Термодинамикалык принциптер
Термодинамиканын кеңири жана татаал дүйнөсүн түшүнүү үчүн, негизги терминдерди карап чыгуудан, термодинамикалык принциптер менен таанышуудан, андан кийин термодинамикалык мыйзамдарды, алардын кандайча иштелип чыгышын, алардын кандайча иштелип чыгарын тереңирээк изилдөө керек. математикалык туюнтулган жана анын колдонулушу.
Термодинамиканын төрт мыйзамы менен (нөл мыйзамы, биринчи мыйзам, экинчи мыйзам жана үчүнчү мыйзам), ар кандай системалар ортосундагы энергияны которуу жана өзгөртүү кандайча иштей тургандыгы сүрөттөлөт; жаратылыштын көптөгөн физикалык-химиялык кубулуштарын түшүнүүгө негиз болуп саналат.
Негизги түшүнүктөрдү карап чыгуу
Сизди макаланы көрүүгө чакырабыз ТЕРМОДИНАМИКА, ал эмне жана анын колдонулушу
Бул маалыматты макала менен толуктасаңыз болот Ватт мыйзамынын күчү (тиркемелер - көнүгүүлөр) жолу болуу БИЗ КӨЗДӨЙБҮЗ ...
Энергиянын түрлөрү
Дене-бойдун абалын же абалын өзгөртүү жолу менен өзгөрүү касиети болгон энергия ар кандай формада болот, мисалы кинетикалык энергия, потенциалдык энергия жана денелердин ички энергиясы. 1-сүрөттү караңыз.
мен иштебейм
Бул бир эле багытта өлчөнгөн күч менен жылышуунун натыйжасы. Жумушту эсептөө үчүн, нерсенин жылышына параллель болгон күчтүн компоненти колдонулат. Жумуш Nm, Joule (J), ft.lb-f же BTU менен өлчөнөт. 2-сүрөттү караңыз.
Жылуулук (Q)
Жылуулук энергиясын ар кандай температурада болгон эки дененин ортосунда өткөрүп берүү жана ал температура төмөндөө маанисинде гана болот. Жылуулук Джоуль, BTU, фунт-фут же калория менен өлчөнөт. 3-сүрөттү караңыз.
Термодинамикалык принциптер
Нөл мыйзамы - нөл принцип
Термодинамиканын нөл закону, эгерде А жана В эки нерсе бири-бири менен жылуулук тең салмактуулукта болсо, ал эми А объектиси үчүнчү С объект менен тең салмактуулукта болсо, анда В объекти С менен жылуулук тең салмактуулукта болот деп билдирет Термикалык тең салмактуулук эки же андан көп дене бирдей температурада болгондо. 4-сүрөттү караңыз.
Бул мыйзам термодинамиканын негизги мыйзамы деп эсептелет. Ал 1935-жылы "Нөл мыйзамы" деп жарыяланган, анткени термодинамиканын биринчи жана экинчи мыйзамдары кабыл алынгандан кийин пайда болгон.
Термодинамиканын 1-Мыйзамы (Энергияны сактоо принциби)
Термодинамиканын биринчи Мыйзамынын билдирүүсү:
Термодинамиканын биринчи мыйзамы, ошондой эле энергияны сактоо принциби деп аталат, ал энергия жаратылбайт же жок болбойт, ал энергиянын башка түрүнө өтөт же бир объекттен экинчи объектке өтөт. Ошентип ааламдагы жалпы энергия көлөмү өзгөрбөйт.
Биринчи мыйзам "баардык нерседе" аткарылат, энергия үзгүлтүксүз өткөрүлүп жана өзгөрүлүп турат, мисалы, айрым электр шаймандарында, мисалы, аралаштыргыч жана аралаштыргычтарда, электр энергиясы механикалык жана жылуулук энергиясына, адам денесинде алар химиялык затка айланат дене кыймылда болгондо кинетикалык энергияга сиңген тамак-аш энергиясы же 5-сүрөттө көрсөтүлгөн мисалдар.
Термодинамиканын биринчи Мыйзамынын теңдемеси:
Термодинамикалык принциптердин чегинде биринчи мыйзамдын теңдемеси берилген процессте энергиянын ар кандай түрлөрүнүн ортосунда болушу керек болгон тең салмактуулукту билдирет. Жабык тутумдарда [1], энергия алмашуу жылуулук берүү жолу менен гана жүргүзүлүшү мүмкүн, же (же тутум боюнча) жасаган иши менен, системанын энергетикалык өзгөрүүсү суммасына барабар экендиги аныкталган жылуулук жана жумуш аркылуу энергияны берүү. 6-сүрөттү караңыз.
Бул энергетикалык баланста каралуучу энергиялар кинетикалык энергия, потенциалдык энергия жана ички энергия [1] экендигин эске алганда, жабык тутумдар үчүн энергия тең салмагы 7-сүрөттө көрсөтүлгөн бойдон кала берет.
- (ec) Кинетикалык энергия , дененин кыймылына байланыштуу;
- (Эп) Потенциалдуу энергия, дененин гравитациялык талаадагы абалына байланыштуу;
- (ЖЕ) Ички энергия , дененин ички молекулаларынын кинетикалык жана потенциалдык энергиясынын микроскопиялык салымдарынан улам.
Exercise 1.
Мөөр басылган идиште зат бар, анын баштапкы энергиясы 10 кДж. Зат 500 Дж иштеген винттин жардамы менен козголот, ал эми жылуулук булагы затка 20 кДж жылуулук берет. Мындан тышкары, процесс учурунда абага 3кДж жылуулук бөлүнүп чыгат. Заттын акыркы энергиясын аныктаңыз. 8-сүрөттү караңыз.
