. Mexaniki enerjinin istiliyə çevrilməsi dönməyən prosesdir. Dönməyən prosesin istiqaməti istilik, enerji, iş baxımından onun əksi olan prosesdən fərqlənir. Başqa misala baxaq.Tutaq ki, ağzı bağlı balonda qaz vardır. Balonun ağzını açdıqda qazın bir hissəsi balondan çıxır, onun çıxması üçün iş görmək tələb olunmur. Lakin həmin qazı yenidən balona doldurmaq üçün iş görmək lazımdır. Bu misallardan görünür ki, bir istiqamətdə gedən proses əks istiqamətdə gedən prosesə ekvivalent deyildir. Belə proseslər dönməyən proseslərdir.
İstilik maşınında da soyuducuya verilən istilikdən başqa sürtünmə və istilikkeçirmə hesabına istiliyin azalması yaranır. Odur ki, istilik maşınının faydalı iş əmsalı Karno siklinin faydalı iş əmsalından kiçik olur.İtki olmadıqda isə bərabərdir.

Buradan


alınır.Burada  - soyuducuya verilən istilik miqdarıdır. Məlumdur ki, soyuducuya verilən istilik miqdarı əks işarə ilə soyuducunun verdiyi istilik miqdarına -  -ə bərabər olacaqdır. Sonuncu düsturda yazsaq,  alarıq

 (6.17)

nisbəti gətirilmiş istilik adlanır. Baxılan prosesi ifadə edən Karno siklini elə elementar proseslərə bölək ki, onun hər birində termodinamik tarazlığın ödəndiyini qəbul etmək mümkün olsun.Onda hər bir elementar prosesdə T=const olacaqdır.Əgər elementar prosesdə alınan istilik miqdarı  olarsa, i-ci elementar proses üçün (6.17) düsturunu aşağıdakı kimi yazaq:


Bu ifadəni tam sikl üzrə cəmləyib limitə keçsək, dairəvi ideal proses üçün alarıq


Bu ifadə göstərir ki, ixtiyari dönən dairəvi prosesdə cismə verilən gətirilmiş istilik miqdarı sıfra bərabərdir. Q sistemin hal funksiyası olmadığından onun elementar dəyişməsi  ilə işarə olunmuşdur (d işarəsi tam differensialı ifadə edir və bu işarə həmin kəmiyyətin hal funksiyası olduğunu göstərir). Lakin Q-nün 1/T-yə hasili tam differensial verir, ona görə də  nisbəti sistemin halını xarakterizə edən funksiyanın tam differensialı adlanır. Bu funksiyanı S ilə işarə etsək, dönən proses üçün  (6.18) alarıq. S hal funksiyası ilə xarakterizə olunan kəmiyyət entropiya adlanır.
(6.18) ifadəsi göstərir ki, cisim qızdıqda onun entropiyası artır, soyuduqda isə - azalır, yəni entropiya prosesin istiqamətini təyin edir.Əgər sistem bir neçə komponentdən ibarətdirsə və termo­di­na­mik tarazlıqdadırsa, onun entropiyası ayrı-ayrı kom­po­nentlərin entropiyaları cəmindən ibarət olur, yəni entropiya hədd-bəhədd toplanan (additiv) kəmiyyətdir. Onun bu xassəsi sistem termodinamik tarazlıqda olmadıqda da öz qüvvəsində qalır.(6.18) düsturundan alınan  (6.19) ifa­dəsi göstərir ki, istilik mübadiləsi olmayan proseslərdə en­tro­pi­ya dəyişmir. Adiabatik prosesdə istilik mübadiləsi olmadığı üçün, orada entropiya dəyişmir. Ona görə də adiabatik proses izoentro­pik proses adlanır.
Sistemin tarazlıq halı entropiyanın böyük qiymətinə uyğun gəlir. Entropiyanın hesablanması göstərir ki, inteqralla­ma­nın nəticəsi yoldan asılı olmayıb sistemin başlanğıc və son halından asılıdır.Dönən Karno siklində entropiyanın dəyişməsi sıfra.bərabər­dir, yəni
.
Yuxarıda entropiyaya verilən tərif əslində termodinamikanın II qanununu ifadə edir. Entropiya elə hal funksiyasıdır ki, onun dəyişməsi statik prosesdə sistemə verilən gətirilmiş istilik miqdarına bərabər olur. Termodinamikanın II qanununu bir və ya bir neçə zərrəciyə tətbiq etmək olmaz, bu ondan irəli gəlir ki, istilik miqdarı, temperatur, entropiya anlayışları kifayət qədər çox sayda molekullardan ibarət sistemlərə aiddir.
Bolsman termodinamikanın II qanununun statistik mənasını açmışdır. Molekulyar-kinetik nəzəriyyəyə görə bu qanunun mahiyyəti aşağıdakından ibarətdir: 
sistemlər ehtimalı az olan haldan ehtimalı çox olan hala keçməyə çalışır. Digər tərəfdən qeyd olunmuşdur ki, qapalı sistemin heç bir halda entropiyası azala bilməz.Dönməyən proseslərdə entropiya artır.Molekulyar-kinetik nəzəriyyə baxımından entropiya sistemin qeyri-nizamlılıq ölçüsii kimi qəbul olunur. Sabit həcradə olan qazı soyutduqda ondan istilik alırıq, eyni zamanda ondan entropiya «alırıq». Qaz soyuyur və onun molekullarının «düzülüşündə» nizamlılıq artır, qeyri-nizamlılıq isə azalır, yəni entropiyası azalır. Böhran temperaturundan aşağı temperaturlarda olan qazı soyudaraq onu mayeyə çevirmək olar. Bu zaman molekulların qeyri-nizamlılığı daha da azalır. Tutaq ki, silindrik qabın həcmi arakəsmə ilə yarıya bölünmüşdür. Onun bir yarısında qaz vardır, digər yarısı isə boşdur. Arakəsməni götürsək qaz qabın həcmini tam dolduracaqdır. Termodinamikanın II qanununa əsasən qaz ona görə qabın həcmini tam doldurur ki, o, ehtimalı kiçik olan haldan ehtimalı böyük olan hala keçir. Entropiya baxımından isə qaz ona verilmiş həcmi o səbəbdən doldurur ki, o, qeyri-nizamlılığını artırmağa çalışır. Beləliklə görürük ki, nizamsızlıq ölçüsü olan entropiya sistemin bu, və ya digər halda olma ehtimalı ilə əlaqəlidir. Göstərdik ki, dönməyən proseslərdə bu kəmiyyətlərin hər ikisi artır.Bu kəmiyyətlərin xassələrinə istinad edərək onlar arasında əlaqə yaratmaq olar.
Bundan əvvəlki paraqrafda qeyd olundu ki, entropiya additiv kəmiyyətdir.

