TEXNIK TERMODINAMIKA ASOSLARI (Termodinamik holat parametrlari)
Yuklangan vaqt
2024-05-15
Yuklab olishlar soni
1
Sahifalar soni
10
Faytl hajmi
123,5 KB
Ilmiybaza.uz
TEXNIK TERMODINAMIKA ASOSLARI
Reja:
1. Issiqlik texnikasi fani haqida umumiy ma’lumotlar.
2. Asosiy tushuncha va kattaliklar.
3. Termodinamik holat parametrlari.
Ilmiybaza.uz
Kirish
Mamlakatimiz
mustaqillikka
erishganiga
mana
16
yildan
oshdi.
Jamiyatimizning rivojlanishi, ma’lumki bozor iqtisodiyoti bilan bormoqda.
Xozirgi zamon jamiyatining xayoti va oldinga qarab rivojlanishi turli xil
turdagi energiyani iste’mol qilmasdan turib bo’lmaydi. Energiyaning asosiy
(boshlang’ich) turi bu i s s i q l i k e n ye r g i ya s i bo’lib xisoblanadi. Qolgan
turdagi energiyalar issiqlik energiyasining mahsulidir. Elektr energiyasi, atom
energiyasi, geotermal energiya, quyosh energiyasi, yonilg’i energiyasi va nihoyat,
jonli va jonsiz tabiat iste’mol qiladigan narsalar (odamlar ovqati ham, shuning
uchun kuchli ovqatni yukori kolloriyali ovkat deyiladi) quyoshning issiqlik
energiyasidan olingan maxsullardir.
YOnilgi yoqib (ishlatib) ishlaydigan xar qanday qurilma va mexanizm
issiqlik mashinalari xisoblanadi. Masalan, teploxot, teplovoz, raketa, samolyot,
tank, avtomobil, issiqlik elektrostantsiyalari, traktorlar, issiqlik berish qozonlari va
hokazo.
Ma’lumki, kishilik jamiyati xozirgi kunda issiqlikka bo’lgan extiyojini
asosiy qismini neft maxsulotlaridan olmoqda. SHu munosabat bilan neftni jaxon
bozor iqtisodiyoti sharoitida “qora oltin” deb atalganligi bejiz emas.
Mamlakatimiz mustaqil bo’lgan qisqa davr mobaynida neft mustaqilligiga
erishuvida muxtaram prezidentimiz I.A.Karimovning xizmatlari katta bo’ldi.
Ma’lumki, neftdan olinadigan yonilgi (benzin, kerosin va h.k.)larning xar bir
kilogrammida 40...50 ming kilojoul issiqlik mavjud bo’ladi. Afsuski, ishlayotgan
dvigatelarimizning eng yaxshisi xisoblangan dizel dvigatellarida ana shu
qimmatbaxo issiqlikning (taxminan) 40 % mexanik ishga aylanadi xolos.
Xayotimizda suv omborlarini bilamiz, elektr energiyasining omborlarini
(akkumlyatorlar batareyasi), gaz omborlari ishlayapti va qurilmokda. Biroq,
Respublikamiz kabi serquyosh o’lkada yoz oylarida issiqlik keragidan ortiqcha
bo’lib, isrof bo’lmokda. Issiqlik texnikasi qonunlari bilan yaqindan tanishib,
moxiyatiga yetib rivojlantirilsa, extimol yozdagi ortiqcha issiqlik miqdorini saqlab
Ilmiybaza.uz
qo’yib qishda ishlatish, ya’ni issiqlik omborini yaratish muommosini xal qilish
mumkin bo’lar.
Xozirgi zamon qishloq xo’jaligini energetika balansida issiqlik energiyasi
asosiy xal qiluvchi ahamiyatga ega. Qishloq xo’jaligi ishlab chiqarishi istemol
qilayotgan energiyaning 80 % ni issiqlik energiyasi tashkil qiladi. Energiyaning
eng qulay turi bo’lgan elektr energiyasi, xozircha shu balansning fakat 6-7 % ni
tashkil qiladi xolos.
Issiqlik energiyasini qishloq xo’jaligidagi asosiy istemolchisi traktorlar va
avtomobillarga o’rnatilgan ichki yonuv dvigatellari xisoblanadi. Ma’lumki, ichki
yonuv dvigatellari issiqlik dvigatellari xisoblanadi.
