8-дәріс жоспары
Термодинамиканың 2-ші бастамасы. Қайтымды және қайтымсыз процестер.
Дәріс мазмұны
Қарастырылатын жүйенің (газдың) күйін анықтайтын және сыртқы әсерлердің нәтижесінде өзгере алатын физикалық шамаларды “сол жүйенің параметрлері ” деп атағанбыз. Бір текті және бірқалыпты орналасқан денелерді немесе жүйелерді “фаза” деп те атайды. Мысалы, идеал газ – бір фазалық жүйе. Бұл жүйенің күйін анықтайтын параметрлер P, V, T. Қарастырылатын жүйе тепе - тең күйде ме, әлде тепе – теңсіздік күйде ме деген сауал маңызды мәселе қатарына жатады. Жүйені сипаттайтын параметрлер (P, V, T) сыртқы себептердің ықпалысыз өзінің белгілі бір сан мәндерін өзгертпейтін болса, онда жүйенің мұндай күйін «тепе-теңдік күй» деп атайды. Мысалы, жабық ыдыстағы екі фазалық ортаның (сұйықпен оның қаныққан буы) температуралары бірдей болса, ондай жүйе «тепе-теңдік күйде» деп аталады.
Жүйеде болатын кез-келген процестер қашан да болса оның тепе-теңдікте емес күйлерінің тізбегімен байланысты болады. Алайда, процесс мынадай түрде өтуі мүмкін деп жорамал жасауға болады: уақыттың әрбір мезетінде (моментінде) параметрлердің әрқайсысының белгілі бір мәндері болады және параметрлердің уақыт өтуімен байланысты өзгерісі соншалықты аз болады да, қалаған дәрежедегі аз уақыт аралығында жүйені тепе-тең күйдегі жүйе деп қарастыруға болады. Олай болса, мейлінше баяу (жай) өтетін процесс «тепе-тең процесс» деп аталады, оны тепе-тең күйлердің тізбегінен түзілген деп қарастыруға да болады.
Ешбір нақты процесс тепе-тең жағдайда бола алмайды десек, бірақ процесс қаншалықты баяу (жай) өтетін болса, ол соғұрлым тепе-тең процеске жуық (жақын) болады немесе жақын бола түседі деуге болады. Тепе-тең процесті графикпен кескіндеп көрсетуге болады. Тепе-тең процесс (АВС) қисық сызықпен 3.6а-суретте көрсетілген.
3.6 а – сурет
Екі бағытта да жүре алатын процесті «қайтымды процесс» деп атайды. Бұл жағдайда процесс әуелі бір бағытта, онан кейін айналадағы денелерде ешбір өзгеріс болмастан кері бағытта өтетін болса, онда жүйе өзінің бастапқы күйіне, оралуға тиіс.
Әрбір тепе-тең процесс қайтымды процесс болады. Ал тепе-тең емес процестердің кез-келген түрі қайтымсыз процесс болады. Сондықтан нақты процестер – қайтымсыз процестер болып табылады. Нақты процестер өте баяу өтетін болса ғана қайтымыды процестерге жақындай түседі немесе жуықтай алады.
Қыздырылған денеден салқын денеге жылудың өздігінен берілуі қайтымсыз процестердің, мысалы бола алады.
Барлық түрдегі тепе-теңдіктегі процестер қайтымды болады.
Қайтымды және қайтымсыз процестер туралы түсінік, жылу энергиясының жұмысқа айналу шарттарын қарастырғанда (талдағанда) жылу машиналарның жұмысын талдағанда қажет болады.
Ж ылу машинасы (двигательдері) дегеніміз, периодты түрде сырттан алған жылуының есебінен механикалық жұмыс орындаушы және әрбір период соңында бастапқы күйге келіп отыратын машина. Бұл машина тұйық процесс жасайды. Ол (3.6 б, в) – суретте көрсетілген.
3.6 б –сурет 3.6 в – сурет
Бұл суретте идеал газдың жасаған бір циклі көрсетілген, ол 1а2 ұлғаюдан және (2б1) сығылудан тұрады. Газ ұлғаю кезінде оң таңбалы жұмыс (dv>0, dA=Pdv>0) орындайды десек, сығылу кезінде орындалатын жұмыс теріс таңбалы болады. Орындалған бір циклде жасалған жұмыстар қорытындысы А оң таңбалы десек
A=
Онда мұндай цикл «тура цикл» деп атайды, ал орындалған жұмыс қорытындысы теріс таңбалы болса, «кері цикл» деп аталады. Бұл жұмыстың, яғни бір циклде орындалатын толық жұмыс, тұйық сызықтың (1а2в1) ауданымен өлшенеді (анықталады).
«Тура цикл» жылу машиналарында, «кері цикл» суытқыш машиналарда қолданылады.
Суытқыш машина периодты әсер етуші қондырғы, сыртқы күштің жұмысының есебінен жылу, температурасы жоғарғы денеге тасымалданады.
Жылу двигательдері және суытқыш машиналар.
Достарыңызбен бөлісу: |