TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. DVIGATEL KOMPRESSORLARDA TERMODINAMIK JARAYONLAR (Termodinamika II qonunining mazmuni, Termodinamika II qonunining matematik ifodasi)

Yuklangan vaqt

2024-05-15

Yuklab olishlar soni

1

Sahifalar soni

6

Faytl hajmi

185,5 KB


Ilmiybaza.uz TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. DVIGATEL KOMPRESSORLARDA TERMODINAMIK JARAYONLAR Reja: 1. Termodinamika II qonunining mazmuni. 2. Termodinamika II qonunining matematik ifodasi. Ilmiybaza.uz TERMODINAMIKANING IKKINCHI QONUNI. DVIGATEL KOMPRESSORLARDA TERMODINAMIK JARAYONLAR Reja: 1. Termodinamika II qonunining mazmuni. 2. Termodinamika II qonunining matematik ifodasi. Ilmiybaza.uz 1.Termodinamika II qonunining mazmuni Termodinamikaning birinchi qonuni energiyaning bir turdan ikkinchi turga aylanish yo’nalishini ham, aylanish sharoitini ham ko’rsatmaydi. Ishning issiqlikka aylanishi bilan issiqlikning ishga aylanishi xodisalari orasida keskin farq bor, lekin birinchi qonunda bunga e’tibor berilmaydi. Dvigatel ishini tormozlash yo’li bilan to’la issiqlikka aylantirish, ya’ni xar qanday xolatlarda ham ishni issiqlikka to’la, 100 % aylantirish mumkin. Teskari xodisa - issiqlikning ishga aylanishi xech qachon to’la bo’lmaydi. Masalan, eng mukammal issiqlik dvigatellarida xam termik f.i.k. 60 % dan ortmaydi. SHunday qilib, issiqlikning ishga aylanishi uchun issiqlik manbai bo’lishidan tashqari, sovitgichning ham mavjud bo’lishi shart. Ikkinchi qonunning mazmuni xaqida nemis fizigi L.Boltsman shunday yozgan: “Hamma tabiiy jarayonlar beqarorroq xolatdan barqarorroq xolatga o’tishdan iboratdir”. Masalan, pastga suvning oqishi tabiiy, chunki u barkaror xolatiga - dengizga intiladi. Suvni balandlikka oqizish uchun esa maxsus mexanizm - nasos kerak. Ikkinchi misol, issiqrok jismdan sovuq jismga issiqlik miqdorini o’tishi tabiiy, lekin teskari xodisa - sovuq jismdan issiqroq jismga issiqlikning o’tishi uchun esa maxsus mexanizm - sovitgich (xolodilnik) kerak bo’ladi. Endi buni issiqlik texnikasi qoidasi bo’yicha tushuntiramiz. Ish va issiqlik energiyaning uzatilish usuli bo’lib, ulardan issiqlik barkarorroqdir. Masalan, issiqlikni saqlash mumkin, ish esa faqat bajarilayotgan paytda mavjud bo’lib, keyin u saqlanmaydi. Demak, ish issiqlikka aylanishi tabiiy bo’lib, issiqlikni ishga aylanishi uchun maxsus mexanizm, dvigatel bilan majbur qilinadi, shunda ham 100% aylanmaydi. Demak, termodinamikaning ikkinchi qonuni birinchi qonunning ta’sir doirasini qandaydir ma’noda cheklaydi. SHu ma’noda ingliz fizigi V.Tomson- Kelvin (1851 y.) ikkinchi qonunga quyidagicha ta’rif berdi, ya’ni davriy ravishda Ilmiybaza.uz 1.Termodinamika II qonunining mazmuni Termodinamikaning birinchi qonuni energiyaning bir turdan ikkinchi turga aylanish yo’nalishini ham, aylanish sharoitini ham ko’rsatmaydi. Ishning issiqlikka aylanishi bilan issiqlikning ishga aylanishi xodisalari orasida keskin farq bor, lekin birinchi qonunda bunga e’tibor berilmaydi. Dvigatel ishini tormozlash yo’li bilan to’la issiqlikka aylantirish, ya’ni xar qanday xolatlarda ham ishni issiqlikka