Issiqlik dvigatellarida yonilg’ining tsilindrda yonishi xisobiga xosil bo’lgan
issiqlik mikdori mexanik ishga aylantiriladi. SHuning uchun xozirgi paytda va
kelajakda issiqlik texnikasi fanining qishloq xo’jaligi injener-mexanigi uchun
axamiyati katta.
Bundan tashqari, qishloq xo’jaligi ishlab chiqarishida issiqlik energiyasi
xilma xil maqsadlarda foydalanilmokda: xonalarni isitish va ventilatsiya qilish,
binodagi xavoni konditsirlash, issiqlik xo’jaliklari, sovitish mashinalari, ishlab
chiqarish jarayonlarini bug’ bilan ta’minlash va xoqazolar.
Issiqlik texnikasi fani haqida umumiy ma’lumotlar
Issiqlik texnikasi fani issiqlik mashinalari va qurilmalari yordamida issiqlik
xosil qilish, uni boshka turdagi energiyaga aylantirish, taqsimlash xamda uzatish
usullarini nazariy va amaliy jixatdan qamrab olgan umumtexnikaviy fandir.
Termodinamika va uning qismi bo’lgan issiqlik texnikasining fan sifatida
shakllanishida XVIII-XIX asr olimlaridan Jon Joul, M.V.Lomonosov, Sadi Karno,
Klauzius, Kelvin, Maksvel, Boltsman, Mendeleyev, Lents, Stoletov, TSiolkovskiy
kabi olimlarning xizmatlari katta bo’lgan.
Issiqlik energiyasini mexanik energiyaga, mexanik energiyani elektr
energiyasiga aylantirish natijasida elektr energiyasini masofaga uzatish, mexanik
energiyaga aylantirish masalasi xal etildi. Katta kuvvatga ega bo’lgan GES, TES,
Ilmiybaza.uz
AES lar kabi elektr markazlarini qo’rish natijasida ishlab chiqarish mexanizatsiya-
lashtirildi va avtomatlashtirildi.
Xozirgi vaqtga kelib, termodinamik qonuniyatlar asosida yaratilgan asbob-
uskunalardan xalq xo’jaligining barcha soxalarida foydalanilmoqda. Misol qilib,
issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylantirib beruvchi bug’ mashinalarini,
ichki yonuv dvigatellarini olishimiz mumkin.
Mayer, Joul, Lents kabi olimlar energiyaning saqlanish qonunining
moxiyatini nazariy jixatdan ochib berdilar. YA’ni , termodinamikaning birinchi qo-
nuni «energiyaning saqlanish va aylanish qonuni»dir. Termodinamikaning ikkinchi
qonuni Karno, Klauzius, Tomson, Kelvinlar tomonidan fanga kiritildi.
Termodinamikaning rivojlanishida
rus olimlarining xizmatlari
ham
beqiyosdir. Lents – mexanik energiyasini elektr energiyasiga aylanish qonunini,
Stoletov – konvektiv va radiaktiv issiqlik almashinuvi qonuniyatini, TSiolkovskiy
– ko’p bosqichli raketa dvigatelida issiqlik energiyasini mexanik energiyaga
aylanish qonuniyatini yaratib fanga katta xissa qo’shdilar.
Xozirgi zamon olim va mutaxassislarining oldida quyosh energiyasidan to’la
foydalanish, insoniyatni energetik taqchillikdan butunlay ozod etish muammolari
turibdi. Ma’lumki, quyosh energiyasi ta’sirida xosil bo’lgan torf, toshko’mir, neft,
turli gazlarni quyosh energiyasining yerdagi akkumulyatorlari deb atash
mumkin.CHunki, yerning 1m2 yuzasiga tushadigan quyosh nurining energiyasi
taxminan 1 kVt ga teng. Biroq, quyosh energiyasini elektr energiyasiga to’la
aylantirish uchun xozirgi asbob-uskunalarning foydali ish koeffitsentlari yetarli
emas.
Issiqlik texnikasi fani asosan ikki qonunga tayangan xolda ish tutadi.
Birinchi qonun, energiyaning aylanish va saqlanish qonuni, energiya yo’q
bo’lmaydi, yo’qdan bor bo’lmaydi.
Ikkinchi qonun, ish sarflamay issiqlikni xarorati past jismdan xarorati
yuqori jismga o’tkazib bo’lmaydi. ( Klauzius ta’rifi ).