Bu hallann ayrı-ayrılıqda termodinamik ehtimalları, uyğun olaraq  və  olarsa, bu iki halın eyni zamanda mövcud olmasının termodinamik ehtimalı (asılı olmayan hadisələrin eyni zamanda baş verməsi ehtimalı ayrı-ayrı hadisələrin ehtimalları hasilinə bərabərdir)

olar. Buradan görünür ki, entropiyaların cəmi termo­dina­mik ehtimalların hasilinə uyğun gəlir. Bolsman bu uyğunluğu aşa­ğıdakı kimi ifadə etmişdir: qazın entropiyası onun termo­dina­mik ehtimalı ilə diiz mütənasibdir və aşağıdakı düsturla verilir:

Termodinamik ehtimal sistemin xaotikliyi artdıqca böyüyür, sistemdəki qazın xaotik paylanma variantlarının sayı çox böyük olduğundan termodinamik ehtimal da çox böyük qiymət alır. Kristal cisimlər üçün aşağı temperaturlarda bu qiymət az olur. Mütləq sıfırda termodinamik ehtimal vahidə bərabər olur, yəni  olduqda  olur və yuxarıdakı düstura görə entropiya sıfra bərabər olur.
Termodinamik sistemin daxili enerjisini dəyişmək üçün ya sistemin molekullarının istilik hərəkətinin orta kinetik enerjisini, ya onların qarşılıqlı təsir potensial enerjisini, yaxud da onların hər iki enerjilərini birlikdə dəyişmək lazımdır. Çoxsaylı təcrübələrdən müəyyən edilmişdir ki, bunu iki üsulla həyata keçirmək olur: istilikvermə və işgörmə
● Sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi iki üsulla — müəyyən Q istilik miqdarı verilməklə və sistem üzərində A işi görülməklə baş verir.
ΔU = Q + A. (7.3)
Əgər sistemin daxili enerjisi yalnrz istilik mübadiləsi nəticəsində dəyişirsə, bu halda onun daxili enerjisi sistemə verilən (və ya sistemin verdiyi) istilik miqdarına bərabər olur. Məsələn, cisim qızarkən və soyuyarkən onun daxili enerjisinin dəyişməsi belə təyin edilir:
ΔU = Q = cm(T₂ - T₁) = cmΔT (7.4)
Bərk cismin əriməsi və ya mayenin kristallaşması prosesində onun daxili enerjisinin dəyişməsi cismin molekullarının qarşılıqlı təsir potensial enerjiləri hesabına baş verir. Ona görə də daxili enerjinin dəyişməsi ədədi qiymətcə ərimə (kristallaşma) istiliyinə bərabər olur:
ΔU = Q_ər = ±λm. (7.5)
Burada λ - xüsusi ərimə istiliyidir.
Buxarlanma və kondensasiya prosesləri zamanı sərf edilən istilik miqdarı da cismin daxili enerjisinin dəyişməsinə bərabərdir:
ΔU = Q_bux = ±Lm. (7.6)
Burada L - xüsusi buxarlanma istiliyidir.
Termodinamik sistemdə daxili enerjinin dəyişməsi prosesin formasından deyil, onun başlanğıc və son halından asılıdır.