Г г ъ 7 ъ Қазақстан республикасы бшім және ғылым министрлігі павлодар мемлекеттпс педагогичкалық институты қ.Қ. Қайырбаев жалпы физика курсы оқулық



Pdf көрінісі
бет13/26
Дата10.01.2017
өлшемі8,69 Mb.
#1554
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   26
§1. Тепе-тен  процесс
Термодинамиканың  екінші  бастамасын  гұжырымдаіі  айтуға 
кірісуден  бұрын,  қандай  да  бір  процесті  термодинамика  тұрғысынан 
карастырғанда,  біз  жұйенің  қандай  затгардан  құралғандығына  көңіл 
болмеуімізғе  болады,  бірақ  жүйенің  күйін  бір  мәнді  анықтау  үшін 
физикалық  шамалардың  нешеуі  және  кандайлары  керек  екенін 
білуіміз керек.
Ж үйенің  күйін  анықтайтын  жэне  сыртқы  себептердің  эсерімен 
озгере  алатын  шамалар,  жоғарыда  айтқан  параметрлер  деп  атапады. 
Жүйенің  күйін  бір  мэнді  анықтау  үшін  қажет  болатын  параметрлер 
саны  ол  жүйенің  күрделілік дәрежесіне  байланысты  болады.  Ж үйенің 
осы  күрделілік  дәрежесін  анықгау  үшін  термодинамикада  фаза  деген 
үи.ім  енгізіледі.  Фаза  деп  эрбір  физикалық  бір  текті  денені  немесе 
гсңбе-тең,  физикалық  бір  текті  денелер  жинағын  түсінетін  боламыз. 
Мысалы,  су  мен  оның  үстіндегі  қаныққан  су  буынан  құралған  жүйе 
скі  фазадан  түратьга  жүйе  болады,  ол  фазалардың  біреуі-су,  екіншісі- 
кішыққан  бу.  Сондай-ақ,  су  мен  оның  бетінде  қалқып  жүрген  мұз 
кссектері  екі  фазадан  құралган  жүйе  болады,  ол  фазапардың біреуі-су, 
скіншісі-мұз  кесектерінің жинагы.
Идеап  газдың,  қандай  да бір  белгілі  мөлшері  ең карапайым  жүйе 
болып  табылады;  бұл-бір  фазалы  жүйе.  Бұл  жүйенің  күйін  бір  мэнді 
анықтайтын  параметрлер  мына үш  шаманың:  V көлем,  Р   қысым  жэне 
/'  температура  ш амаларының  екеуі  болады,  ап  газдың  массасы  т 
бсріліп  отырғандықтан  ол  параметр  болмайды.  Осы  V  ,  Р  жэне  Т 
шамалары  күй  теңдеуі  арқылы  өзара  байланысады,  ал  идеал  газ  үшін 
Мснделеев-Клапейрон  формуласы  сондай  тендеу  болып  табылады. 
Қарастырылып  отырған  жүйенің  тепе-тең  күйдегі  жүйе  немесе  тепе- 
і сң  емес  күйдегі  жүйе  екендігі  жөніндегі  мэселе  аса  маңызды  мэселе 
болып табылады.
Жүйені  сипаттайтын  параметрлер  қандай  д а  бір  сыртқы 
ссбептердің  ықпалынсыз  езінің  белгілі  бір  мәндерін  қандайлық  ұзақ 
уақыт  болса  да сақтай  алатын  болса,  онда  жүйенің  мүндай  күйі  тепе- 
і сң  күйі деп  аталады. Егер бұл  шарттар  орындалмаса,  онда жүйе тепе- 
гең емес күйде болады.  Мысалдар  келтірейік:
1) 
Сұйық пен оның өзінің үстінде қаныққан буы белгілі  V көлемі 
Оар жабық ыдыс  ішінде болса жэне бүл жүйенің барлық бөліктерінің  Т 
гсмпературасы  бірдей  болса,  онда  бұп  тепе-тең  күйдегі  жүйе  болады;
151

бұл  жағдайда жүйенің  барлык бөліктеріне бірдей  кысым  түсіп түрады. 