Issiqlik texnikasidan barcha soxalar kabi qishloq xo’jaligi soxasida ham
keng foydalaniladi. Yuqorida ta’kidlaganimizdek, qishloq xo’jaligi energetika
Ilmiybaza.uz
balansining 80 % ni issiqlik energiyasi tashkil etadi. Energiyaning eng qulay,
ekologik toza bo’lgan elektr energiyasi ushbu balansning 6-7 % ni tashkil etadi
xolos.
Issiqlik energiyasining 80 % ni tashkil etishiga sabab, traktor va avto-
mobillarga o’rnatilgan ichki yonuv dvigatellaridir. Bu dvigatellar issiqlik ener-
giyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi dvigatellardir. Bundan tashqari,
issiqxonalarda, bino va inshoatlarni isitishda, issiq suv bilan ta’minlashda, chorva
va parrandachilik fermalarida issiqlikdan keng foydalaniladi.
1.2. Asosiy tushunchalar. Termodinamika tizimi
Issiqlik texnikasi fanida xam qator kattaliklar va tushunchalardan
foydalaniladi. Quyida issiqlik texnikasiga oid asosiy tushunchalar bilan tanishamiz.
Ishchi jism - issiqlik energiyasini mexanik energiyaga aylanish jarayonidagi
oraliq jismdir, ya’ni issiqlik energiyasi ishchi jismga beriladi va u kengayib
mexanik ish bajaradi. Taxminiy sxemasi: issiqlik-ishchi jism- mexanik ish.
Issiqlik mashinalarida ishchi jism sifatida gaz yoki suyuklik bug’lari
ishlatiladi, chunki ishchi jismlar kengayish va siqilish xususiyatlariga ega bo’lishi
kerak. Masalan, ichki yonuv dvigatellarida xavo ishchi jism bo’lib, yonilg’i
yonishidan xosil bo’lgan issiqlik energiyasini qabul qiladi va kengayish jarayonida
porshenni turtib mexanik ish bajaradi.
Gazlar va suv bug’lari o’rtasida aytarlik fark yo’k. Gazlarni ma’lum bir
suyuqlikning bugi (to’yinish xolatidan uzoq bo’lgan) sifatida qarash mumkin.
Issiqlik texnikasi jarayonlarida qo’llanilayotgan gazlar, asosan o’zining
agregat xolatini o’zgartirmaydigan, ya’ni suyuq xolatiga yoki bug’ xolatiga
o’zgarmaydigan turg’un ishchi jism xisoblanadi. Ma’lumki, bug’ - gaz va suyuqlik
orasidagi oraliq element xisoblanadi.
To’yingan bug’lar gazlardan o’zining agregat xolatining o’zgaruvchanligi
bilan farq qiladi, ya’ni to’yingan bug’lar ko’rsatkichlarining ozgina o’zgarishi
bilan bug’ xolatidan suyuqlikka yoki aksincha o’zgarishi mumkin.
Ilmiybaza.uz
Qizdirilgan bug’lar o’zining agregat xolatini turg’unligi bilan gazlarga
yaqinlashadi. Qizdirilganlik darajasi qancha yuqori bo’lsa, qizdirilgan bug’
shuncha gazlarga yaqinlashadi va gaz qonunlariga bo’ysunadi.
Ish – miqdoriy jixatdan atrof-muxitning jismga bo’lgan ta’siri bilan
o’lchanadi. Mexanikada ish deganda, kuch qo’yilgan jismning vaziyati o’zgarishi
tushuniladi. Issiqlik texnikasida esa ish deganda, qo’yilgan kuch ta’sirida jismni
faqatgina vaziyatigina emas, shaklining o’zgarishi ham tushuniladi. Masalan, ichki
yonuv dvigatellarida suvni yuqori bosim bilan xaydab beruvchi nasosning ish
bajarishi xisobiga yondirilgan yonilg’ining ximiyaviy energiyasining ma’lum
qismi suvning potentsial energiyasiga aylanadi.
Xulosa qilib aytganda, ish energiyaning makrofizik shakli bo’lib, unda kuch
quyilgan nuqtaning xarakatini bevosita ko’z bilan kuzatish mumkin. Ish bajarilishi
uchun kamida ikkita jism, kuch beruvchi, ya’ni ish bajaruvchi va kuch qo’yilgan
jism bo’lishi zarur.
