TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI

Yuklangan vaqt

2024-09-23

Yuklab olishlar soni

1

Sahifalar soni

15

Faytl hajmi

159,6 KB


TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI Reja: 1. Energiya. Ichki energiya 2. Issiqlik va ish 3. Gazning kengayishida bajarilgan ish 4. Termodinamika birinchi qonunining talqini 5. Entalpiya. Entropiya. 1. Energiya. Ichki energiya Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni tabiatning umumiy tavsifga ega bo‘lgan fundamental qonunidir. Bu qonun quyidagicha ta’riflanadi: energiya yo‘q bo‘lmaydi va qaytadan paydo bo‘lmaydi, u faqat turli fizikaviy hamda kimyoviy jarayonlarda bir turdan boshqa turga o‘tadi. Boshqacha qilib aytganda, izolyasiyalangan har qanday tizim ichida energiya o‘zgarmasdan saqlanib turadi. Energiyaning saqlanish qonuni mexanikada ko‘pdan beri mexanikaviy (kinetik va potensial) energiyaga tatbiqan ma’lum bo‘lgan. M.V. Lomonosov (1745- 1748, Rossiya), D. Joul (1842-1850, Angliya), R Mayer (1842-1845, Germaniya), G. Gess (1840, Rossiya), E. Lens (1844, Rossiya), G. Gelmpgolps (1847, Germaniya) va boshqa olimlarning ishlari bilan issiqlik va ishning ekvivalentlik prinsipi aniqlangandan keyin saqlanish qonuni energiyaning boshqa turlariga ham tadbiq qilina boshlandi va uning mazmuniga muvofiq energiyaning saqlanish va aylanish qonuni deb atala boshlandi. Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni termodinamikaning birinchi qonuni deb ham aytiladi. TERMODINAMIKANING BIRINCHI QONUNI Reja: 1. Energiya. Ichki energiya 2. Issiqlik va ish 3. Gazning kengayishida bajarilgan ish 4. Termodinamika birinchi qonunining talqini 5. Entalpiya. Entropiya. 1. Energiya. Ichki energiya Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni tabiatning umumiy tavsifga ega bo‘lgan fundamental qonunidir. Bu qonun quyidagicha ta’riflanadi: energiya yo‘q bo‘lmaydi va qaytadan paydo bo‘lmaydi, u faqat turli fizikaviy hamda kimyoviy jarayonlarda bir turdan boshqa turga o‘tadi. Boshqacha qilib aytganda, izolyasiyalangan har qanday tizim ichida energiya o‘zgarmasdan saqlanib turadi. Energiyaning saqlanish qonuni mexanikada ko‘pdan beri mexanikaviy (kinetik va potensial) energiyaga tatbiqan ma’lum bo‘lgan. M.V. Lomonosov (1745- 1748, Rossiya), D. Joul (1842-1850, Angliya), R Mayer (1842-1845, Germaniya), G. Gess (1840, Rossiya), E. Lens (1844, Rossiya), G. Gelmpgolps (1847, Germaniya) va boshqa olimlarning ishlari bilan issiqlik va ishning ekvivalentlik prinsipi aniqlangandan keyin saqlanish qonuni energiyaning boshqa turlariga ham tadbiq qilina boshlandi va uning mazmuniga muvofiq energiyaning saqlanish va aylanish qonuni deb atala boshlandi. Energiyaning saqlanish va aylanish qonuni termodinamikaning birinchi qonuni deb ham aytiladi. Fizika kursidan ma’lumki, energiya va massa o‘rtasidagi o‘zaro bog‘liqlik A.Eynshteynning quyidagi formulasi orqali aniqlanadi: E=mc2, Bu erda E – massasi m bo‘lgan jismning to‘liq energiyasi s – yorug‘lik tezligi (s=3 .108 m/s) w tezlik bilan harakatlanayotgan jismning tezligi quyidagi formula orqali aniqlanadi: 2 2 1 c w m m o   bu erda mo – jismning tinchlikdagi massasi. Shunday qilib, jismning massa va energiyasi s2 ga proporsional ravishda ortishi yoki kamayishi mumkin. Termodinamikada makrotizimning to‘liq energiyasi quyidagicha aniqlanadi: E=Ekin+Epot+U, Bu erda Ekin – tizimning kinetik energiyasi; Epot – tizimning potensial energiyasi; U – ichki energiya. Massasi m va tezligi w bo‘lgan tizimning kinetik energiyasi quyidagicha aniqlanadi: 2 Eкин  mw2 Tizimning potensial energiyasining o‘zgarishi, tizimni bir joydan boshqa joyga ko‘chirishdagi tizim ustida bajarilgan ishga teng. Texnik termodinamikaning vazifalaridan kelib chiqib, modda mikrostrukturasi nuqtai nazaridan moddaning ichki energiyasi nimalardan iborat degan masalani ko‘rib chiqishning zaruriyati yo‘q. Hozirgi zamon fizikaviy dunyoqarashlarga ko‘ra moddaning ichki energiyasini shu modda molekulalarining (atomlar, ionlar, elektronlarning) kinetik va potensial energiyalari yiьindisidan iborat deb tasavvur etishimiz mumkin. Ichki energiya tushunchasini fanga 1850 yili V. Tomson kiritgan. Moddaning ichki energiyasi quyidagiga teng: U=Ukin+Upot+Uo, (4.1) Fizika kursidan ma’lumki, energiya va massa o‘rtasidagi o‘zaro bog‘liqlik A.Eynshteynning quyidagi formulasi orqali aniqlanadi: E=mc2, Bu erda E – massasi m bo‘lgan jismning to‘liq energiyasi s – yorug‘lik tezligi (s=3 .108 m/s) w tezlik bilan harakatlanayotgan jismning tezligi quyidagi formula orqali aniqlanadi: 2 2 1 c w m m o   bu erda mo – jismning tinchlikdagi massasi. Shunday qilib, jismning massa va energiyasi s2 ga proporsional ravishda ortishi yoki kamayishi mumkin. Termodinamikada makrotizimning to‘liq energiyasi quyidagicha aniqlanadi: E=Ekin+Epot+U, Bu erda Ekin – tizimning kinetik energiyasi; Epot – tizimning potensial energiyasi; U – ichki energiya. Massasi m va tezligi w bo‘lgan tizimning kinetik energiyasi quyidagicha aniqlanadi: 2 Eкин  mw2 Tizimning potensial energiyasining o‘zgarishi, tizimni bir joydan boshqa joyga ko‘chirishdagi tizim ustida bajarilgan ishga teng. Texnik termodinamikaning vazifalaridan kelib chiqib, modda mikrostrukturasi nuqtai nazaridan moddaning