Сөйтіп,  бүл  жүйе  үшін  Р  мен  Т-нің  белгілі  бір  мәндері  болып,  олар 
жүйенің  баска  да  параметрлері  (сүйык  пен  оның  каныккан  буының 
салыстырмапы  мөлшерлері)  сиякты,  уакытка  карай  өзгермейді.  Ал сол 
жүйенің  өзінде  сүйык  пен 
оның  буының  температурасы  әр  түрлі 
болса,  онда  бүл  тепе-тең  емес  күйдегі  жүйе  болады;  ал  сұйык  пен 
оның буының салыстырмалы  мөлшерлері  өзгеріп  отырады.
2) 
Тепе-тең  емес  күйдегі  жүйенің  екінші  мысалы  ретінде  металл 
стерженьді 
апуға  болады: 
сырттан 
әсер  ету 
нэтижесінде  ол 
стерженьнің  үштарының  температурасы  эр  түрлі  болып  түрсын,  бүл 
жағдайда  стерженьнің  эрбір  нүктесінде  температура  түракты  болып 
түрады  (стационар  күйде),  бірак,  біріншіден,  мүндай  тұрактылык  тек 
сырттан  әсер  етіп  отырғанда  ғана  мүмкін  болады,  екіншіден, 
стерженьнің эр түрлі бөліктерінде температура эр түрлі  болады.
Координаталар 
осьтерінің 
бойына 
жүйені 
сипаттайтын 
параметрлердің  мэндерін  өлшеп  салып,  жүйенің  күйін  нүктемен 
кескіндеп  көрсетуге болады.
М ысалы, 
жүйенің 
күйін 
оның 
Гколемі 
мен р  кысымы 
сипаттайтын  болса,  онда  абсциссапар  осінің  бойына  көлем  мәндерін, 
ординаталар  өсінің  бойына  қысым  мэндерін  салып,  жүйенің  берілген 
Р мен  V  шамаларымен  сипатталатын  күйі  координаталары  Р мен  V 
болып  келген  Анүктесімен  кескінделетінін  көреміз (15-сурет).
Ж үйенің 
тепе-тен 
күйін 
ғана 
нүктемен 
кескіндеп  көрсетуге  болады, 
өйткені  жүйенің  тепе-тең  емес  күйіне, 
жоғарыда  айтқанымыздай,  параметрлердің 
белгілі  бір мәндері  сэйкес  келмейді.
Ж үйеде  болатын  процесс  кашан  да 
болса  оның  тепе-тең  емес  күйлерінің 
тізбегімен  байланысты  болады.  Алайда 
процесс  мынадай  түрде  өтуі  мүмкін  деп 
15-сурет
жорамалдауға  болады:  уақыттың  эрбір  мезетінде  параметрлердің 
эркайсысының белгілі  бір  мэндері  болады  жэне  параметрлердің уақыт 
өтуімен  байланысты  өзгерісі  соншапықты  аз  болады  да,  қапаган 
дэрежедегі  аз  Дгуақыт  аралыгында жүйені  тепе-тен  күйдегі  жүйе деп 
қарастыруға болады.
Осындай  мейлінше  (шектеусіз)  баяу  ететін  процесс  тепе-тен 
процесс  деп  аталады,  оны  тепе-тең  күйлердің  тізбегінен  түзілген  деп 
карастыруға  да  болады.  Турасын  айтқанда,  ешбір  накгы  процесс 
тепе-тең  процесс  бола  алмайды,  бірақ  процесс  неғүрлым  баяу  өтетін 
болса,  ол  солгүрлым  тепе-тең  процеске  жуык  болады.  Тепе-тең
152

нроцестің  графиктік  кескіні  үздіксіз  қисық  сы зық  (15-суретте  АВС 
кисыгы) болады.