чечим:
9-сүрөттө жылуулук булагы кошкон жылуулукту көрө аласыз, анткени ал "оң" деп эсептелет, анткени ал заттын энергиясын көбөйтөт, абада пайда болгон жылуулукту, ал заттын энергиясын төмөндөтөт, ал эми энергияны көбөйтүүчү винттин иши оң жышаан көрсөткөн.
10-сүрөттө энергетикалык баланс келтирилген, термодинамиканын биринчи мыйзамына ылайык жана заттын акыркы энергиясы алынган.
Термодинамиканын экинчи закону
Термодинамиканын экинчи мыйзамынын бир нече билдирүүлөрү бар: Планк-Кельвиндин, Клаузиустун, Карнонун билдирүүсү. Алардын ар бири экинчи мыйзамдын ар башка жагын көрсөтөт. Жалпысынан термодинамиканын экинчи мыйзамы постулаттарды түзөт:
- Термодинамикалык процесстердин багыты, физикалык кубулуштардын кайтарымсыздыгы.
- Жылуулук машиналарынын эффективдүүлүгү.
- "Энтропия" касиетин киргизиңиз.
Термодинамикалык процесстердин багыты:
Жаратылышта өзүнөн-өзү энергия агып же эң жогорку энергетикалык абалдан эң төмөнкү энергетикалык абалга өтөт. Жылуулук ысык денелерден муздак денелерге агып, тескерисинче эмес. 11-сүрөттү караңыз.
Натыйжалуулук же жылуулук көрсөткүчтөрү:
Термодинамиканын биринчи мыйзамына ылайык, энергия жаратылбайт да, жок болбойт, бирок аны өзгөртүүгө же которууга болот. Бирок бардык энергияны өткөрүп берүүдө же трансформациялоодо анын бир бөлүгү жумуш жасоо үчүн пайдалуу эмес. Энергия которулганда же өзгөргөндө, баштапкы энергиянын бир бөлүгү жылуулук энергиясы катары бөлүнүп чыгат: энергия начарлайт, сапатын жоготот.
Кандайдыр бир энергияны трансформациялоодо, алынган энергия көлөмү берилген энергиядан ар дайым аз болот. Жылуулук эффективдүүлүгү - бул ишке айланган булактан чыккан жылуулуктун көлөмү, алынган пайдалуу энергия менен трансформацияда берилген энергиянын ортосундагы катыш. 12-сүрөттү караңыз.
Жылуулук машинасы же Жылуулук машинасы:
Жылуулук машинасы - бул жылуулукту жарым-жартылай жумушка же механикалык энергияга айландыруучу шайман, бул үчүн жогорку температурада жылуулук берүүчү булак талап кылынат.
Жылуулук машиналарында суу буусу, аба же отун сыяктуу зат колдонулат. Машина үзгүлтүксүз иштей тургандай кылып, зат циклдик жол менен бир катар термодинамикалык өзгөрүүлөргө дуушар болот.
Exercise 2.
Жүк ташуучу унаанын кыймылдаткычы күйүүчү бензинди күйгүзүп, жылуулукту пайда кылат. Кыймылдаткычтын ар бир цикли үчүн 5 кДж жылуулук 1кДж механикалык жумушка айланат. Мотордун эффективдүүлүгү кандай? Кыймылдаткычтын ар бир айланышы үчүн канча жылуулук бөлүнөт? 13-сүрөттү караңыз
чечим:
Бөлүнүп чыккан жылуулукту аныктоо үчүн, жылуулук машиналарында таза жумуш системага таза жылуулуктун берилишине барабар деп эсептелет. 14-сүрөттү караңыз.
Энтропия:
Энтропия - бул системада кокустуктун же башаламандыктын даражасы. Энтропия энергияны жумушту жаратууга мүмкүн болбогон бөлүгүн саноого мүмкүндүк берет, башкача айтканда, термодинамикалык процесстин кайтарылгыс экендигин саноого мүмкүндүк берет.
Ар бир пайда болгон энергия берүү ааламдын энтропиясын көбөйтөт жана жумушту аткарууга жарактуу энергияны азайтат. Ар кандай термодинамикалык процесс ааламдын жалпы энтропиясын көбөйтүүчү багытта жүрөт. 15-сүрөттү караңыз.
Термодинамиканын 3-Мыйзамы
Термодинамиканын Үчүнчү Мыйзамы же Нерст Постулат
Термодинамиканын үчүнчү мыйзамы температурага жана муздатууга байланыштуу. Анда абсолюттук нөлдөгү системанын энтропиясы белгилүү константа деп айтылат. 16-сүрөттү караңыз.
Абсолюттук нөл - бул төмөнкү температура, андан төмөн температура болбойт, ал денедеги эң суук болот. Абсолюттук нөл 0 K, -273,15 ºC эквивалентине барабар.
жыйынтыктоо
Төрт термодинамикалык принцип бар. Нөл принцибинде жылуулук тең салмактуулугу эки же андан көп дене бирдей температурада болгондо аныкталат.
Термодинамиканын биринчи мыйзамы процесстердин ортосундагы энергияны сактоо жөнүндө, ал эми экинчи термодинамиканын энтропиясынын эң төмөнүнөн энтропиясына багыттуулугу жана жылуулукту ишке айландырган жылуулук кыймылдаткычтарынын эффективдүүлүгү же натыйжалуулугу жөнүндө.
Термодинамиканын үчүнчү мыйзамы температурага жана муздатууга байланыштуу, анда абсолюттук нөлдөгү системанын энтропиясы белгилүү константа деп айтылат.