Issiqlik – energiyaning berilish usuli bo’lib, mikrofizik jarayonlarning
majmuasi xisoblanadi. Energiya atrof-muxitdan jismga faqat ish bajarish yo’li
bilangina berilib qolmay, issiqlik ko’rinishida ham berilishi mumkin. Masalan,
molekulalarning o’zaro to’qnashuvidagi energiya almashinishi, kvant nurlanishi,
xar xil to’lqindagi nurlar va x.k.lar shunday mikrofizik xodisalar bo’lib, ularni ko’z
bilan ko’rib bo’lmaydi. Issiqlik berilishida ham ikkita jism - energiya beruvchi va
energiya oluvchi jismlar bo’lishi zarur.
Ish (ish jarayoni) va issiqlik energiya uzatilishining ikki xil shakli bo’lib,
bir jismdan ikkinchi jismga berilayotgan energiya bajarilgan ishning yoki
uzatilayotgan issiqlikning miqdorini belgilaydi.
Energiya – zaxiradagi imkoniyat, ya’ni xali bajarilmagan ishdir. Issiqlik
xarakatini o’rganishda jism tomonidan berilishi mumkin bo’lgan ish va
issiqlikning yig’indisi bilan o’lchanadigan ichki energiya ko’zda tutiladi.
Issiqlik texnikasida ishlatiladigan energiya, ish va issiqlik tushunchalarining
o’lchov birliklari SI sistemasida bir xil, ya’ni Joul (kiloJoul). Lekin bundan,
uchchalasi ham bir xil kattalik degan xulosa kelib chiqmaydi.
Ilmiybaza.uz
3. Termodinamik holat parametrlari
Bizga ma’lumki, tabiatda mavjud bo’lgan moddalarning barchasi uchta
asosiy xolatning birida, ya’ni gaz, suyuqlik va qattik jism ko’rinishida bo’lishi
mumkin. Tekshirilayotgan o’zgarmas sharoitda bir modda doim bir hil ko’rinishda
bo’ladi. Masalan, suv atmosfera bosimida va 200 0S xaroratda doim bir xil bug’
xolatida bo’ladi.
Modda
tekshirilayotgandagi
aniq
fizikaviy
sharoitlarni,
binobarin,
tekshirilayotgan modda xolatini aniqlash uchun xolat parametrlari deb
yuritiladigan qulay tushunchalar kiritiladi.
Moddaning xossasi intensiv va ekstensiv bo’lishi mumkin. Sistemadagi
modda mikdoriga bog’liq bo’lmagan xossalar intensiv xossalar deb yuritiladi
(bosim, xarorat va boshqalar ). Modda miqdoriga bog’liq bo’lgan xossalar
ekstensiv xossalar deb ataladi. Berilgan sharoitda modda miqdoriga proportsional
ravishda o’zgaradigan hajm ekstensiv xossalarga misol bo’la oladi; 10 kg
moddaning hajmi 1 kg shu turdagi moddaning hajmiga qaraganda 10 marta katta
bo’ladi.
Solishtirma, ya’ni modda miqdori birligiga nisbatan olingan ekstensiv
xossalar intensiv xossalar ma’nosiga ega bo’lib qoladi. Masalan, solishtirma hajm,
solishtirma issiqlik sig’imi va shunga o’xshashlar intensiv xossalar sifatida
tekshiriladi. Jism yoki jismlar guruxining – termodinamik sistemalarning xolatini
belgilovchi intensiv xossalar jism (yoki termodinamik sistema) xolatining
termodinamik xolat parametrlari deyiladi.
Xolat parametrlaridan eng qulayi jismning absolyut xarorati, absolyut bosimi
va solishtirma hajmi yoki zichligi.
Agar gazning zichligi (yoki solishtirma xajmi), bosimi va xarorati ma’lum
bo’lsa, uning xolati aniqlangan bo’ladi. Zichlik xajm birligidagi massa bo’lib,
xarfi bilan belgilanadi. Unga teskari bo’lgan kattalik solishtirma xajm – massa
birligidagi xajm xisoblanadi. Ular o’zaro quyidagicha bog’lanadi.
1
,
1
Ilmiybaza.uz
Agar gazning massasi G (kg) va hajmi V (m3) ma’lum bo’lsa, zichlikni va
solishtirma hajmni topish mumkin, ya’ni
V
G
,
V
G
G
V
,
G
V
Demak, zichlik va solishtirma hajmlarning birliklari quyidagicha bo’ladi.
3
м
кг
,
кг
м 3
Bosim - gazlarning molekulyar kinetik nazariyasiga ko’ra, molekulalarning
idish devorlariga urilishining natijasi bo’lib, yuza birligiga ta’sir kilayotgan kuch
bilan o’lchanadi.