§2.  Қайтымды және  кайтымсыз  процесстер.
Қайтымды  процесс  деп  екі  бағытта  да  жүре  алатын  процесті 
айгады,  егер  бүл  процесс  эуелі  бір  бағытта,  онан  кейін  кері  бағытта 
огкен  болса,  сонда  жүйе  өзінің  бастапқы  күйіне,  айнападағы 
дснелерде  ешбір  өзгеріс  болмастан  оралатын  болса.  Әрбір  тепе-тең 
процесс  кайтымды  процесс  болады,  өйткені  ол  процесс  тура  және 
ксрі  бағыттарда  бірінен  соң  бірі  болып  отыратын  тепе-тең  күйлердің 
үідіксіз  қатарынан  қүралады.  Ал  тепе-тең  емес  процесс  әркашанда 
кийтымсыз  процесс  болады,  сондықган  дәлдеп  айтқанда,  нақты 
процестер  қайтымсыз  процестер  болады,  олар  мейлінше  (шектеусіз) 
бияу өте отырып, қайтымды  процестерге тек  қана жуықтай  алады.
Енді  біз  кайтымды  және  кайтымсыз  процесстерді  толығырак 
іалдап  қарастырайық.
Затгың 
берілген 
мөлшерінің 
Г  колемі, 
Р
  қысымы  жэне  Т  темпе- 
раіурасы 
өзгеріске 
үшырайтын 
бір 
нроцесс  болсын  делік.  Процесті  тепе-тең 
ироцесс  деп  санап,  яғни  С, 
күйден 
(', күйге  көшу  (16-сурет)  мейпінше  баяу 
отеді  деп  санап,  бүл  көшу  кезінде 
Істелінетін жүмысты анықтайық.
Бізге  белгілі 
Р
 кысым  түрақты  болганда  газдың  үлғайғанда 
ондіретін жүмысы
а - р ( у
2
- қ ) .  
(
1
)
болады, мүндағы  (у
2
  -К ,)-көлем нің  өзгерісі.  Бүл  өрнек 
тек
і іпдың үлгаюында гана тура болмай,  кез  келген  зат үлгайган  жагдайда 
ла тура  болады,  тек бүл  үлғаю  кезінде 
Р
  қысым  түракты  болуы  шарт, 
ілгеріде бүл  затты жұмыстык зат деп атайтын боламыз.
Алайда 
біз  қысым 
өзгеріп  отыратын анагүрлым  жалпы
жағдайды  қарастырып  отырмыз.  Сондықтан  біз  әуелі 
Р
  қысым 
іүрақты  деп 
айтарлықтай  жағдайда  көлемнің ш ектеусіз  аз 
д V
щ герісінің  шамасын  қарастырамыз;  сонда  осындай  шектеусіз  аз 
үлгаюда өндірілетін  ДАжүмыс мынаған тең болады:
ДА -  
Р А У
. 
(2)
Бүл  ДАэлементар  жүмыстың  графиктік  кескіні  16-суретте  екі 
кайтара  сызылған  бағанның  ауданы  болады. 
Р
  қысым  сан  жағынан 
алганда  ыдыс  қабырғасы  бетінің  бірлігіне  жүмыстық  зат  тарапынан
153

түсірілген  күшке тен.  Сондықтан (2)  формуладағы 
ДА 
жүмыс-сырткы 
денелерге  жүйе  тарапынан  түсірілген  күштер  жүмысы,  яғни  XI 
тараудағы  (20)  формуладағы  ДА  болып  белгіленген  жүмыс  болады. 