to’la, 100 % aylantirish mumkin. Teskari xodisa - issiqlikning ishga aylanishi xech qachon to’la bo’lmaydi. Masalan, eng mukammal issiqlik dvigatellarida xam termik f.i.k. 60 % dan ortmaydi. SHunday qilib, issiqlikning ishga aylanishi uchun issiqlik manbai bo’lishidan tashqari, sovitgichning ham mavjud bo’lishi shart. Ikkinchi qonunning mazmuni xaqida nemis fizigi L.Boltsman shunday yozgan: “Hamma tabiiy jarayonlar beqarorroq xolatdan barqarorroq xolatga o’tishdan iboratdir”. Masalan, pastga suvning oqishi tabiiy, chunki u barkaror xolatiga - dengizga intiladi. Suvni balandlikka oqizish uchun esa maxsus mexanizm - nasos kerak. Ikkinchi misol, issiqrok jismdan sovuq jismga issiqlik miqdorini o’tishi tabiiy, lekin teskari xodisa - sovuq jismdan issiqroq jismga issiqlikning o’tishi uchun esa maxsus mexanizm - sovitgich (xolodilnik) kerak bo’ladi. Endi buni issiqlik texnikasi qoidasi bo’yicha tushuntiramiz. Ish va issiqlik energiyaning uzatilish usuli bo’lib, ulardan issiqlik barkarorroqdir. Masalan, issiqlikni saqlash mumkin, ish esa faqat bajarilayotgan paytda mavjud bo’lib, keyin u saqlanmaydi. Demak, ish issiqlikka aylanishi tabiiy bo’lib, issiqlikni ishga aylanishi uchun maxsus mexanizm, dvigatel bilan majbur qilinadi, shunda ham 100% aylanmaydi. Demak, termodinamikaning ikkinchi qonuni birinchi qonunning ta’sir doirasini qandaydir ma’noda cheklaydi. SHu ma’noda ingliz fizigi V.Tomson- Kelvin (1851 y.) ikkinchi qonunga quyidagicha ta’rif berdi, ya’ni davriy ravishda Ilmiybaza.uz ishlab turgan dvigatelda jismni faqatgina sovitmay turib, uning issiqligini ishga aylantirib bo’lmaydi. V.Ostvald esa termodinamikaning ikkinchi qonunini quyidagicha ta’riflagan: ikkinchi darajali perpetuum mobileni yaratish mumkin emas. R.Klauzius (1850 y.) ta’rifi bo’yicha, issiqlik ancha sovuq jismdan ancha issiq jismga o’z-o’zidan o’ta olmaydi. Nemis fizigi L.Boltsman termodinamikaning ikkinchi qonuni xolatini quyidagicha ta’rifladi: ikkinchi tur perpetuum mobileni yaratish mumkin emas. Bu degani shuki, tashqaridan oz energiya olib, mikdor jixatdan ko’p energiyaga ekvivalent bo’lgan ish bajaruvchi dvigatelni bo’lishi mumkin emas. Ortiqcha ishni «xech narsa» xisobiga bajarishga to’g’ri keladi. «Xech narsa» xisobiga ish bajaruvchi dvigatelni birinchi turdagi perpetuum mobile deyiladi. Ikkinchi turdagi perpetuum mobile deganda qandaydir issiqlik manbaidan issiqlik olib, bir xil jarayonni ixtiyoriy ravishda takrorlash asosida olingan issiqlikni to’laligicha bir kism issiqlikni o’ziga qabul qiluvchi jismning ishtirokisiz ishga aylantiruvchi issiqlik dvigateli tushuniladi. 2. Termodinamika II qonunining matematik ifodasi Qaytuvchan Karno siklining termik f.i.k. quyidagicha aniqlangan edi: t q q  1 2 1 yoki 1 2 1    t  Ikkala tenglikni o’ng tomonlarini yozamiz: 1 1 2 1 2 1    q q   yoki matematik o’zgartirib yozish mumkin: q q 1 1 2 2    (107) Ilmiybaza.uz ishlab turgan dvigatelda jismni faqatgina sovitmay turib, uning issiqligini ishga aylantirib bo’lmaydi. V.Ostvald esa termodinamikaning ikkinchi qonunini quyidagicha ta’riflagan: ikkinchi darajali perpetuum