Termodinamikanin I qanunu. I qanunun müXTƏLİf prosesləRƏ TƏTBİQİ

dU = Q - A (4)

Onda sonlu proses üçün yaza bilərik:

(5)

Əgər dairəvi prosesə qayıtmış olsaq, onda (1) tənliyinə əsasən alırıq ki:

(6)

Beləliklə, dU kəmiyyəti müəyyən hal funksiyasının tam differensialıdır. Sistem öz ilkin vəziyyətinə qayıtdıqda bu funksiya öz başlanğıc qiymətini alır. (4) və (5) tənlikləri ilə təyin olunan U hal funksiyası sistemin daxili enerjisi adlanır. (5) tənliyi aşağıdakı kimi də yazıla bilər:

U₂ – U₁ = U = Q – A (7)

burada U₁ və U₂ – uyğun olaraq sistemin 1 və 2 hallarındakı daxili enerjiləridir.

(4) və (7) tənliklərini aşağıdakı kimi də yazmaq olar:

Q = dU + A (8)

Q = U + A (9)

(4) və (8) tənlikləri elementar proseslər üçün, (5), (7) və (9) tənlikləri isə sonlu proseslər üçün termodinamikanın I qanununun riyazi ifadələridir. (4) və (6) tənliklərindən termodinamikanın I qanununun ən mühüm ifadəsi alınır:

- termodinamik sistemin daxili enerjisi onun halının birqiymətli kəsilməz və sonlu funksiyasıdır.

(8) və (9) tənliklərindən I qanunun daha bir ifadəsi alınır.

- sistemə verilən istilik sistemin daxili enerjisinin artmasına və sistemin gördüyü işə sərf olunur.

(4) və (7) tənliklərindən isə bu qanunun başqa bir ifadəsi alınır:

- sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi sistemə verilən istilik miqdarı ilə sistemin xarici qüvvələrə qarşı gördüyü işin fərqinə bərabərdir.

Termodinamikanın I qanununun bir ifadəsi də (6) tənliyindən alınır.

- I növ daimi işləyən mühərrik (I növ perpetuum mobile), yəni ekvivalent miqdarda enerji sərf etmədən iş görə bilən mühərrik yaratmaq mümkün deyildir.

Bu ifadə aşağıdakı mühakimələrdən alınır: əgər dairəvi proses zamanı sistemin daxili enerjisi artmış olsaydı, onda dairəvi prosesin təkrar edilməsi sistemdə enerjinin toplanmasına səbəb olardı. Bu isə toplanmış enerjini işə çevirməyə imkan verərdi, yəni iş istilik hesabına deyil, heç nədən alınmış olardı. Bu isə enerjinin saxlanması və çevrilməsi qanununa ziddir.

(5) tənliyindən də termodinamikanın I qanununun ifadəsi alınır. İzolə olunmuş sistemdə Q=0 və A=0 olduğundan, bu sistemdə gedən istənilən prosesdə və U=const olur, başqa sözlə izolə olunmuş sistemin daxili enerjisi sabitdir.

Termodinamikanın I qanununun bu ifadəsi konkret şəraitlərə və sonlu sistemlərə enerjinin saxlanması qanununun tətbiqinin miqdarı ifadəsidir, bu qanuna görə enerji heçdən yaranmır və məhv olmur.

Termodinamikanın I qanununu çox vaxt aşağıdakı kimi ifadə edirlər:

Q = dU + PdV + A^ (10)

burada PdV – sistemin xarici təzyiqə qarşı gördüyü elementar genişlənmə işi; A^ – isə həcmin dəyişməməsi ilə əlaqədar olan bütün növ işlərdir. A^ – faydalı iş adlanır. Kimyəvi termodinamika üçün kimyəvi reaksiyalar hesabına alınan iş ən əhəmiyyətli işdir. Məsələn, qalvanik elementdə alınan iş faydalı işdir. Qalvanik element işlədikdə kimyəvi enerji elektrik enerjisinə çevrilir, ondan isə müxtəlif məqsədlər üçün istifadə olunur.