ДА-ның  осы  мэнін  XI  тараудағы  (20)  формулаға  койып,  энергия 
сакталу  заңының  осы  элементар  процеске  колданылғандағы  өрнегін 
табамыз:
Д
0
- Д ( / + М Г , 
(3)
М үндағы  Д 0-ж үмы сты қ  затқа  берілген  жылу  мөлшері,  М / - 
жүмыстық  заттың  ішкі  энергиясының  өзгерісі.  Егер  зат  үлғаятын 
болса(дк >о)  онда  жүмыс  оң  болады;  Д А >0;  бұл  жүмыс  жұмыстык 
затка  сырттан  берілген  жылу  мөлшерінің  есебінен  (Д 0>о)нем есе 
заттың  ішкі  энергиясы  II -дың  кему  есебінен,  немесе  энергияның  осы 
екі  көзінің  есебінен  өндіріледі.  Сыртқы  күштер  сығып,  жұмыстык 
заттың  келемі  кішірейгенде  ( ДК < 0 )  жұмыс  ДА = Р&Ү  теріс  болады; 
онда  сыртқы  денелерге  жұмыстык  затган  жылу  мөлшері  берілетін 
болады 

0
 > о)немесе дененің ішкі  энергиясы  и  -дың  коры  артады 
немесе бұл екі  процесс те  катарынан жүретін  болады.
Заттың  күйі  С, 
нүктесінен  С2нүктесіне  дейін  өзгергенде 
өндірілетін толык жұмыс элементар жұмыстардың косындысына тең: 
ДА  -  
ДА  -  
РД У \ 
( 4 )
Бұп жұмыстың  графиктік  кескіні  16- 
суретге штрихтапып  көрсетілген  СіСгВгВ, 
фигурасының ауданы  болады.
Енді  қандайда  бір  жұмыстық  зат 
үлгая  келіп  С,  күйінен  Сг күйіне  көшсін 
де  (17-сурет),  сонан  кейін  сыгу  аркылы 
кайтадан  С,  күйіне  келтірілгеи  болсын.
Ұлғаю 
процесі 
СіС С
2
 
қисығымен 
кескіиделетін 
болсын 
дейік. 
Сығу 
процесін  де  осы  С)С С
2
  қисығының  бойымен  кері  бағытга  жүргізіп 
жүзеге 
асыруга 
болады. 
Бірақ 
бұл 
сыгу 
процесін 
суретте 
кескінделгендей  басқа  жолмен  де,  мысалы  теменірек  орналасқан 
С2С  Сі  қисыгының  бойымен  де  жүргізуге  болады,  ол  үшін  сығу 
кезінде  затты  ұлғаю  кезіндегі  Т, температура  жағдайынан  баскаша 
Т2температура  жағдайында  ұстап  отыру  керек.  Көлемдік  ұлгаю 
коэффициенті  оң  болатын  барлық  заттар  үшін  т
2
  <Т,болады,  өйткені 
көлем  өзгермегенде  қысым  арту  үшін  температуранын  артуы  керек. 
Келешекте біз тек  кана осындай денелерді  карастьфамыз.
154

Тұйыкталған  С \ С С 2  С  Сікисығымен  (17-сурет)  кескінделетін 
Оүкіл  процесс  д ө ц гелек   процесс  немесе  ц и к л   деп  аталады.Цикл 
кс іінде өндірілетін жүмыстардың  қосындысын  есептеп  шығарайық.
Ұлғаю 
кезінде 
заттың 
ендіретін 
А,жүмысы 
С^С С2В2В| 
(|іиіурасының  ауданымен  кескінделеді;  бүл-оң  жүмыс;  А,  > 0 .  Сығу 
ксіінде  өндірілетін  А2жүмыс  СіС  С2В2В,  фигурасының  ауданымен 
ксскінделеді; бүл-терісжүмыс:  А2  < 0 .
Қосынды жүмыс  А -  А,  + А2.
С )С С
2
  В
2
  Ві  және  СіС  С
2
  В
2
В,  фигураларының  аудандарының 
нИырмасымен 
кескінделеді, 
демек, 
бүл 
жүмыс 
17-суретте 
( 'іС С 2С  Сіқисыгымен  шектеліп,  штрихтапып  көрсетілген  ауд ан гатең  
болады.  Бүл-оң жүмыс.