mobileni yaratish mumkin emas. R.Klauzius (1850 y.) ta’rifi bo’yicha, issiqlik ancha sovuq jismdan ancha issiq jismga o’z-o’zidan o’ta olmaydi. Nemis fizigi L.Boltsman termodinamikaning ikkinchi qonuni xolatini quyidagicha ta’rifladi: ikkinchi tur perpetuum mobileni yaratish mumkin emas. Bu degani shuki, tashqaridan oz energiya olib, mikdor jixatdan ko’p energiyaga ekvivalent bo’lgan ish bajaruvchi dvigatelni bo’lishi mumkin emas. Ortiqcha ishni «xech narsa» xisobiga bajarishga to’g’ri keladi. «Xech narsa» xisobiga ish bajaruvchi dvigatelni birinchi turdagi perpetuum mobile deyiladi. Ikkinchi turdagi perpetuum mobile deganda qandaydir issiqlik manbaidan issiqlik olib, bir xil jarayonni ixtiyoriy ravishda takrorlash asosida olingan issiqlikni to’laligicha bir kism issiqlikni o’ziga qabul qiluvchi jismning ishtirokisiz ishga aylantiruvchi issiqlik dvigateli tushuniladi. 2. Termodinamika II qonunining matematik ifodasi Qaytuvchan Karno siklining termik f.i.k. quyidagicha aniqlangan edi: t q q  1 2 1 yoki 1 2 1    t  Ikkala tenglikni o’ng tomonlarini yozamiz: 1 1 2 1 2 1    q q   yoki matematik o’zgartirib yozish mumkin: q q 1 1 2 2    (107) Ilmiybaza.uz Agar gazdan olinadigan issiqlik (q2) ni manfiy, gazga beriladigan issiqlik (q1) ni musbat deb xisoblasak, (107) tenglik quyidagicha o’zgaradi. q q 1 1 2 2     yoki q q 1 1 2 2 0     Umumiy xolda q    0 (1.08) bu yerda, q  - Klauzius tabiri bilan aytganda - keltirilgan issiqlik. Demak, qaytuvchan Karno sikli uchun keltirilgan issiqliklarning yig’indisi nolga teng. YUqorida aytilgan qoida faqat qaytuvchan Karno sikli uchun bo’libgina qolmasdan, balki xamma qaytuvchan sikllarga ham yaroqlidir. Buni isbotlash uchun ixtiyoriy qaytuvchan siklni ko’rib chiqamiz (27-shakl). Siklni bir-biriga cheksiz yakin ad va vc va x.k.adiabata chiziqlari orqali bo’lib chiqamiz. av, sd va x.k. chiziqlari uchun xarorat o’zgarib ulgurmaydi va ular izotermik jarayonlar xisoblanadi. SHunday qilib biz siklni cheksiz ko’p miqdordagi elementar Karno sikllariga bo’lib yubordik. Elementar Karno sikli a-v- s-d uchun yozamiz: dq    0 Agar butun kontur bo’yicha integrallab, qaytuvchan sikl uchun quyidagiga ega bo’lamiz.  dq    (1.09) Demak, ixtiyoriy qaytuvchan sikl uchun keltirilgan issiqliklarning integral yig’indisi nolga teng. 27-rasm Ilmiybaza.uz Agar gazdan olinadigan issiqlik (q2) ni manfiy, gazga beriladigan issiqlik (q1) ni musbat deb xisoblasak, (107) tenglik quyidagicha o’zgaradi. q q 1 1 2 2     yoki q q 1 1 2 2 0     Umumiy xolda q    0 (1.08) bu yerda, q  - Klauzius tabiri bilan aytganda - keltirilgan issiqlik. Demak, qaytuvchan Karno sikli uchun keltirilgan issiqliklarning yig’indisi nolga teng. YUqorida aytilgan qoida faqat qaytuvchan Karno sikli uchun bo’libgina qolmasdan, balki xamma qaytuvchan sikllarga ham yaroqlidir. Buni isbotlash uchun ixtiyoriy qaytuvchan siklni ko’rib chiqamiz (27-shakl). Siklni bir-biriga cheksiz yakin ad va vc va x.k.adiabata chiziqlari orqali bo’lib chiqamiz. av, sd va x.k. chiziqlari uchun xarorat o’zgarib ulgurmaydi va ular izotermik jarayonlar xisoblanadi. SHunday qilib biz siklni cheksiz ko’p miqdordagi elementar Karno sikllariga bo’lib yubordik. Elementar Karno sikli a-v- s-d uchun yozamiz: dq    0 Agar butun kontur bo’yicha integrallab, qaytuvchan sikl uchun quyidagiga ega bo’lamiz.  