ichki energiyasi nimalardan iborat degan masalani ko‘rib chiqishning zaruriyati yo‘q. Hozirgi zamon fizikaviy dunyoqarashlarga ko‘ra moddaning ichki energiyasini shu modda molekulalarining (atomlar, ionlar, elektronlarning) kinetik va potensial energiyalari yiьindisidan iborat deb tasavvur etishimiz mumkin. Ichki energiya tushunchasini fanga 1850 yili V. Tomson kiritgan. Moddaning ichki energiyasi quyidagiga teng: U=Ukin+Upot+Uo, (4.1) bu erda Ukin – molekulalarning ichki kinetik energiyasi; Upot – molekulalarning ichki potensial energiyasi; Uo – nol energiya yoki absolyut nol temperaturadagi ichki energiya. Ma’lumki T=0 da atom va molekulalarning issiqlik harakati to‘xtaydi, lekin atomlar ichidagi zarralarning harakati davom etadi. Ichki energiyaning absolyut qiymati kimyoviy termodinamikada, kimyoviy reaksiyalarni hisoblashda muhim rolp o‘ynaydi. Termodinamikaning ko‘pchilik texnikaviy tadbiqlarida ichki energiya U ning absolyut qiymati emas, balki bu kattalikning turli termodinamik jarayonlarda o‘zgarishi muhimdir. Bundan shu narsa kelib chiqadiki, ichki energiya hisobini yuritishni ixtiyoriy tanlash mumkin. Masalan, ideal gazlar uchun t0=0C temperaturada ichki energiya nolga teng deb qabul qilingan. Aytib o‘tilganlardan shu narsa kelib chiqadiki, jism ichki energiyasining biror jarayonda o‘zgarishi jarayonning tavsifiga bog‘liq emas va oxirgi holati bilan bir qiymatda aniqlanadi. U1-2 = U2 –U1 (4.2) 1 2 1 2 U U dU U      (4.3) Ichki energiya ekstensiv xossa, ya’ni U kattalik tizimdagi massa miqdori m ga proporsionaldir. Solishtirma ichki energiya deb aytiladigan m и  U (4.4) kattalik modda massasi birligining ichki energiyasidan iborat. Qisqa bo‘lish uchun, bundan keyin и kattalikni –solishtirma ichki energiyani – oddiygina ichki energiya deb, U kattalikni esa butun tizimning to‘la ichki energiyasi deb ataymiz. YUqorida keltirilgan fikrlardan moddaning ichki energiyasini quyidagicha ta’riflash mumkin: ichki energiya bevosita modda holatining funksiyasidir: bu erda Ukin – molekulalarning ichki kinetik energiyasi; Upot – molekulalarning ichki potensial energiyasi; Uo – nol energiya yoki absolyut nol temperaturadagi ichki energiya. Ma’lumki T=0 da atom va molekulalarning issiqlik harakati to‘xtaydi, lekin atomlar ichidagi zarralarning harakati davom etadi. Ichki energiyaning absolyut qiymati kimyoviy termodinamikada, kimyoviy reaksiyalarni hisoblashda muhim rolp o‘ynaydi. Termodinamikaning ko‘pchilik texnikaviy tadbiqlarida ichki energiya U ning absolyut qiymati emas, balki bu kattalikning turli termodinamik jarayonlarda o‘zgarishi muhimdir. Bundan shu narsa kelib chiqadiki, ichki energiya hisobini yuritishni ixtiyoriy tanlash mumkin. Masalan, ideal gazlar uchun t0=0C temperaturada ichki energiya nolga teng deb qabul qilingan. Aytib o‘tilganlardan shu narsa kelib chiqadiki, jism ichki energiyasining biror jarayonda o‘zgarishi jarayonning tavsifiga bog‘liq emas va oxirgi holati bilan bir qiymatda aniqlanadi. U1-2 = U2 –U1 (4.2) 1 2 1 2 U U dU U      (4.3) Ichki energiya ekstensiv xossa, ya’ni U kattalik tizimdagi massa miqdori m ga proporsionaldir. Solishtirma ichki energiya deb aytiladigan m и  U (4.4) kattalik modda massasi birligining ichki energiyasidan iborat. Qisqa bo‘lish uchun, bundan keyin и kattalikni –solishtirma ichki energiyani – oddiygina ichki energiya deb, U kattalikni esa butun tizimning to‘la ichki energiyasi deb ataymiz. YUqorida keltirilgan fikrlardan moddaning ichki energiyasini quyidagicha ta’riflash mumkin: ichki energiya bevosita modda holatining funksiyasidir: и = f (r, ); и =f (r,T); и =f (v,T) (4.5) 4.1-rasmdagi barcha jarayonlarda ichki energiya o‘zgarishi bir xil bo‘ladi. Tizimda kechayotgan termodinamik jarayon aylanma bo‘lsa, uning to‘la ichki energiyasining o‘zgarishi nolga teng, ya’ni 0 0 1 2    du и и (4.6) Tizim ichki energiyasini o‘zgarishini soltishtirma hajm va temperatura funksiyasi ko‘rinishida yozish mumkin:                          d du d dp p u du dp p u dT T u du d u T T u du p T p T ) / ( ) / ( , ) / ( ) / ( , ) / ( ) / ( (4.7) Ideal gaz molekulalari orasida o‘zaro taosirlashish kuchlari mavjud emasligi hisobga olinsa, unda gazning ichki energiyasi ideal gaz hajmiga va bosimiga bog‘liq bo‘lmaydi, ya’ni 0 ) / (   T u d  va 0 ) / (    p T u (4.8) Demak, ideal gazning ichki energiyasi faqat absolyut temperaturaga bog‘liq bo‘lar ekan. U holda, ideal gazning ichki energiyasi temperatura bo‘yicha olingan to‘la hosilaga teng bo‘ladi: 4.1-rasm. Ichki energiya и = f (r, ); и =f (r,T); и =f (v,T) (4.5) 4.1-rasmdagi barcha jarayonlarda ichki energiya o‘zgarishi bir xil bo‘ladi. Tizimda kechayotgan termodinamik jarayon aylanma bo‘lsa, uning to‘la ichki energiyasining o‘zgarishi nolga teng, ya’ni 0 0 1 2    du и и (4.6) Tizim ichki energiyasini o‘zgarishini soltishtirma hajm va temperatura funksiyasi ko‘rinishida yozish mumkin:                          d du d dp p u du dp p u dT T u du d u T T u du p T p T ) / ( ) / ( , ) / ( ) / ( , ) / ( ) / ( (4.7) Ideal gaz molekulalari orasida o‘zaro taosirlashish kuchlari mavjud emasligi hisobga olinsa, unda gazning ichki energiyasi ideal gaz hajmiga va bosimiga bog‘liq bo‘lmaydi, ya’ni 0 ) / (   T u d  va 0 ) / (    p T u (4.8) Demak, ideal gazning ichki energiyasi faqat absolyut temperaturaga bog‘liq bo‘lar ekan. U holda, ideal gazning ichki energiyasi temperatura bo‘yicha olingan to‘la hosilaga teng bo‘ladi: 4.1-rasm. Ichki energiya du dT T u T u U P / ) / ( ) / (       (4.9) Joul qonuni deb ataluvchi bu xulosa juda muhim. U ideal gazning yangi, uning oldin aniqlangan xossalaridan kelib chiqmaydigan xossasini ochib beradi. Ideal gaz uchun (4.8) ni hisobga olib (4.9) tenglamadan quyidagini hosil qilamiz. dи =cvdt (4.10) ya’ni ideal gazning ichki energiyasi faqat temperaturagagina bog‘liq. Agar real gazga kelsak, uning ichki energiyasi ham temperaturaga hamda hajmga bog‘liq bo‘ladi, binobarin, real gaz uchun 0 ) (    T u  (4.11) 2. Issiqlik va ish Issiqlik – termodinamikaning eng muhim tushunchalaridan biridir. Issiqlik tushunchasi mo‘iyatan ish tushunchasiga yaqin. Issiqlik ham, ish ham energiya uzatish shakllaridandir. Shuning uchun ham jismning biror issiqlik yoki ish zaxirasi bor deb aytishning hech qanday maonosi yo‘q. Faqat jismga ma’lum miqdorda issiqlik yoki ish berilgan (yoxud jismdan olingan) deb taokidlash mumkin. Issiqlik va ish orasidagi tafovut shundan iboratki, ular energiya uzatishning turli shakllaridan iborat. Issiqlik energiya uzatishning shunday shakliki, u jismlarning bevosita o‘zaro kontaktlashishi (issiqlik o‘tkazuvchanlik, konveksiya), yoxud energiyani nur holida eltish bilan ifodalanadi. Ish esa energiya uzatishning boshqacha mexanizmidan iborat. Mexanikaviy ish bajarilgan holda jismning hajmi albatta o‘zgaradi. Issiqlik berish jism temperaturasini orttiradi deb hisoblash qabul qilingan, temperatura esa jism mikrozarrachalarining energiyasi bilan aniqlanadi, ko‘pchilik hollarda haqiqatan ham shunday bo‘ladi. Lekin jismga issiqlik berilishiga qaramasdan uning temperaturasi pasayadigan hollar ham bo‘lishi keyinchalik ko‘rib chiqiladi. Bularning hammasi jismga berilgan va undan olingan energiya balansiga bog‘liq. Xususiy, lekin eng ko‘p tarqalgan holda jism temperaturasining o‘zgarishi jismga berilgan va undan olingan issiqlik miqdori va mexanik ish nisbatlari bilan belgilanadi. du dT T u T u U P / ) / ( ) / (       (4.9) Joul qonuni deb ataluvchi bu xulosa juda muhim. U ideal gazning yangi, uning oldin aniqlangan xossalaridan kelib chiqmaydigan xossasini ochib beradi. Ideal gaz uchun (4.8) ni hisobga olib (4.9) tenglamadan quyidagini hosil qilamiz. dи =cvdt (4.10) ya’ni ideal gazning ichki energiyasi faqat temperaturagagina bog‘liq. Agar real gazga kelsak, uning ichki energiyasi ham temperaturaga hamda hajmga bog‘liq bo‘ladi, binobarin, real gaz uchun 0 ) (    T u  (4.11) 2. Issiqlik va ish Issiqlik – termodinamikaning eng muhim tushunchalaridan biridir. Issiqlik tushunchasi mo‘iyatan ish tushunchasiga yaqin. Issiqlik ham, ish ham energiya uzatish shakllaridandir. Shuning uchun ham jismning biror issiqlik yoki ish zaxirasi bor deb aytishning hech qanday maonosi yo‘q. Faqat jismga ma’lum miqdorda issiqlik yoki ish berilgan (yoxud jismdan olingan) deb taokidlash mumkin. Issiqlik va ish orasidagi tafovut shundan iboratki, ular energiya uzatishning turli shakllaridan iborat. Issiqlik energiya uzatishning shunday shakliki, u jismlarning bevosita o‘zaro kontaktlashishi (issiqlik o‘tkazuvchanlik, konveksiya), yoxud energiyani nur holida eltish bilan ifodalanadi. Ish esa energiya uzatishning boshqacha mexanizmidan iborat. Mexanikaviy ish bajarilgan holda jismning hajmi albatta o‘zgaradi. Issiqlik berish jism temperaturasini orttiradi deb hisoblash qabul qilingan, temperatura esa jism mikrozarrachalarining energiyasi bilan aniqlanadi, ko‘pchilik hollarda haqiqatan ham shunday bo‘ladi. Lekin jismga issiqlik berilishiga qaramasdan uning temperaturasi pasayadigan hollar ham bo‘lishi keyinchalik ko‘rib chiqiladi. Bularning hammasi jismga berilgan va undan olingan energiya balansiga bog‘liq. Xususiy, lekin eng ko‘p tarqalgan holda jism temperaturasining o‘zgarishi jismga berilgan va undan olingan issiqlik miqdori va mexanik ish nisbatlari bilan belgilanadi. 1843-1850 yillarda ingliz olimi Joul tajribalar o‘tkazdi va bu tajribalar fanda katta rolp o‘ynadi. Joul o‘z oldiga qo‘ygan maqsad, issiqlik ajralib chiqayotganda sarflangan ish bilan ajralib chiqqan issiqlik miqdori orasidagi nisbatni aniqlashdan iborat edi. Sinchiklab o‘tkazilgan ko‘p tajribalar natijasida Joul sarflangan ish L va hosil qilingan issiqlik miqdori Q orasida to‘g‘ri proporsionallik borligini aniqladi: Q=AL, bu yerda: A – proporsionallik koeffitsiyenti. Joul, proporsionallik koeffitsiyenti A issiqlik hosil qilish usuli, ish turi, jism temperaturasi va hokazolarga qaramasdan doimo bir xil qiymatga ega ekanligini topdi. Boshqacha qilib aytganda, Joul bir xil miqdordagi ish sarflanganida hamma vaqt bir xil miqdordagi issiqlik ajralib chiqishini aniqladi. Shunday qilib hosil qilingan issiqlik miqdorining sarflangan ish miqdoriga ekvivalentligi ko‘rsatildi; issiqlik sarflash hisobiga ish bajarilganda ham bu munosabat to‘g‘ri bo‘ladi. Joul o‘z o‘lchashlari natijasidan ishning issiqlik ekvivalenti deb ataladigan kattalik A ni va issiqlikning mexanikaviy ekvivalenti deb ataladigan kattalik J ni hisoblab topdi: A=0,002345 kkal/(kgk.m) va J=427 kgk.m/kkal bulardan A J  1 A va J larning Joul hisoblab topgan qiymatlariga keyinchalik bir oz aniqlik kiritildi; Hozir eng aniq o‘lchashlar natijasiga muvofiq. J=426,935 kgk.m/kkal Hozir issiqlik va ish miqdorini o‘lchash uchun turli birliklardan foydalaniladi (ular orasidagi munosabat 4.1- jadvalda keltirilgan). Eng ko‘p foydalaniladigan birliklar jumlasiga Joul va halqaro kaloriya kiradi (4,1868 J=1kal). 1843-1850 yillarda ingliz olimi Joul tajribalar o‘tkazdi va bu tajribalar fanda katta rolp o‘ynadi. Joul o‘z oldiga qo‘ygan maqsad, issiqlik ajralib chiqayotganda sarflangan ish bilan ajralib chiqqan issiqlik miqdori orasidagi nisbatni aniqlashdan iborat edi. Sinchiklab o‘tkazilgan ko‘p tajribalar natijasida Joul sarflangan ish L va hosil qilingan issiqlik miqdori Q orasida to‘g‘ri proporsionallik borligini aniqladi: Q=AL, bu yerda: A – proporsionallik koeffitsiyenti. Joul, proporsionallik koeffitsiyenti A issiqlik hosil qilish usuli, ish turi, jism temperaturasi va hokazolarga qaramasdan doimo bir xil qiymatga ega ekanligini topdi. Boshqacha qilib aytganda, Joul bir xil miqdordagi ish sarflanganida hamma vaqt bir xil miqdordagi issiqlik ajralib chiqishini aniqladi. Shunday qilib hosil qilingan issiqlik miqdorining sarflangan ish miqdoriga ekvivalentligi ko‘rsatildi; issiqlik sarflash hisobiga ish bajarilganda ham bu munosabat to‘g‘ri bo‘ladi. Joul o‘z o‘lchashlari natijasidan ishning issiqlik ekvivalenti deb ataladigan kattalik A ni va issiqlikning mexanikaviy ekvivalenti deb ataladigan kattalik J ni hisoblab topdi: A=0,002345 kkal/(kgk.m) va J=427 kgk.m/kkal bulardan A J  1 A va J larning Joul hisoblab topgan qiymatlariga keyinchalik bir oz aniqlik kiritildi; Hozir eng aniq o‘lchashlar natijasiga muvofiq. J=426,935 kgk.m/kkal Hozir issiqlik va ish miqdorini o‘lchash uchun turli birliklardan foydalaniladi (ular orasidagi munosabat 4.1- jadvalda keltirilgan). Eng ko‘p foydalaniladigan birliklar jumlasiga Joul va halqaro kaloriya kiradi (4,1868 J=1kal). Ish va issiqlik birliklari orasidagi munosabat 4.1-jadval Birliklar J erg kgk.m Kkal kVt.soat 1J 1 107 0,101972 2,388466.10-4 2,7778.10-7 1 erg 10-7 1 10,1972.10-9 23,8846.10-12 27,778.10-15 1 kgk.m 9,80665 98,0665.106 1 2,34228.10-3 2,72407.10-6 1 kkal 4186,8 41,868.109 26,9435 1 1,163.10-3 1kVt.soat 3,6.106 36.1012 367098 859,845 1 Joul tajribalaridan keyin ko‘p o‘tmasdan moddaning molekulyar kinetik nazariyasi ishlab chiqildi. Bu nazariyaga muvofiq, issiqlik jism tashkil topgan mikrozarrachalarning tartibsiz issiqlik harakatining energiyasidan iborat. Termodinamik tenglamalardagi belgilarni soddalashtirish maqsadida bundan keyin A va J koeffitsiyentlar ko‘rsatilmaydi. Issiqlik va ish bir xil birliklarda o‘lchanadi. 3. Gazning kengayishida bajarilgan ish Issiqlik – termodinamikaning eng muhim tushunchalaridan biridir. Issiqlik tushunchasi mo‘iyatan ish tushunchasiga yaqin. Issiqlik ham, ish ham energiya uzatish shakllaridandir. SHuning uchun ham jismning biror issiqlik yoki ish zaxirasi bor deb atashning hech qanday maonosi yo‘q. Faqat jismga ma’lum miqdorda issiqlik yoki ish berilgan (yoxud jismdan olingan) deb taokidlash mumkin. Gazning kengayishida bajargan ishi uning holat parametrlari r,  va T larga bog‘liqdir. Gazning kengayishida bajargan ishini tenglamasini keltirib chiqarish uchun, termodinamik jarayon muvozanatda hamda bosim o‘zgarmas deb qabul qilamiz. Aytaylik, silindr porsheni ostida 1 kg gaz tursin. Uning bosimi r atrof muhit bosimi rm ga teng, solishtirma hajmi  1 va porshen yuzasi F bo‘lsin (4.2 rasm). Ish va issiqlik birliklari orasidagi munosabat 4.1-jadval Birliklar J erg kgk.m Kkal kVt.soat 1J 1 107 0,101972 2,388466.10-4 2,7778.10-7 1 erg 10-7 1 10,1972.10-9 23,8846.10-12 27,778.10-15 1 kgk.m 9,80665 98,0665.106 1 2,34228.10-3 2,72407.10-6 1 kkal 4186,8 41,868.109 26,9435 1 1,163.10-3 1kVt.soat 3,6.106 36.1012 367098 859,845 1 Joul tajribalaridan keyin ko‘p o‘tmasdan moddaning molekulyar kinetik nazariyasi ishlab chiqildi. Bu nazariyaga muvofiq, issiqlik jism tashkil topgan mikrozarrachalarning tartibsiz issiqlik harakatining energiyasidan iborat. Termodinamik tenglamalardagi belgilarni soddalashtirish maqsadida bundan keyin A va J koeffitsiyentlar ko‘rsatilmaydi. Issiqlik va ish bir xil birliklarda o‘lchanadi. 3. Gazning kengayishida bajarilgan ish Issiqlik – termodinamikaning eng muhim tushunchalaridan biridir. Issiqlik tushunchasi mo‘iyatan ish tushunchasiga yaqin. Issiqlik ham, ish ham energiya uzatish shakllaridandir. SHuning uchun ham jismning biror issiqlik yoki ish zaxirasi bor deb atashning hech qanday maonosi yo‘q. Faqat jismga ma’lum miqdorda issiqlik yoki ish berilgan (yoxud jismdan olingan) deb taokidlash mumkin. Gazning kengayishida bajargan ishi uning holat parametrlari r,  va T larga bog‘liqdir. Gazning kengayishida bajargan ishini tenglamasini keltirib chiqarish uchun, termodinamik jarayon muvozanatda hamda bosim o‘zgarmas deb qabul qilamiz. Aytaylik, silindr porsheni ostida 1 kg gaz tursin. Uning bosimi r atrof muhit bosimi rm ga teng, solishtirma hajmi  1 va porshen yuzasi F bo‘lsin (4.2 rasm). Gazga elementar dq issiqlik miqdori uzatilsa, gaz o‘zgarmas bosimda kengayib porshenni biror dS masofaga siljitadi hamda tashqi kuchlarga qarshi elementar ish bajaradi: dA=rFdS=rd (4.12) Gazning  1 hajmdan  2 gacha kengayishida bajarilgan to‘la ishni (4.3 -rasm) quyidagicha ifodalash mumkin. ) ( 1 2 1 2          p pd A (4.13) Yuqoridagi ifodadan ko‘rinib turibdiki, yopiq termodinamik tizimda gazning kengayishi hisobiga bajarilgan ish bosim bilan hajm o‘zgarishining ko‘paytmasiga teng. Termodinamik tizimning bajargan ishi musbat yoki manfiy ishorali bo‘lishi mumkin. Masalan, gaz tashqi kuchlar taosiridan siqilsa, ya’ni porshen chap tomonga qarab harakatlansa, unda bajarilgan ish manfiy (dA<0), aksincha kengaygan gaz porshenni o‘ng tomonga qarab harakatlantirsa, unda tizim (gaz) ning bajargan ishi musbat (dA>0) ishorali bo‘ladi. 4.2-rasm. Tashqi kuch tasirida bajarilgan ish Tashqi bosim kuchlariga qarshi bajariladigan, tizim hajmining o‘zgarishiga bog‘liq bo‘lgan ish A1 kengayish ishi deb yuritiladi. Kengayish ishini tizim atrofdagi muhit ustida bajaradi. Shuni qayd qilib o‘tish lozimki, tashqi bosim kuchlariga qarshi kengayish ishi jism hajmi  o‘zgargandagina (va tashqi bosim nolga teng bo‘lmaganida) bajariladi. Gazga elementar dq issiqlik miqdori uzatilsa, gaz o‘zgarmas bosimda kengayib porshenni biror dS masofaga siljitadi hamda tashqi kuchlarga qarshi elementar ish bajaradi: dA=rFdS=rd (4.12) Gazning  1 hajmdan  2 gacha kengayishida bajarilgan to‘la ishni (4.3 -rasm) quyidagicha ifodalash mumkin. ) ( 1 2 1 2          p pd A (4.13) Yuqoridagi ifodadan ko‘rinib turibdiki, yopiq termodinamik tizimda gazning kengayishi hisobiga bajarilgan ish bosim bilan hajm o‘zgarishining ko‘paytmasiga teng. Termodinamik tizimning bajargan ishi musbat yoki manfiy ishorali bo‘lishi mumkin. Masalan, gaz tashqi kuchlar taosiridan siqilsa, ya’ni porshen chap tomonga qarab harakatlansa, unda bajarilgan ish manfiy (dA<0), aksincha kengaygan gaz porshenni o‘ng tomonga qarab harakatlantirsa, unda tizim (gaz) ning bajargan ishi musbat (dA>0) ishorali bo‘ladi. 4.2-rasm. Tashqi kuch tasirida bajarilgan ish Tashqi bosim kuchlariga qarshi bajariladigan, tizim hajmining o‘zgarishiga bog‘liq bo‘lgan ish A1 kengayish ishi deb yuritiladi. Kengayish ishini tizim atrofdagi muhit ustida bajaradi. Shuni qayd qilib o‘tish lozimki, tashqi bosim kuchlariga qarshi kengayish ishi jism hajmi  o‘zgargandagina (va tashqi bosim nolga teng bo‘lmaganida) bajariladi. 4.3-rasm. Bajarilgan ishning jarayonlardagi o‘zgarishi Bundan keyin biz, asosan, muvozanatdagi jarayonlarni ko‘rib chiqamiz, ular uchun P=Pm tenglik to‘g‘ridir. Tizim kengayish ishining (4.13) tenglama bilan aniqlanadigan kattaligini P –diagramma yordamida hisoblash qulay. Tizim hajmi o‘zgarish jarayonining shu diagrammada tasvirlanishini ko‘rib chiqamiz (4.3-rasm). Tizim hajmi  1 dan v2 gacha o‘zgaradi. Hajm o‘zgaradigan jarayonda tizim o‘tadigan holatlar nuqta A va V lar orasidagi jarayon egri chizig‘ida joylashadi. Tizimning kengayish ishi P –diagrammada jarayon egri chizig‘i ostidagi yuza bilan tasvirlanishi (4.3) tenglamadan ko‘rinib turibdi. Tizim  1 hajmga ega bo‘lgan holatdan  2 holatgacha kengayganda tizim bajaradigan ishning kattaligi bu holatlarning parametrlarigagina emas, balki, kengayish jarayonining qanday yo‘l bilan amalga oshirilayotganligiga ham bog‘liq. Haqiqatan ham (4.3)-rasmda tasvirlangan P – diagrammadan ko‘rinib turibdiki, kengayish jarayoni qaysi yo‘ldan (A, V, yoki C dan) borishiga qarab integralning kattaligi turlicha bo‘ladi. pdv A v v  2 1 Shunday qilib kengayish ishi jarayonning funksiyasidir. 4.3-rasm. Bajarilgan ishning jarayonlardagi o‘zgarishi Bundan keyin biz, asosan, muvozanatdagi jarayonlarni ko‘rib chiqamiz, ular uchun P=Pm tenglik to‘g‘ridir. Tizim kengayish ishining (4.13) tenglama bilan aniqlanadigan kattaligini P –diagramma yordamida hisoblash qulay. Tizim hajmi o‘zgarish jarayonining shu diagrammada tasvirlanishini ko‘rib chiqamiz (4.3-rasm). Tizim hajmi  1 dan v2 gacha o‘zgaradi. Hajm o‘zgaradigan jarayonda tizim o‘tadigan holatlar nuqta A va V lar orasidagi jarayon egri chizig‘ida joylashadi. Tizimning kengayish ishi P –diagrammada jarayon egri chizig‘i ostidagi yuza bilan tasvirlanishi (4.3) tenglamadan ko‘rinib turibdi. Tizim  1 hajmga ega bo‘lgan holatdan  2 holatgacha kengayganda tizim bajaradigan ishning kattaligi bu holatlarning parametrlarigagina emas, balki, kengayish jarayonining qanday yo‘l bilan amalga oshirilayotganligiga ham bog‘liq. Haqiqatan ham (4.3)-rasmda tasvirlangan P – diagrammadan ko‘rinib turibdiki, kengayish jarayoni qaysi yo‘ldan (A, V, yoki C dan) borishiga qarab integralning kattaligi turlicha bo‘ladi. pdv A v v  2 1 Shunday qilib kengayish ishi jarayonning funksiyasidir. 4. Termodinamika birinchi qonunining talqini Termodinamikaning 1-qonuni massa va energiya saqlanish va aylanish qonunining issiqlik hodisalariga qo‘llanishining xususiy holidir. Chunki, energiya bordan yo‘q bo‘lmaydi, yo‘qdan bor bo‘lmaydi, faqat bir turdan ikkinchi turga aylanadi. Har qanday termodinamik tizimning parametrlari shu tizimga tashqaridan ma’lum miqdordagi q issiqlik miqdori kiritilganda (yoki chiqarilganda) o‘zgaradi. Tizim muvozanat holatidan chiqadi yoki muvozanat holatiga qaytadi. Demak, energiyaning saqlanish qonuni asosida termodinamikaning 1-qonunini quyidagicha ta’riflash mumkin: tizimga uzatilgan issiqlik miqdori shu tizim ichki energiyasining o‘zgarishiga va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan foydali ishga sarflanadi. Aytib o‘tilganlarni quyidagi tenglama yordamida ifodalash mumkin: 1 2 1 2 Q1 2       A U (4.14) Differensial formada yozilgan shu munosabatning o‘zi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi: Q dA dU d   (4.15) yoki pd du dq   . (4.16) Bundan keyin tizimga beriladigan issiqlikni musbat (+), tizimdan olib ketiladigan issiqlikni (-) manfiy deb hisoblashni shartlashib olamiz. Tegishlicha tizim bajaradigan ishni musbat, tizim ustida bajariladigan ishni manfiy deb shartlashib olamiz. Belgilar tizimini tanlash mutloq ixtiyoriydir: albatta, xuddi shu yo‘sinda belgilarning teskari tizimini tanlash ham mumkin. Bunda faqat keyingi barcha termodinamikaviy hisoblashlarda bir xillikka rioya qilishgina muhimdir. (4.10), (4.12) va 4.15), (4.16) tenglamalarni e’tiborga olib, termodinamika birinchi qonunining tenglamalarini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:   m p d    dv c dT Q v (4.17) pdv с dT dq V   (4.18) 4. Termodinamika birinchi qonunining talqini Termodinamikaning 1-qonuni massa va energiya saqlanish va aylanish qonunining issiqlik hodisalariga qo‘llanishining xususiy holidir. Chunki, energiya bordan yo‘q bo‘lmaydi, yo‘qdan bor bo‘lmaydi, faqat bir turdan ikkinchi turga aylanadi. Har qanday termodinamik tizimning parametrlari shu tizimga tashqaridan ma’lum miqdordagi q issiqlik miqdori kiritilganda (yoki chiqarilganda) o‘zgaradi. Tizim muvozanat holatidan chiqadi yoki muvozanat holatiga qaytadi. Demak, energiyaning saqlanish qonuni asosida termodinamikaning 1-qonunini quyidagicha ta’riflash mumkin: tizimga uzatilgan issiqlik miqdori shu tizim ichki energiyasining o‘zgarishiga va tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan foydali ishga sarflanadi. Aytib o‘tilganlarni quyidagi tenglama yordamida ifodalash mumkin: 1 2 1 2 Q1 2       A U (4.14) Differensial formada yozilgan shu munosabatning o‘zi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi: Q dA dU d   (4.15) yoki pd du dq   . (4.16) Bundan keyin tizimga beriladigan issiqlikni musbat (+), tizimdan olib ketiladigan issiqlikni (-) manfiy deb hisoblashni shartlashib olamiz. Tegishlicha tizim bajaradigan ishni musbat, tizim ustida bajariladigan ishni manfiy deb shartlashib olamiz. Belgilar tizimini tanlash mutloq ixtiyoriydir: albatta, xuddi shu yo‘sinda belgilarning teskari tizimini tanlash ham mumkin. Bunda faqat keyingi barcha termodinamikaviy hisoblashlarda bir xillikka rioya qilishgina muhimdir. (4.10), (4.12) va 4.15), (4.16) tenglamalarni e’tiborga olib, termodinamika birinchi qonunining tenglamalarini quyidagi ko‘rinishda yozish mumkin:   m p d    dv c dT Q v (4.17) pdv с dT dq V   (4.18) Yuqoridagilardan xulosa qilib termodinamikaning birinchi qonuniga quyidagicha ta’riflar berish mumkin: 1. Energiyaning barcha turlari aniq bir miqdorda o‘zaro aylanishi mumkin, ya’ni energiya bordan yo‘q bo‘lmaydi, yo‘qdan bor bo‘lmaydi, faqat bir turdan ikkinchi turga aylanadi. 2. Tashqaridan energiya olmasdan turib davriy ishlaydigan dvigatelni yaratish mumkin emas. Bunday dvigatelni birinchi tur abadiy dvigateli deb aytiladi. Bunday dvigatelni, energiyaning saqlanish qonuniga asosan qurib bo‘lmaydi. 3. To‘liq izolyasiyalangan tizimning ichki energiyasi o‘zgarmasdir. 5. Entalpiya Turli xil termodinamik jarayonlarni hisoblashni osonlashtirish maqsadida U.Gibbs tomonidan entalpiya tushunchasi kiritilgan. Entalpiya (yunoncha – enthalro – isitaman) tizimning holat funksiyasi bo‘lib, u N harfi bilan belgilanadi. Tizim ichki energiyasining yig‘indisi U bilan, tizimning bosimi P ning tizim hajmining kattaligi V ga ko‘paytmasi yig‘indisining kattaligi turli-tuman termodinamikaviy hisoblashlarda muhim rol o‘ynaydi; bu kattalik entalpiya deb aytiladi. N=U+rV. (4.19) Entalpiya ham ichki energiyaga o‘xshab ekstentiv xossa ekanligi tushunarlidir: pu u h m H h    (4.20) p u h   . (4.21) Entalpiya ham issiqlik, ish va ichki energiya o‘lchanadigan birliklarda o‘lchanadi. Entalpiya holat funksiyalari (u, P,  ) kattaliklarining kombinasiyalaridan iborat bo‘lganligidan, binobarin entalpiya ham holat funksiyasi bo‘ladi. Yuqoridagilardan xulosa qilib termodinamikaning birinchi qonuniga quyidagicha ta’riflar berish mumkin: 1. Energiyaning barcha turlari aniq bir miqdorda o‘zaro aylanishi mumkin, ya’ni energiya bordan yo‘q bo‘lmaydi, yo‘qdan bor bo‘lmaydi, faqat bir turdan ikkinchi turga aylanadi. 2. Tashqaridan energiya olmasdan turib davriy ishlaydigan dvigatelni yaratish mumkin emas. Bunday dvigatelni birinchi tur abadiy dvigateli deb aytiladi. Bunday dvigatelni, energiyaning saqlanish qonuniga asosan qurib bo‘lmaydi. 3. To‘liq izolyasiyalangan tizimning ichki energiyasi o‘zgarmasdir. 5. Entalpiya Turli xil termodinamik jarayonlarni hisoblashni osonlashtirish maqsadida U.Gibbs tomonidan entalpiya tushunchasi kiritilgan. Entalpiya (yunoncha – enthalro – isitaman) tizimning holat funksiyasi bo‘lib, u N harfi bilan belgilanadi. Tizim ichki energiyasining yig‘indisi U bilan, tizimning bosimi P ning tizim hajmining kattaligi V ga ko‘paytmasi yig‘indisining kattaligi turli-tuman termodinamikaviy hisoblashlarda muhim rol o‘ynaydi; bu kattalik entalpiya deb aytiladi. N=U+rV. (4.19) Entalpiya ham ichki energiyaga o‘xshab ekstentiv xossa ekanligi tushunarlidir: pu u h m H h    (4.20) p u h   . (4.21) Entalpiya ham issiqlik, ish va ichki energiya o‘lchanadigan birliklarda o‘lchanadi. Entalpiya holat funksiyalari (u, P,  ) kattaliklarining kombinasiyalaridan iborat bo‘lganligidan, binobarin entalpiya ham holat funksiyasi bo‘ladi. Termodinamikaning birinchi qonuni tenglamasi (4.20) ni e’tiborga olib (4.21) ni quyidagicha yozish mumkin: vdp pv d u dp d p du pdv du dq         ) ( ) (   U holda vdp dh dq   (4.22) Yoki vdp p p h h q 1 2 1 2 1 2      (4.23) Bu tenglamadan shu narsa kelib chiqadiki, agar tizimning bosimi o‘zgarmasdan saqlansa, ya’ni izobarik jarayon (dP=0) amalga oshirilayotgan bo‘lsa, u holda Dqp=dh, (4.24) ya’ni tizimga izobarik jarayonda keltirilgan issiqlik faqat tizim entalpiyasining o‘zgarishigagina sarflanadi. Bundan izobarik issiqlik sig‘imi quyidagiga teng: dT dq с p p  (4.25) Bu munosabatlardan shu narsa kelib chiqadiki, ideal gazning entalpiyasi ideal gazning ichki energiyasiga o‘xshash, faqat temperaturagagina bog‘liq. dh=cpdt (4.26) Termodinamikada ichki energiya, entalpiya, issiqlik sig‘imi moddaning kalorik xossalari deb, solishtirma hajm, bosim va temperatura esa, moddaning termik xossalari deb aytiladi. Turli xil bug‘lar, gazlar va gazlar aralashmasining entalpiyalari texnik adabiyotlarda berilgan. Bu ma’lumotlardan foydalanib o‘zgarmas bosimli jarayonda ishtirok etayotgan issiqlik miqdorini aniqlash mumkin. Ayniqsa, issiqlik va sovitish mashinalarining issiqlik hisobida entalpiyani qo‘llash, bu hisoblashlarni soddalashtirib, grafik usullarni qo‘llash imkoniyatini yaratadi. 6. Entropiya Termodinamikaning birinchi qonuni tenglamasi (4.20) ni e’tiborga olib (4.21) ni quyidagicha yozish mumkin: vdp pv d u dp d p du pdv du dq         ) ( ) (   U holda vdp dh dq   (4.22) Yoki vdp p p h h q 1 2 1 2 1 2      (4.23) Bu tenglamadan shu narsa kelib chiqadiki, agar tizimning bosimi o‘zgarmasdan saqlansa, ya’ni izobarik jarayon (dP=0) amalga oshirilayotgan bo‘lsa, u holda Dqp=dh, (4.24) ya’ni tizimga izobarik jarayonda keltirilgan issiqlik faqat tizim entalpiyasining o‘zgarishigagina sarflanadi. Bundan izobarik issiqlik sig‘imi quyidagiga teng: dT dq с p p  (4.25) Bu munosabatlardan shu narsa kelib chiqadiki, ideal gazning entalpiyasi ideal gazning ichki energiyasiga o‘xshash, faqat temperaturagagina bog‘liq. dh=cpdt (4.26) Termodinamikada ichki energiya, entalpiya, issiqlik sig‘imi moddaning kalorik xossalari deb, solishtirma hajm, bosim va temperatura esa, moddaning termik xossalari deb aytiladi. Turli xil bug‘lar, gazlar va gazlar aralashmasining entalpiyalari texnik adabiyotlarda berilgan. Bu ma’lumotlardan foydalanib o‘zgarmas bosimli jarayonda ishtirok etayotgan issiqlik miqdorini aniqlash mumkin. Ayniqsa, issiqlik va sovitish mashinalarining issiqlik hisobida entalpiyani qo‘llash, bu hisoblashlarni soddalashtirib, grafik usullarni qo‘llash imkoniyatini yaratadi. 6. Entropiya Entropiya (yunoncha, entroria – aylanish, o‘zgarish) termodinamik tizimning holat funksiyasidir. Entropiya termodinamik tizim bilan tashqi muhitning o‘zaro issiqlik almashinuvi jarayonining kechish yo‘nalishini ifodalaydi. Ideal gaz misolida entropiyani holat funksiyasi ekanligini isbotlaylik. dq=cpdT –  dp (4.27) tenglamani 1/T ga ko‘paytiramiz T dp T с dT T dq P   (4.28)  /T=R/p ekanligidan: p R dp T с dT T dq p   (4.29) Tenglamani o‘ng tomoni integrallanadi, ya’ni u qandaydir funksiyaning to‘liq differensialidir. Shu funksiyani S harfi bilan belgilaymiz. Shunday qilib, (4.29) tenglamani quyidagicha yozish mumkin: p R dp T с dT dq T ds P    / (4.30) Q/ / ; T d dS dq T ds   (4.31) o p S р R T с s    ln ln (4.32) ln ln o v S R T с s     (4.33) Shunday qilib, ds=dq/T formula bilan aniqlanadigan holat parametri aniqlandi. S funksiya ichki energiya va entalpiyaga o‘xshab holat funksiyasidan iborat ekan –uning qiymati holat parametrlari bilan bir qiymatda aniqlanadi. Klauzius kiritgan funksiya S entropiya deb aytiladi. Entropiya ekstensiv xossa bo‘lib, u ham boshqa ekstensiv kattaliklarga o‘xshab additivlik xossasiga ega. Solishtirma entropiya deb aytiladigan quyidagi m s  S (4.34) Entropiya (yunoncha, entroria – aylanish, o‘zgarish) termodinamik tizimning holat funksiyasidir. Entropiya termodinamik tizim bilan tashqi muhitning o‘zaro issiqlik almashinuvi jarayonining kechish yo‘nalishini ifodalaydi. Ideal gaz misolida entropiyani holat funksiyasi ekanligini isbotlaylik. dq=cpdT –  dp (4.27) tenglamani 1/T ga ko‘paytiramiz T dp T с dT T dq P   (4.28)  /T=R/p ekanligidan: p R dp T с dT T dq p   (4.29) Tenglamani o‘ng tomoni integrallanadi, ya’ni u qandaydir funksiyaning to‘liq differensialidir. Shu funksiyani S harfi bilan belgilaymiz. Shunday qilib, (4.29) tenglamani quyidagicha yozish mumkin: p R dp T с dT dq T ds P    / (4.30) Q/ / ; T d dS dq T ds   (4.31) o p S р R T с s    ln ln (4.32) ln ln o v S R T с s     (4.33) Shunday qilib, ds=dq/T formula bilan aniqlanadigan holat parametri aniqlandi. S funksiya ichki energiya va entalpiyaga o‘xshab holat funksiyasidan iborat ekan –uning qiymati holat parametrlari bilan bir qiymatda aniqlanadi. Klauzius kiritgan funksiya S entropiya deb aytiladi. Entropiya ekstensiv xossa bo‘lib, u ham boshqa ekstensiv kattaliklarga o‘xshab additivlik xossasiga ega. Solishtirma entropiya deb aytiladigan quyidagi m s  S (4.34) kattalik modda massa birligining entropiyasidan iborat bo‘ladi. Holatning istalgan boshqa funksiyasi kabi tizimning solishtirma entropiyasi ham holatning istalgan ikkita parametri x, u ning funksiyasi ko‘rinishida tasavvur etish mumkin. S=f (x, y). (4.35) Bu erda x va u sifatida r va  , r va T va hokazolar bo‘lishi mumkin. Tizimning entropiyasi turli qaytar jarayonlarda ortishi va kamayishi mumkinligi (4.35) munosabatdan ko‘rinib turibdi: temperatura kattaligi T har doim musbat bo‘lganligidan tizimga issiqlik berilganda (dq>0) uning entropiyasining ortishi (ds>0), issiqlik olinganda esa (dq<0) uning entropiyasining kamayishi (ds<0). (4.35) munosabatdan kelib chiqadi. Qaytar jarayonda jism holati boshlang‘ich holat 1 dan oxirgi holat 2 gacha o‘zgarganda jism entropiyasining quyidagi T dq s s    2 1 1 2 (4.36) kattalikka o‘zgarishi ham (4.35) dan kelib chiqadi. Entropiya tushunchasi issiqlik dvigatellarining sikllarini analiz qilish uchun juda qulay bo‘lgan holat diagrammasini kiritishga imkon beradi. Holat diagrammasida abssissa bo‘yicha entropiya, ordinata bo‘yicha esa absolyut temperatura qo‘yiladi. Ixtiyoriy jarayon I-II ning egri chizig‘ini Ts –diagrammada tasvirlaymiz. (4.36) tenglamadan qaytar jarayonda dq=Tds (4.37) ekanligi kelib chiqadi. Demak, qaytar jarayonda tizim olgan (yoki bergan) issiqlik miqdori Ts – diagrammada jarayon egri chizig‘i ostidagi yuza bilan tasvirlanadi. Ts – diagrammaning qulayligi shundaki, siklda keltirilgan va olingan issiqlik miqdori ham siklni amalga oshirish natijasida olingan ish (yoki agar sikl teskari bo‘lsa, sarflangan ish) unda yaqqol tasvirlanadi. kattalik modda massa birligining entropiyasidan iborat bo‘ladi. Holatning istalgan boshqa funksiyasi kabi tizimning solishtirma entropiyasi ham holatning istalgan ikkita parametri x, u ning funksiyasi ko‘rinishida tasavvur etish mumkin. S=f (x, y). (4.35) Bu erda x va u sifatida r va  , r va T va hokazolar bo‘lishi mumkin. Tizimning entropiyasi turli qaytar jarayonlarda ortishi va kamayishi mumkinligi (4.35) munosabatdan ko‘rinib turibdi: temperatura kattaligi T har doim musbat bo‘lganligidan tizimga issiqlik berilganda (dq>0) uning entropiyasining ortishi (ds>0), issiqlik olinganda esa (dq<0) uning entropiyasining kamayishi (ds<0). (4.35) munosabatdan kelib chiqadi. Qaytar jarayonda jism holati boshlang‘ich holat 1 dan oxirgi holat 2 gacha o‘zgarganda jism entropiyasining quyidagi T dq s s    2 1 1 2 (4.36) kattalikka o‘zgarishi ham (4.35) dan kelib chiqadi. Entropiya tushunchasi issiqlik dvigatellarining sikllarini analiz qilish uchun juda qulay bo‘lgan holat diagrammasini kiritishga imkon beradi. Holat diagrammasida abssissa bo‘yicha entropiya, ordinata bo‘yicha esa absolyut temperatura qo‘yiladi. Ixtiyoriy jarayon I-II ning egri chizig‘ini Ts –diagrammada tasvirlaymiz. (4.36) tenglamadan qaytar jarayonda dq=Tds (4.37) ekanligi kelib chiqadi. Demak, qaytar jarayonda tizim olgan (yoki bergan) issiqlik miqdori Ts – diagrammada jarayon egri chizig‘i ostidagi yuza bilan tasvirlanadi. Ts – diagrammaning qulayligi shundaki, siklda keltirilgan va olingan issiqlik miqdori ham siklni amalga oshirish natijasida olingan ish (yoki agar sikl teskari bo‘lsa, sarflangan ish) unda yaqqol tasvirlanadi. NAZORAT SAVOLLARI 2. Ideal gazlarning ichki energiyasi deganda nima tushuniladi? 3. Ideal va real gazlarning ichki energiyasi qanday parametrlarga bog‘liq? 4. Aylanma jarayonda ichki energiyaning o‘zgarishi nimaga teng? 5. Termodinamik tizimning ishi. 6. Ish jarayonning funksiyasi ekanligini isbotlang. 7. Issiqlik va ishning ekvivalentligi. 8. Termodinamika birinchi qonunining talqini. 9. Birinchi tur abadiy dvigatel. 10. Energiya. 11. Intensiv va ekstensiv parametrlar. 12. Ideal gazlarning ichki energiyasi deganda nima tushuniladi? 13. Ideal va real gazlarning ichki energiyasi qanday parametrlarga bog‘liq? 14. Aylanma jarayonda ichki energiyaning o‘zgarishi nimaga teng? 15. Termodinamik tizimning ishi. 16. Ish jarayonning funksiyasi ekanligini isbotlang. 17. Issiqlik va ishning ekvivalentligi. 18. Termodinamika birinchi qonunining talqini. NAZORAT SAVOLLARI 2. Ideal gazlarning ichki energiyasi deganda nima tushuniladi? 3. Ideal va real gazlarning ichki energiyasi qanday parametrlarga bog‘liq? 4. Aylanma jarayonda ichki energiyaning o‘zgarishi nimaga teng? 5. Termodinamik tizimning ishi. 6. Ish jarayonning funksiyasi ekanligini isbotlang. 7. Issiqlik va ishning ekvivalentligi. 8. Termodinamika birinchi qonunining talqini. 9. Birinchi tur abadiy dvigatel. 10. Energiya. 11. Intensiv va ekstensiv parametrlar. 12. Ideal gazlarning ichki energiyasi deganda nima tushuniladi? 13. Ideal va real gazlarning ichki energiyasi qanday parametrlarga bog‘liq? 14. Aylanma jarayonda ichki energiyaning o‘zgarishi nimaga teng? 15. Termodinamik tizimning ishi. 16. Ish jarayonning funksiyasi ekanligini isbotlang. 17. Issiqlik va ishning ekvivalentligi. 18. Termodinamika birinchi qonunining talqini.