Заттың 
С, 
күйіндегі 
ішкі 
энергиясын 
1/{ 
аркылы, 
ал 
< күйіндегісін  (У2арқылы  белгілейік.  С іС С
2
  үлгаю  кезінде  жүмыстық 
нітқа  берілген  жылу  мөлшерін  (Э, аркылы,  ап  С 2С  Сісыгу  кезінде 
лүмы сты қ  затқа  берілген  жылу  мөлшерін  -
2
2арқылы  белгілейік 
(үлгаю  кезінде  зат 
>
0
жылу  молшерін  алады,  ал  сығу  кезінде  зат 
у
2
<
0
жылу  мөлшерін  өзі  береді,  яғни  -
2
2жьшу  мөлшерін  алады). 
(  онда термодинамиканың бірінші  бастамасы бойынша
а-с/,-^і+4; 
-а-^ ,-сг,+
а
2 .
Бүл екі теңдікті  мүшелеп  қосып затгың цикл  кезінде сыртқы 
күштерге  қарсы  істеген  А  жүмысы мынаган тең екендігін табамыз:
А - А І + л 1 - й - й .  
( 5 )
17-суретте  кескінделген  цикл  кезіндегі  бүл  жүмыс,  жогарьща 
іінықтағанымыздай, 
оң 
жүмыс. 
Сөйтіп, 
С )С С 2С  С) 
циклімен 
ксскінделетін  процесс  нэтижесінде  былай  болып  отыр:  затқа  сыртган 
у,ж ы лу  мөлшері  берілген  де,  затгың  езі 
0 2
 жылу  молшерін  берген 
у,мөлш еріне  қарағанда 
2 2
 мөлшері  кем.  Осы  жылу  мөлшерлерінің 
млндерінің  айырмасы 
0
,  -£?2есебінен  зат  сыртқы  күштерге  қарсы 
л ж үм ы с  істеді.  Бүл  тәрізді  цикл  ту р а  ц и кл  деп  аталады.  Тура 
циклмен  кескінделетін  процестің  нәтижесінде  затқа  берілген 
2
,  - б

жылу  мөлшерінің 
есебінен  жүмыс  өндірілгендіктен,  бүл  процесс 
ж ы лу  м аш и н ас ы  болып аталады.
Сонымен,  бүл  қарастырылып  отырған  дөңгелек  процестің 
Гіірімші  жартысында  затқа  берілген  жылудың  2,  мөлшері  жүмысқа 
гүгелімен  айналмай  отыр;  бүл  жылудың  бір  бөлігі  суығырақ  денеге 
оідігінен  берілетін  болгандықтан,  затқа  <3, жылу  мөлшерін  беретін 
мстыгырақ  дене  (қыздырғыш)  болу  керек  және  заттан 
@2
  жьшу 
молшері ауысатын суығырак дене (суытқыш) болуға тиіс.
155

Берілген  жылу  мелш ерінің есебінен  жұмыс  өндірілгенде,  эрнне, 
энергня  сакталу  заңы  орындалатын  болады;  заттың  сырттан  алатын 
жыпуының 
мөлшері 
мен 
өзінің 
беретін 
жылуының 
мөлшері 
мэндерінің  айырмасы 
0 , 
- 0 гөндірілген 
А 
ж ұм ы скатең.  Практикалық 
тұрғыдан  караганда  кеңіл  бөлерлік жағдай  қыздырғыштан  апынған 
0

жылудың  кандай  бөлігі 
А 
жұмысқа  айналғандығын  білу  болады, 
өйткені  суыткышқа  берлген 
£>2
  жылу  мөлшерінің  практикалык  мәні 
жоқ; 
сондыктан 
пайдалы 
әсер 
коэффициенті 
жөніндегі  ұғым 
енгізіледі:
(6)
а 
а
Бұл  п.э.к.  аныктау  үшін  нақгы  бір  циклды  карастырып,  оның 
өндіретін жұмыстарын есептеп  шығару  керек.