dq    (1.09) Demak, ixtiyoriy qaytuvchan sikl uchun keltirilgan issiqliklarning integral yig’indisi nolga teng. 27-rasm Ilmiybaza.uz YUqoridagi (1.09) ifoda Klauzius (1854 y.) tomonidan taklif qilingan. dq  dS  - ifoda gazning entropiyasi bo’lgani uchun qaytuvchan Karno sikli uchun entropiyani o’zgarishi quyidagicha bo’ladi.  dq    yoki  ds   (1.10) Demak, Karno sikli bo’yicha qaytuvchan jarayon uchun entropiyaning o’zgarishi doimo nolga teng. Xar qanday qaytmas sikl uchun esa  qaytmas<  qaytuvchan; 2 2 1 1    dq dq < 0 Demak,   dq <0 Agar bajarilayotgan siklni to’la kontur bo’yicha ifodalovchi funktsiyani to’la differentsialini xisobga olsak quyidagiga ega bo’lamiz.   dq <0 yoki  dq    Ularning yig’indisi esa T dq T dq Т dq dq ds ишк ишк     (1.11) bu yerda, qishk - ishqalanishda yo’qotilgan issiqlik bo’lib, gaz entropiyasining ortishiga olib keladi. Demak, elementar qaytmas siklda keltirilgan issiqliklarning yig’indisi manfiy bo’ladi. Qaytmas sikl uchun esa quyidagicha bo’ladi: dq  dqишк (1.12) (109) va (112) tengliklarni umumlashtiramiz, ya’ni  dq    (1.13) Ilmiybaza.uz YUqoridagi (1.09) ifoda Klauzius (1854 y.) tomonidan taklif qilingan. dq  dS  - ifoda gazning entropiyasi bo’lgani uchun qaytuvchan Karno sikli uchun entropiyani o’zgarishi quyidagicha bo’ladi.  dq    yoki  ds   (1.10) Demak, Karno sikli bo’yicha qaytuvchan jarayon uchun entropiyaning o’zgarishi doimo nolga teng. Xar qanday qaytmas sikl uchun esa  qaytmas<  qaytuvchan; 2 2 1 1    dq dq < 0 Demak,   dq <0 Agar bajarilayotgan siklni to’la kontur bo’yicha ifodalovchi funktsiyani to’la differentsialini xisobga olsak quyidagiga ega bo’lamiz.   dq <0 yoki  dq    Ularning yig’indisi esa T dq T dq Т dq dq ds ишк ишк     (1.11) bu yerda, qishk - ishqalanishda yo’qotilgan issiqlik bo’lib, gaz entropiyasining ortishiga olib keladi. Demak, elementar qaytmas siklda keltirilgan issiqliklarning yig’indisi manfiy bo’ladi. Qaytmas sikl uchun esa quyidagicha bo’ladi: dq  dqишк (1.12) (109) va (112) tengliklarni umumlashtiramiz, ya’ni  dq    (1.13) Ilmiybaza.uz Bu ifoda termodinamika ikkinchi qonunining matematik ifodasi xisoblanadi. Nazorat qilish uchun savollar: 1. Termodinamikaning II qonunining mazmuni haqida ma’lumot? 2. Termodinamikaning II qonunining matematik ifodasi haqida tushunchangiz? 3. Termadinamik jarayonlarni «Rv» koordinatalaridagi shakllari haqida ma’lumot bering. 4. Termadinamik jarayonlarni «TS» koordinatalaridagi shakllari haqida ma’lumot bering. Ilmiybaza.uz Bu ifoda termodinamika ikkinchi qonunining matematik ifodasi xisoblanadi. Nazorat qilish uchun savollar: 1. Termodinamikaning II qonunining mazmuni haqida ma’lumot? 2. Termodinamikaning II qonunining matematik ifodasi haqida tushunchangiz? 3. Termadinamik jarayonlarni «Rv» koordinatalaridagi shakllari haqida ma’lumot bering. 4. Termadinamik jarayonlarni «TS» koordinatalaridagi shakllari haqida ma’lumot bering.