8-дәрістік сабақ. Қайтымды және қайтымсыз процестер
жүктеу/скачать 41,38 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Тепе-тең және тепе-теңсіз процестер
- Дөңгелек процестер немесе циклдар.
- Термодинамиканың екінші заңы және оның маңызы.
|
8-дәрістік сабақ. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Оқшауланған денеде немесе денелер жүйесінде жүрген қайсыбір процестің әсерінен, ол бір күйден екінші күйге өтіп, соңынан бастапқы күйіне қайта оралсын. Егер жүйе екінші күйден бірінші күйге ауысу кезінде біріншіден екіншіге ауысқан аралық күйлер арқылы жүрсе және өзін қоршаған ортада еш өзгеріс туғызбаса, процесс қайтымды деп аталады. Ал мұндай кері ауысу мүмкін болмаса, процесс қайтымсыз деп саналады. Үйкеліс араласқан кез-келген процесс қайтымсыз, себебі, оны жеңуге кеткен жұмыстың біршама бөлігі жылуға айналады хәне қоршаған ортаға тарап кетеді. Үйкеліс кезінде, жүйелерде бөлінген жылудың есебінен, қоршаған ортаның температурасы жоғарылайды. Бұл жылу, жұмыс жасалмай, қайтып орнына келмейді. Сондықтан, кез-келген нақты механикалық процесс, үйкеліссіз жүзеге аспайтын болғандықтан, қайтымсыз. Ыстық денеден суық денеге жылу берілу процесі де қайтымсыз процесс, себебі оған кері процесс өздігінен жүзеге аспайды, ол үшін жұмыс жасалуы тиіс. Осы сияқты газдардың бос кеңістікке ұлғаюы да қайтымсыз. Бұл кезде газ, кедергі жоқ болғандықтан, жұмыс жасамайды, бірақ оны бастапқы көлемге жинау үшін жұмыс жасалады және ол қоршаған ортаға өзгеріс енгізеді. Тепе-тең және тепе-теңсіз процестер. Жоғарыда оқшауланған жүйе күйін сипаттайтын параметрлер ұзақ уақыт өзгермейтін тепе-тең күй ұғымын енгізген едік. Осының негізінде бірінен соң бірі келіп отыратын тепе-тең күйлерден тұратын процестер квази тепе-тең процестер деп аталады. Бұндай процестерде екі көрші күйлердің параметрлерінің бір-бірінен айырмашылығы өте аз. Олай болса кваази тепе-тең процесс, кез-келген уақытта жүйенің барлық бөлігі тепе-тең күйде деп санауға болатын, өте баяу жүретін процесс. Шекті жылдамдықпен жүретін процестерде қысымның, температураның, тығыздықтың және т.б. физикалық шамалардың градиенттері пайда болады. Мұндай процестер, денелер жүйесінің күйін сипаттайтын параметрлер бүкіл көлемде біркелкі болмағандықтан, тепе-теңсіз. Тепе-теңсіз және тепе-тең процестердегі газдың ұлғаю және сығылу жұмыстарын қарастырайық. Тепе-тең ұлғаюда газдың жасаған жұмысы мынаған тең: . (16) - газдың қысымына тең деп санауға болатын сыртқы қысым. Газдың тепе-теңсіз ұлғаюы кезіндегі жасалған жұмыс . (17) Бір ескертетін жай , олай болса осыдан (18) Сонда тепе-теңсіз ұлғаю процесі шекті жылдамдықпен жүретін болғандықтан, сыртқы қысым газ қысымынан барлық уақытта көп. Тепе-тең күйде сығылу кезінде газ қысымы тағы да сыртқы қысымға тең деп саналады, сондықтан жұмыс мына формуламен анықталады: . (19) Дөңгелек процестер немесе циклдар. Егер жүйе /дене/ 1-ші күйден 2-ші күйге ауысып, кейін басқа аралық күйлер арқылы бастапқы 1-ші күйге қайта оралса, ондай процесс цикл немесе дөңгелек процесс деп аталады. Барлық бөліктері қайтымды болса цикл қайтымды процеске, ал бір немесе одан көп бөліктері қайтымсыз болса, онда цикл қайтымсыз процеске жатады. Толық тепе-тең дөңгелек процесс кезіндегі жұмыс тура және кері процестер кезіндегі жұмыстардың айырымына тең: Тепе-теңсіз дөңгелек процесте жасалған жұмыс тепе-тең дөңгелек процестегіден кем. Циклдың жұмысы тура және кері процестерге сәйкес, қисықтар қоршаған аудандармен өлшенеді. Жылу машиналары тура циклмен, ал тоңазытқыш машиналар кері циклде жұмыс істейді. Дөңгелек процесте ішкі энергияның өзгерісі , сондықтан цикл үшін термодинамиканың 1-ші заңы былай жазылады: Ал жүйенің, өзін қоршаған ортамен алмасатын жылу мөлшерін анықтайды. Дөңгелек процесте, біріншіден жылудың жұмысқа, ал екіншіден, жұмыстың жылуға айналулары жүзеге асады. Яғни, жылу мөлшері екі құраушыдан құралады: немесе . Термодинамиканың екінші заңы және оның маңызы. Жоғарыдағы қаралған термодинамиканың бірінші заңы жылу мен дененің ішкі енергиясының арасындағы байланыстың мөлшерлік қатынасын бергенімен, процестердің жүру бағытын анықтауға мүмкіндік бермейді. Тәжірибелер жылудың ыстық денеден суық денеге өз еркімен ауысатынын дәлелдейді. Шашыраған жылудың қайтадан жинақталуы термодинамиканың бірінші заңына қайшы келмегенімен, оның екінші заңына қайшы. Термодинамиканың екінші заңы жаратылыстағы процестердің жүру бағытын сипаттайды. Жылу машиналарында (іштен жану қозғалтқыштарда, бу машиналарында) жұмыстық дене тік цикл жасайды, мұнда қыздырғыштан жылу алынады ал суытқышқа жылу беріледі, . Француз ғалымы Карно жылу машинасының пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) ұғымын еңгізген. Ол әрпімен белгіленеді және жасалынған жұмыстың қыздырғыштан алынған жылу мөлшеріне қатынасымен анықталады: . (20) ПӘК-і көп машинаның пайдалы жұмысы да көп. жүктеу/скачать 41,38 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|