Енді  17-суретге  көрсетілген  циклға кері  циклды  қарастырайык.
Ол  мына 
18-суретге  көрсетілген.  Бұл 
циклда  зат  СіС  С
2
  кисыгы  бойынша ұлгаяды  да, 
сонда  оң  А.ж ұмы с  істелінеді,  сан  жагынан 
алғанда  бұл  жұмыс  С]С  С
2
В2Ві  фигурасының 
ауданына 
тең  болады;  ал  заттың  сығылуы 
С 2С Сі  қисыгы  бойынша  болып,  бұл  жолы  теріс
С |С С
2
  В
2
В,  фигурасының  ауданына тең  болады.
Қосынды 
А  -   А ,  + А 2 
жұмыс  теріс  болады,  өйткені  абсолют  мэні 
жагынан 
А 2 
жұмыс 
А, 
жұмыстан  артық,  қосынды 
А  
жұмыстын  сан 
мэні  тұйықталған  С ]С С 2С С і   кисығымен  шектелген  ауданға  тең. 
Сырткы  денелер  тарапынан  жүйеге  түсірілген  күштер  өндіретін 
А  
жұмыс оң болады: 
А   -   - А   .
Дене  ұпгайганда  сыртган  берілген 
@2
  жылу  мелшерін  сіңіріп, 
сыгылганда  £,ж ы лу  мөлшерін  берген  болсын.Бүкіл  процесс  сайып 
келгенде  былай  болады:  сыртқы  денелер  тарапынан  жүйеге түсірілген 
күштер  оң  Ажұмыс  өндіреді,  жүйе  сырттан 
жылу  мөлшерін  алады 
да,  өзі  онан  артық 
2
,жылу  мөлшерін  береді.  Ж үйенің  өзі  беретін 
0
,жылу  мөлшері  оның  сыртган  алған 
жылу  мөлшері  мен  сырткы 
күштердің жүйеде өндірген 
А  
жұмысының  қосындысына тең болады:
а - а + л .
Бұл  қарастырылған  цикл  бойынша  жұмыс  істейтін  машина 
с у ы т к ы ш   м аш и н а  бола  апады;  өйткені  С 2С С і  бойынша  сыгылуға 
карағанда  С^С  С
2
  бойынш а  ұлғаю  теменірек  температурада  өтеді, 
сондыктан 
( ?2
  жылу  мөлшері  суығырақ  денеден  апынып,  б,  жылу
156

молшері  ыстығырак денеге  берілуі  мүмкін.  Суытқыш  машина  сыртқы 
күштер  есебінен  жүмыс  істейді,  ол  машина  кандайда  бір 
0 2
  жылу 
молшерін  суығырак денеден  «тасып»  ыстыгырақ денеге береді  (сөйтіп 
суык денені онан  әрі суыта түседі).
§  3.  Ж ы лу  маш инасынын  пайдалы  әсер  коэффициенті. 
Ж ылулык жәие суыткыш  машиналар
Қай  двигатель  болсын  әлденеше 
дүркін 
бір 
дөңгелек 
процесс 
(цикл) 
жасайтын 
жүйеге 
жатады. 
Циклдің 
барысында  жүмыстык  зат  (мысалы.газ) 
эуелі  У
2
  көлемге  дейін  үлгаятын  болсын, 
ал  содан  кейін  алгашкы  V ,  колеміне дейін 
кайта сығылатын болсын (19-сурет).
Цикл  ішінде  жүмыс  оң  шама  болу 
үшін  ( А >
0
),  қысым  (сонымен  қатар  эрі 
ісмпература) 
үлгаю 
процесі 
кезінде 
сыгылгандагыдан  үлкен  болуга  тиіс.  Ол  үшін  жүмыстык  затка  үлгаю 
кс іінде жылу  беру  керек,  ап  сыгылу  кезінде одан жылу  алу  керек.
