Байдуллаева Қазақтіліне аударғандар Н. М. Алмабаева, Г. Е. Байдуллаева, К. Е. Раманқұлов Мәскеу и з д а т е л ь с к а я г р у п п а «гэотар-медиа» 1 9
жүктеу/скачать 28,1 Mb. Pdf көрінісі
|
Ремизов А.Н. Медициналық және биологиялық физика (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- 1 Осы үдерісте энергияны беру өлшемі және энергияны беру мүмкін болатын бір үдерістерді жүмыс деп аталуы сәтті емес.
| Ш
/////////////Ш тгТГ г 12.2-сурет Айталык, цилиндрлі ыдыстың поршеннің астын- да тұрған газ Қ мен У2 дейін изобаралык ұлғайсын (12.2-сурет), бұл кезде поршень А/ = / 2 — /, кашыкты- ғына орын ауыстырып, ал көлемі V — V2 — Қ өзгерсін. Кима ауданы бар поршенге газ тарапынан Ғ = pS күш эсер етеді. Эсер еткен күштің бағытын поршеннің орын ауыстыру бағытымен бағыттас болгандыктан, газдың жұмысынын шамасы: А = F A I = p S A l = p A V . (12.1) Газ ұлғайғанда А К >0 және жұмыс он (АА >0); ал сығылғанда АК<0 және АА <0. Бұл жерде жұмысты сырткы күштер емес тек газдар жасап отырғанын ескерейік. Ал сырткы күштердің жұмысы керісінше газ үлғайғанда теріс, ал сығылғында он болады. Егер колем өзгерген кезде газ- дың кысымы өзгермесе, онда элементар жұмыстың dK элементар көлемінін өзгерісіне сәйкес шамасын есептеуге болады: d A = p d V . ( 1 2 . 2 ) интегралдап газ жасаған жүмысты аламыз: К А = f p dV. V, ( 12 . 2 ) (12.3) 1 Осы үдерісте энергияны беру өлшемі және энергияны беру мүмкін болатын бір үдерістерді жүмыс деп аталуы сәтті емес. Мысал үшін изотермиялык үдеріс үшін идеал газдың жүмысын аныктай- мыз. Ол үшін ( 12.3) тендеуіндегі кысым шамасын Менделеев-Клапейрон тен- деуінен алайык: m P = ~M RT V ’ (12.4) У2 m dV m V2 J dV= M RT J V = 17 RT[n \\ ’ (12.5) К v. мұндағы т — газ массасы; М — мольдік масса; Т — термодинамикалық темпе ратура; Л = 8,31 Дж (моль-К) — мольдік газ тұрактысы. ( 1 2 . 3 ) теңдеуінен газдың жұмысы график түрінде «кысым-көлем» коор- динатасы бойынша аныкталатын кисык сызыкты трапециянын ауданымен анықталатыны түсінікті (12.3-сурет). Алғашкы және соңғы күйлері екі түрлі үдеріспен көрсетілген графиктен көріп тұрғандай жұмыс шамасы үдерістің түріне байланысты екен. А { жүмысы Аг жүмысына карағанда артык. Жылулык үдерістер үшін энергияның сакталу заңы термодинамикасының бірінші баста- масы ретінде тағайындалады. Жуйеге берілген жылу шамасы оның ішкі энергиясының өзгеруіне жэне жуй- енің жумыс істеуіне жумсалады: Q = AU + А. (12.6) Ішкі энергия деп жүйені кұрайтын бөлшектердің кинетикалык және потен- циалдық энергияларының косындысын айтамыз. Ішкі энергия жүйе күйінің функциясы болып табылады және сол күй үшін накты мағынаға ие: At/ ішкі энергияның айырымы, ол алғашкы және соңғы күйлерге сәйкес анықталады: A U — U2 — Ur Жылу шамасы жүмыс сияқты үдерістің функциясы, күй функциясы емес. Жылу мөлшері мен жұмыс шамасын алғашкы және соңғы күйдің айырымы деп карастыруғаболмайды. Сондыктан (12.6)тендігінен 0және/1өсутаңбасынсыз жазылған. Q және А жәнеі/ аз өзгерісі кезінде 6Q, 5А және 5U таңбалары колданылады, осы арқылы жылу шамасы мен жұмыстың ішкі энергиядан айырмашылығы көр- сетіледі. Ыңғайлы болу үшін бүдан әрі (d Q, dA және d U) бірдей танбалану колда нылады, сонда да олардың айырмашылығы бар екендігін ұмытпаған жөн. Осы айтылғандарды ескеріп, термодинамиканың бірінші бастамасын мына түрде жа- замыз: dQ = dU + dA. (12.7) Q, А, Д t/және d Q, dA ,dU мәндері он (жылу жүйеге сырткы денелермен бері- леді, ішкі энергия артады, газ үлғаяды) және теріс (жүйеден жылу алынады, ішкі энергия кемиді, газ сығылады) болуы мүмкін. 12.2. ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ЕКІНШІ БАСТАМАСЫ. ЭНТРОПИЯ Термодинамиканың бірінші бастамасы энергияның сақталу заны болға- нымен үдерістің мүмкін болатын бағытын көрсетпейді. Мысалы, жылу алмасу кезінде термодинамиканың бірінші бастамасы бойынша жылу ыстық дене- ден жылуы аз денеге және керісінше жылуы аз денеден ыстық денеге берілуі мүмкін. Бірак күндегі тәжірибеден көретініміздей суыкденеден ыстык денеге жылу берілуі накты емес, мысалы, үйдегі температура төмендегенде шәйнек- тегі су кайнап кетпейді ғой. Екінші мысал: егер жерге тас түссе, жер кызады, ол потенциалдык энергиясынын өзгерісінің эквиваленту ал енді кері үдеріс жердін суығанынан тастың көтерілуі мүмкін емес. Термодинамиканың екінші бастамасы бірінші бастамасы сияқты тәжіри- бенің жиынтығы аркылы аныкталған. Термодинамиканың екінші заңының бірнеше тұжырымдамасы бар: жылу өзінен өзі төменгі температурасы бар денеден жоғаргы температурасы бар де неге өтпейді (Клаузиус тужырымдамасы) немесе екінші ретті мэңгі қозғалтқыш жасау мумкін емес ( Томсон тужырымдамасы), яғни бір денені суыту арқылы журетін уздіксіз периодты удерістің болуы мумкін емес. Жылу машинасында жұмыс қыздыруға берілген жылу аркылы жүзеге аса- ды, бірак оның бір бөлігі сөз жок мүздатқышка беріледі. 12.4-суретте мүмкін болмайтын (а) және (б) мүмкін болатын екінші бастамаға сәйкес периодты үдеріс сызбалы түрде көрсетілген. Термодинамиканың екінші бастамасын сандык түрде сипаттауға мүмкіндік беретін кейбір термодинамикалыктүсініктерді карастырайық. Үдеріс 1-2 қайтымды деп аталады, егер 2-1 кері үдерісті жүргізгенде жүйенін алғашкы күйіне кайта келгенде коршаған ортада ешкандай өзгеріс болмайды. Қайтымды үдеріс физикалық абстракция болып табылады. Кез келген нак ты үдеріс кайтымсыз, өйткені үйкеліс күші коршаған ортаның кызуына әкеліп соғады. Кдйтымсыз үдерістердің кейбір қолданыстарын келтірейік: газдың бос кеңістікге ұлғаюы, диффузия, жылу алмасу т.б. Жүйенің алғашқы күйіне қайта ке- луі үшін бүл жағдайлардың барлығында сырткы денелермен жүмыс жасау кажет. Дөңгелектік немесе циклдік удеріс деп удеріс кезінде жуйенің алғашқы куйіне қайта келуін айтамыз. б а жүктеу/скачать 28,1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|