SI sistemasida bosim birligi H/m2 yoki Pa (Paskal) larda o’lchanadi. 1 Pa
gazning 1m2 yuzaga 1 N kuch bilan ko’rsatayotgan bosimiga teng, ya’ni 1 Pa = 1
N/m2 . Bu juda kichik bosim birligi bo’lganligi uchun amalda ko’pincha, kPa
(kiloPaskal), mPa (megoPaskal) yoki gPa (gigoPaskal) birliklari qo’llaniladi.
Bundan tashqari, bosimni o’lchashda atmosfera (1 at = 1 N/m2) va bar (1 bar = 105
N/m2 ) hamda suyuqlik (xususan, suv va simob ) ustunlaridan foydalaniladi.
Bosimning turli birliklari orasidagi bog’lanish quyidagicha:
1 bar = 105 N/m2 = 1,01972 kg/sm2 = 750,06 mm.sim.ust. = 10197 mm.suv ust.
1at = 1 kg/sm2 = 735,6 mm.sim.ust. = 1000 mm.suv ust. = 98066,5 N/m2
1 gPa = 1000 mPa , 1 mPa = 1000 kPa , 1 kPa = 1000 Pa.
Fizik normal sharoit deb, t = 0 0C va r = 760 mm.sim.ust. = 101325 N/m2
bo’lgan sharoit qabul qilingan.
Texnikada bosimni o’lchash uchun manometrlar va vakummetrlardan
foydalaniladi. Agar idishdagi gazning absolyut bosimi ra tashqi muxit bosimi rbar
dan yuqori bo’lsa, ortiqcha yoki manometrik bosim rman manometr yordamida
o’lchanadi. Idishdagi gazning bosimi ra tashqi muxit bosimi rbar dan past bo’lsa,
kam yoki vakuum bosim rvak vakuummetr yordamida o’lchanadi.
Ilmiybaza.uz
Shunday
qilib,
absolyut
(mutloq)
bosim
yuqoridagi
asboblarning
ko’rsatishiga asosan quyidagi munosabatda aniqlanadi:
ra rbar; ra = rbar + rman
ra rbar; ra = rbar - rvak
rman va rvak bosimlar quyidagi tengliklar orqali aniqlanadi:
rman = rabs – rbar = gh
rvak = rbar – rabs = gh
bu yerda, g – erkin tushish tezlanishi;
- suyuqlik zichligi;
h - asbobdagi suyuqlik satxining farqi.
Xarorat - jismning qizitilganlik darajasini ifodalaydi va turli xarorat
shkalalarida o’lchanadi. Xozirgi vaqtda asosan uchta xarorat shkalalaridan
foydalanilmoqda.
- absolyut yoki termodinamik xarorat ( Kelvin ) shkalasi –0K;
- yuz gradusli yoki Selsiy shkalasi - 0C;
- Farengeyt shkalasi - 0F.
Issiqlik texnikasi xisob-kitoblarida asosan Kelvin graduslari ishlatiladi. 1848
yilda ingliz olimi Kelvin taklif etgan ushbu xarorat shkalasining noli sifatida ideal
gaz molekulalarining tartibsiz xarakati to’xtaydigan xarorat qabul qilingan, bu
xarorat absolyut (mutloq) nol deyiladi va Selsiy xaroratlar shkalasining -273,15 0C
ga to’g’ri keladi. Ma’lumki, Selsiy shkalasining noli sifatida suvning muzlash
xarorati qabul qilingan. Selsiy shkalasining bo’lingan oraliqlari (graduslari) Kelvin
shkalasiga to’g’ri keladi (1 0K = 1 0C ). Bu ikki shkallarda o’lchangan xaroratlar
o’zaro quyidagicha bog’langan, T = t + 273,15 0K.
Farengeyt shkalasi bo’yicha muzning erish xarorati va suvni qaynash
xarorati fizik normal sharoitda 32 va 212 0F ga teng. Farengeyt shkalasi va Selsiy
shkalasi o’zaro quyidagi tenglik orqali bog’langan, T = 1,8 t + 32 0F
Nazorat uchun savollar:
1.Fanning maqsadi va predmeti haqida ma’lumot bering.
Ilmiybaza.uz
2. Asosiy tushunchalar (ishchi jism, issiqlik, ish energiya) deganda nimani
tushunasiz?
3. Gaz xolatini aniqlovchi kattaliklar (zichlik, solishtirma xajm,
bosim, xarorat) tushuncha bering.
4. Energiya va ishning o’lchov birliklari taqqoslang.