Бағдарламасы көлемі 2 кредит (90 сағАТ)
жүктеу/скачать 1,34 Mb.
|
| 7-ші дәріс жоспары
Термодинамиканың бірінші заңы (жұмыс, жылу және ішкі энергияның өзгерісіне енетін құрама бөліктер, күй функциясы) (1 сағат). Дәріс мазмұныМынадай тәжірбелік ақиқат бар: жүйеге берілген барлық жылу, оның ішкі энергиясына dU арттыруға және оның сырттқы күштерге қарсы істелген dA жұмысына кетеді. Бұл термодинамиканың бірінші бастамасының анықтамасы болып табылады. Темодинамиканың бірінші бастамасы, шексіз аз өзгеріс үшін, математикалық түрде былай жазылады:
мұндағы dQ - жүйеге берілген жылу, dU -ішкі энергияның өзгерісі, dA - жұмыс. (3.1) өрнекке енген шамалардың барлығын жете (анықтап) қарастырайық.
Ішкі энергия күйдің функциясы болып саналады, яғни әрбір күйге ішкі энергияның анықталған бір ғана мәні сәйкес келеді. Қандай да бір күйдегі дененің ішкі энергиясы туралы айтсақ, онда бұл күйді кейбір басқа күймен салыстыру мағынасында айтылуы мүмкін. Жүйенің 1 -күйден 2- күйге көшуі кезінде, ішкі энергияның өзгерісі, бұл көшудің әдісіне тәуелсіз, энергиялардың айырымына тең болады. (3.2) Бұл теңдік, интеграл астындағы өрнек толық дифференциал болғанда ғана дұрыс болады. Дөңгелектік процесс деп, жүйе бірнеше аралық күйлерді өтіп, алғашқы күйге оралатын процесс.Дөңгелек прцесс кезінде ішкі энергия өзгерісі нольге тең болады. (3.3) Сонымен, жүйенің әрбір күйіне ішкі энергияның анықталған бір мәні сәйкес келеді. Жүйе мен оны қоршаған орта арасында энергия алмасуы болып жатса,жұйенің ішкі энергиясының өзгерісі пайда болады. Мұндай алмасу, тек жұмыс орындау кезінде және жылу беру есебінен болуы мүмкін. б) Жұмыс. Жеңіл жылжығыш (үйкеліссіз) поршені бар цилиндр ішінде тұрған (3.1-сурет) газды қарастырайық. Газдың ұлғаюы кезінде істелетін элементар жұмыс поршень элементар d аз қашықтыққа орын ауыстыру кезінде орындалады: мұндағы F – газ тарапынан поршеньға әсер ететін күш. Егер газ қысымы р, поршень ауданы- S болса , онда , болады да, элементар жұмыс Мұндағы көбейтіндісі dV көлемінің ұлғаюына тең, сондықтан (3.4) 3 Орындалған жұмысты анықтауға арналған диаграмма 3.2-суретте кескінделген. Газ күйінің 1- нен 2- күйге өткенде орындалған жұмыс 1 а 2 сызығы арқылы кескінделіп, а 2 - фигураның ауданы арқылы анықталған, яғни оның ауданы = (3.5) болады
Егер процесстің журу жолы 2 b 1 болса, орвндалған жұмыс өзге болады. Себебі, оның ауданы b 1 (фигураның ауданы ) арқылы анықталады. Осыдан, орындалатын жұмыс мөлшері газ күйінің бір күйден екінші күйге қандай жолмен өтуіне тәуелді болады. Сондықтан орындалатын жұсым процесстің функциясы болады. Жұмыс бір күйден басқа бір күйге өту процессі кезінде ғана орындалатын болады. 3.2-сурет Сонымен, газдың цикл кезінде жасайтын жұмысы қисық ауданымен шектелген аудан арқылы анықталады. Егер циклда оң жұмыс жасалса (цикл сағат тілі бағытымен 1a2 өтсе), онда ол тура цикл (3.2-сурет) деп аталады, ал циклда теріс жұмыс (сағат тіліне қарама-қарсы бағытта 2b1) жасалса, онда ол кері (3..2- сурет) деп аталады. Демек, дөңгелектік процесс кезінде жүйенің істейтін жұмысы нольге тең емес, яғни . (3.6) Интеграл астындағы өрнек толық дифференциал емес, яғни dA жұмыстың айырымы емес, бір күйден екінші күйге көшкендегі жасалған шексіз аз жұмыс. Сондықтан, жұмыс - макроскопиялық пішіндегі энергияның берілуі, яғни жүйе бөліктерінің арасындағы энергияның орын ауыстыру түрі (мысалы, газдың сығылу және ұлғаю кезіндегі поршеннің қозғалысы). в) Жылу. Жылу, жұмыс сияқты тек жылу алмасу (берілу) процесінде пайда болады. Жылу берілу процесі жоқ кезде термодинамикада, жылу туралы сөз болмауы керек. Энергияның берілуінің микроскопиялық түрі (пішіні) - жылу. Мысалы, әртүрлі күйлерде тұрған екі денені тиістірсек, онда өзара әсерлесуші денелердің ішкі энергиясы өзгереді. Жылу мөлшері берілген энергияны сипаттайды. Жылу және жұмыс – энергияның берілуінің жалғыз түрі. Энергияның берілуінің үшінші түрі жоқ! Темодинамиканың бірінші бастамасы дифференциалды түрде былай жазылады
жүктеу/скачать 1,34 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|