Термодинамиканың  бірінші  бастамасынын  тендеуін  циклдің  екі 
(юлігіне  бірдей  жазайық.  Ұлғайган  кезде  ішкі  энергия  і/іМЭнінен
I  мэнге  дейін  өзгереді  де,  сонымен  бірге  жүйе 
0
,  жылу  алады  жэне 
д, жүмыс орындапады.  Бірінші  бастама бойынша
а - Ч / . - Ө Ң и Ь л  
(7)
Сығылған  кезде жүйе  А2жүмыс атқарады жэне  0
2
  жылу  береді;
бүл - 
0 2
  жылу алганға бара бар. Демек,
- С ; - С / , - £ /
1
+ Л .  
(
8
)
(7) жэне (
8
) тендеулерді  коса отырып,  мынаны  аламыз: 
б і - Й  
- А , + А 2 .
Қосынды  А,  + Аг  деп  жүйенің  цикл  ішінде  атқаратын  толык 
/күмысы А  екенін  ескерсек,  мынаны жаза аламыз:
(9)
Сыртган  апынған  жылудың  есебінен  периодты  жүмыс  істеп 
имдіретін двигатель жылу  машинасы деп аталады.
Термодинамиканың 
бірінші 
бастамасы  кейде 
былай
іүжырымдалады; 
бірінші 
түрдегі 
перпетуум 
мобиле 
(мәцгі 
инигатель), 
ягни 
периодты 
жүмыс 
істеп 
сырттан 
алатын
157

энергиядан  гөрі  көп  мөлшерде  жумыс  өндіретін  двигатель  жасау 
мүмкін  емес.
(9)  теңдеуден  сыртган  алынатын 
0
  жылу  түтасымен  пайдалы 
жүмыс  шығарып  алуға  жүмсалмайтыны  байқалады.  Двигатель  цикл 
бойынш а  істеу  үшін,  жылудың 
0
г-ге  тең  бір  бөлігі  қоршаган  ортаға 
кайтарып  берілуі  керек,  демек,  тиісті  орынга  (ягни  пайдалы  жүмыс 
өндіру  үшін)  пайдаланылмайды  екен.  Ж ылулық  машина  сырттан 
алған  2,  жылуды  негүрлым  пайдапы  А  жүмысқа асырса,  согүрлым  ол 
машина  тиімді  екені  езінен-өзі  айқын.  Сондықтан  жылу  машинасын, 
оның  пайдалы  әсер  коэффициенті  (қысқаша  п.э.к)  г]  дейтінмен 
сипатгау  келісілген,  бүл  бір  цикл  бойында  өндірілетін  А  жүмыстың 
сол  цикл  бойында  машинаның  алатын 
0
,  жылуына  қатынасымен 
анықталады:
>
7
-  —  . 
(
1 0
)
а
(9) 
өрнек бойынша  А -  0,  -<2г  болғандықтан п.э.  коэффициентіне 
арналған өрнекті былай жазуымызға болады:
( П )
а
П.э.  коэффициентінің  анықтамасына  қарағанда  оның  шамасы 
бірден  артық болуы  мүмкін емес.
Бүл  г}  неғүрлым  бірге  жуық  болса,  яғни  берілген  жылу 
мөлшерінің  негүрлым  көбірек  бөлігі  А  жүмыска  айналса,  солғүрлым 
машинаның тиімді  болатындығы айқын.
П айдалы  әсер  коэффициенті  г) 
- 1
  болған  жылу  двигателі 
төтенше тиімді  двигатель  болған  болар  еді.  Өйткені  мүндай  двигатель 
үшін  екі  дененің,  атап  айтқанда;  ыстығырак  (кыздырғыш)  дене  мен 
суығырак дененің (суытқыштың) болуы  шарт болмас  еді, ол двигатель 
айналамыздағы  кез  келген  денені,  мысалы  жер  қыртысын  немесе 
мүхитты,  онан  эрі  суыту  есебінен  жүмыс  өндіре  алатын  болар  еді. 
