Термодинамиканын закондору

Термодинамиканын 1-башталышы − энергиянын сакталуу жана айлануу законунун жалпы түрдө берилген термодинамикалык аныктамасы: Q = ΔU+A.

Системага берилген жылуулук саны (Q) анын ички энергиясын өзгөртүүгө (ΔU) жана жумуш (А) аткарууга сарп кылынат, б. а. башка системалардан ушул системага же ушул системадан башка системаларга жалпы учурда, энергия, жумуш жана жылуулук саны түрүндө берилет. Ички энергия (U) системанын абалынан функция, б. а. U система абалын өзгөртүү жолуна көзкаранды эмес. Ал эми Q жана A чоңдуктары тескерисинче система абалын өзгөртүү жолуна көзкаранды. Адатта Термодинамиканын 1-башталышына төмөнкүчө аныктама берилет: 1-түрдөгү түбөлүк кыймылдаткычтын, б. а. өзүнүн ички энергиясынын гана эсебинен “түбөлүк “ жумуш аткара турган машинанын болушу мүмкүн эмес.

Тапшырма: Термодинамиканын 1-законунун изопроцесстерде колдонулушундагы учурларды белгилегиле

Термодинамиканын 1-башталышы − энергиянын сакталуу жана айлануу законунун жалпы түрдө берилген термодинамикалык аныктамасы: Q = ΔU+A.

Системага берилген жылуулук саны (Q) анын ички энергиясын өзгөртүүгө (ΔU) жана жумуш (А) аткарууга сарп кылынат, б. а. башка системалардан ушул системага же ушул системадан башка системаларга жалпы учурда, энергия, жумуш жана жылуулук саны түрүндө берилет. Ички энергия (U) системанын абалынан функция, б. а. U система абалын өзгөртүү жолуна көзкаранды эмес. Ал эми Q жана A чоңдуктары тескерисинче система абалын өзгөртүү жолуна көзкаранды. Адатта Термодинамиканын 1-башталышына төмөнкүчө аныктама берилет: 1-түрдөгү түбөлүк кыймылдаткычтын, б. а. өзүнүн ички энергиясынын гана эсебинен “түбөлүк “ жумуш аткара турган машинанын болушу мүмкүн эмес.

Тапшырма: Термодинамиканын 1-законунун адиабаттык процесстеги колдонулуш учурларын белгилегиле

Термодинамиканын 2-башталышы ⎯ термодинамиканын негизги закондорунун бири; жаратылыштагы энергиянын бардык түрлөрү өзүнөн өзү жылуулук энергиясына айланарын, ал эми жылуулук энергиясы башка энергияга өзүнөн өзү айлана албастыгын көрсөтөт.

Ошентип жаратылыштагы ар кандай процесстер багытка ээ. Жылуулук энергиясы системаны түзгөн бөлүкчөлөрдүн башаламан кыймылдарынын бардык түрүнүн кинетикалык энергияларынын суммасын түзөт, б. а. жылуулук − бул башаламандык. Энергиянын бардык башка түрлөрү − багытталган кыймылдын энергиясы, б. а. иреттүүлүк. Системанын багытталган иреттүү кыймылы (мис., механикалык же электр кыймылы) дайыма башаламан кыймылга (жылуулукка) өзүнөн өзү эле айланат. Бирок тышкы таасирсиз башаламандык иреттүүлүккө өтпөйт. Ошентип макросистемада жылуулук жумушка аргасыздан айланат. Бул айлануу эч качан өзүнөн өзү аткарылбайт.

Термодинамиканын 2-башталышына төмөнкүдөй да аныктамалар берилет: 1) 2-түрдөгү түбөлүк кыймылдаткыч болушу мүмкүн эмес (В.Оствальд). Бул аныктама машинанын пайдалуу аракет коэффициентинин (η)η=(Q1–Q2)⁄Q1 формуласын талдоодон келип чыккан. Мында Q1 жана Q2 ысыткычка жана муздаткычка берилген жылуулук сандары. Q2=0 болгондо, б. а. муздаткычсыз жылуулук жумушка айланбайт. Муздаткычсыз машина түбөлүк кыймылдаткыч болуп калмак. 2) Жылуулук өзүнөн өзү ысык нерседен муздак нерсеге гана өтө алат (Р.Клаузиус). Эгерде жылуулук муздак нерседен ысык нерсеге өтө алса, анда жылуулук машинасындагы муздаткычты ысыткыч менен туташтыруудан 2-түрдөгү түбөлүк кыймылдаткычты алууга болор эле. 3) Бирден-бир натыйжасы жылуулукту жумушка айландыруу процессин ишке ашыруу мүмкүн эмес (У.Томсон, М.Планк). Бул аныктамадан жылуулукту жумушка айландыруу процесси дагы башка процесстер жана айлана-чөйрөдөгү өзгөрүүлөр менен дайыма улантыла тургандыгы келип чыгат, мис., муздаткычтын ысышы (Q2≠0) менен улантылат. Ошентип Термодинамиканын 2-башталышы көрсөткөндөй, ар кандай машина − материя кыймылынын бир түрүн экинчисине айландыруучу система. Термодинамиканын 2-башталышы ушул айландырууну илимий түрдө ишке ашырат.

Тапшырма: Төмөндөгү туура ырастоолорду белгилегиле

Жылуулук кыймылдаткычы - жылуулук энергиясын механикалык жумушка айландыруучу курал. Жылуулук кыймылдаткычы табигый энергетикалык ресурстарды химиялык же ядролук күйүүчү отун катары пайдаланат. Жылуулук кыймылдаткычы термодинамикалык п. а. к. аркылуу аныкталат. Жумушчу термодинамикалык процесстерди аткаруучу машиналардын түрү боюнча жылуулук кыймылдаткычы поршендүү, ротордуу жана реактивдүү кыймылдаткычтар болуп бөлүнөт. Ошондой эле аралашкан түрлөрү дагы колдонулат, мисалы, турборе активдүү жана Ванкель кыймылдаткычтары. Жылуулук кыймылдаткычы ысытуучу жылуулукту алып келүү ыкмасы боюнча ичинен жана тышынан күйүүчү кыймылдаткычтар болуп да бөлүнөт. Ичинен күйүүчү кыймылдаткычта күйүүчү майдын күйүү процесси жана андан чыккан жылуулуктун механикалык жумушка айланышы бир эле жумушчу көңдөйдө (цилиндрде) жүрөт; ал эми сыртынан күйүүчү кыймылдаткычта бул процесстер тышта, атайын түзүлүштө ишке ашырылат (мисалы, Стирлинг кыймылдаткычы, буу машинасы). Жылуулук кыймылдаткычынын чыныгы жумушу,башкача айтканда натыйжалуу п. а. к. анын чыгуучу валындагы механикалык жумуштун жалпы жылуулук кубатына болгон катышы. Жылуулук кыймылдаткычынын натыйжалуу п. а. к. 0,10,6 чегинде өзгөрүп турат.

Тапшырма: жогорудагы тексти окуп чыгып, туура ырастоолорду белгилегиле

Беттик тартылуу - туруктуу температурада эки фазанын (мисалы, суюктук жана аба) бөлүнгөн чегинде беттик аянтты бир бирдикке чоңойтууга сарпталган жумуш чоңдугу менен аныкталуучу термодинамикалык мүнөздөмө. Суюктук бетинин аянтын чоңойтуу үчүн сарп кылынган жумуш негизинен молекуланын өз ара аракеттешүү күчүн жеңип, молекулалар суюктуктун ички катмарынан бетине өтөт. Суюктуктун ички катмарындагы молекулаларга караганда бетиндеги молекуланын потенциалдык энергиясы чоң. Суюктуктун беттик тартылуусу (беттик тартылуу коэффициенти) анын бетин чектеп турган контурдун узундук бирдигине аракет эткен күчтүн чоңдугуна барабар. Анын күчү дайыма суюктук бетине жүргүзүлгөн жаныма боюнча таасир этет. Эгерде суюктукка сырттан күч таасир этпегенде беттик тартылуунун негизинде суюктук бети кичине аянттуу шар формасын алат. Себеби суюктуктун ички катмарындагы молекулаларга караганда ачык бетиндеги молекулалардын өз ара тартылуу күчү аз болот.

Нымдоо – суюктуктун катуу нерсе же башка суюктуктар менен тийишкен чегиндеги кубулуш. Суюктуктун берилген нерсени нымдоосу же нымдабоосу суюктук менен катуу нерсенин молекулаларынын ортосундагы өз ара тартышуу күчтөрүнө көз каранды. Эгерде суюктуктун молекулаларынын өз ара тартышуу күчү суюктук менен катуу нерсенин молекулаларынын ортосундагы өз ара тартышуу күчүнөн кичине болсо, суюктук катуу нерсени нымдайт. Термодинамикалык көз караш боюнча нымдоонун чени катары чектик бурч (и) кабыл алынган. Катуу нерсеге тамчылатылган суюктук анын бети боюнча жайылат жана бир аз убакыттан кийин тең салмактуулукка келет, токтойт.

Тапшырма: жогорудагы тексти окуп чыгып, темага байланыштуу туура ырастоолорду белгилегиле

Капиллярдык кубулуш – ичке түтүкчөдөгү (капиллярдагы) суюктуктардын деңгээлинин жоон түтүкчөдөгү деңгээлге салыштырганда жогору же төмөн болушу. Капиллярдык кубулушту биринчи жолу 1561-жылы Леонардо да Винчи ачкан. Диаметри 1 ммге жакын же андан кичине түтүкчөлөр капилляр деп аталат. Эгер суюктук капилляр бетин нымдаса, анда ал кең идиштеги деңгээлге салыштырганда жогору көтөрүлөт. Капилляр канчалык ичке болсо, идиштеги суюктук ошончолук жогору көтөрүлөт. Эгер суюктук түтүкчө бетин нымдабаса, анда, тескерисинче, капиллярдагы суюктук деңгээли кенен идиштегиден төмөн болот. Капиллярда нымдоочу суюктуктун (мисалы, айнек түтүкчөдөгү суу) бети иймек, ал эми нымдабоочу суюктуктун (айнек түтүктөгү сымап) бети томпок болот. Суюктук бетинин мындай ийрейиши, бети тегиз суюктуктун басымынын түрдүүчө болушуна алып келет. Иймек беттүү суюктуктун басымы тегиз беттүү суюктуктун басымынан аз. Томпок беттүү суюктуктун басымы тегиз беттүүнүкүнөн көп. Бул болсо ичке түтүктө суюктуктун төмөндөшүнө алып келет. Капиллярдык кубулуш өсүмдүк сугарууда, жер кыртышында жана башка көпшөк нерселер аркылуу суюктукту (сууну) жайылтууда маанилүү. Ар кандай материалдын капиллярдык сиңирүүсү химиялык технологияда кеңири колдонулат.

Тапшырма: капиллярдык кубулуштар күнүмдүк турмуштагы колдонулуштарын атагыла? төмөндөгү дал келген жоопторду белгилегиле.