Мүндай  двигатель  екінші  түрдегі  перпетуум  мобиле  (двигатель) 
деп аталған.
19-суреттегі  циклді  кері  аударсақ,  суыткыш  машинанын  циклі 
шыгады.  Мүндай  машина  цикл  бойы  температурасы  Т
2
 төмен денеден 
  жылу  молшерін  алады да, температурасы Т)  анагүрлым  жогарырақ 
денеге 
2
,  жылу  мөлшерін  шыгарып  береді.  Түтас  цикл  ішінде 
машинада  А  жүмыс орындалуға тиіс.  Суытқыш  машинаның тиімділігі 
оның 
суытқыштық 
коэффициентімен 
сипатталады 
жэне 
ол 
коэффициент  суытылатын  денеден  алынган  0 2  жылудың  машинаны 
жүргізуге жүмсалған  А ж үмысқа қатынасы арқылы аныкталады:
158

Суытқыш  коэффициенті -  Я і.,
А  
е , -  
й г '
Перпетуум 
мобиле 
энергияның 
сақталу 
заңына
і н рмодинамиканың  бірінші  бастамасына)  қайшы  болмагандықтан, 
ііиі
.1
  жасауға  мүмкін  емес  екендігі  ап-айкын  мәселе  болмайды.  Алайда 
мг ігіл-мезгіл  жүріп,  соның  нәтижесінде  қандай  да  бір  жылу  көзінен 
тум ы сты қ  денеге  берілген 
2
,  жылу  мөлшері  түгелімен  А  жұмыска 
йИішлитын,  ягни  А -  <2  болатын  жылу  машинасын  жасау  эрекеттерінің 
ОлрІ дс эрдайым сәтсіздікке ұшырап отырған.
Жылу  көзінен  алынған  жылу  мөлшерінің есебінен  жұмыс  өндіру 
ишнінлегі  мәселені  жалпы  түрде тұңғыш  рет  қарастырган  Сади  Карно 
іннцц.і,  ол  1824  жылы  «Оттын  қозгаушы  күші  туралы  ойлар» деген 
ічіОггін  жариялап,  мынадай  қортынды  жасады:  идеал  газ  дөңгелек 
іі
|>< нісске  түсіп, 
ол 
процесс 
көлемдердің 
адиабаталы қ  және 
ннисрм иялы к 
түрде 
өзгерулерінен 
кұралғанда, 
суытқыштың 
ігмпсратурасы  абсолют  нольден  жоғары  болса,  қыздырғыштың 
шылуііі  суытқышка  берілмей  коймайды.  Кейініректе  Клаузиус  пен 
Іим гон  Карноның  бұл  корытындысын  жалпыпап,  мынадай  принцип 
іүрінлс тұжырымдады;  нәтижесі  бір  көзден  алынган  жылу  мөлшері 
«гкбінен  тек  жұмыс  өндіру  гана  болып  табылаты н  периодты 
М|ніиггсті жүзеге асыруга  болмайды.
1>үл  принцип  термодинамиканын  екінші  бастамасы  деп
Й І Й Л Й Д Ы .  
'
Ісрмодинамиканың  екінші 
бастамасын 
мынадай 
принцип 
іуініідс  де  айтуга  болады:  екінші  түрдегі  перпетуум  мобиле,  ягни 
Ммлу  молш ерінін  бір  көзін  суыту  есебінен  жұмыс  өндіріп,  мезгіл- 
мс и Іл  жүріп тұратын двигатель жасау  мүмкін емес.
Тсрмодинамиканың  екінші  бастамасының  дұрыс  екендігін  онан
........  
орасан  көп  корытындылардың  тэжірибелер  нэтижелерімен
м.ііі  кслстіндігі  көрсетіп  отыр.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   9   10   11   12   13   14   15   16   ...   26




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет