Molekulyar fizika

2. Termodinamimkanın əsasları

İş görülmədən enerjinin bir cisimdən digər cismə verilməsi prosesi istilikvermə adlanır. İstilikvermənin növləri: istilikkeçirmə, konveksiya və şüalanma.

Konveksiya mayelərdə və qazlarda maddənin köçürülməsi ilə müşayət olunur.

İstilikvermə prosesində sistemin aldığı və ya verdiyi enerjiyə istilik miqdarı deyilir. BS-də istilik miqdarının vahidi couldur: .

 kütləli maddəni  qızdırmaq üçün lazım olan istilik miqdarına xüsusi istilik tutumu deyilir:

,

burada -maddənin kütləsi, -temperatur dəyişməsidir. Xüsusi istilik tutumu yalnız maddənin növündən (materialından) asılıdır. BS-də xüsusi istilik tutumunun vahidi -dır. Maddəni qızdırmaq üçün lazım olan istilik miqdarı xüsusi istilik tutumu, maddənin kütləsi və temperatur dəyişməsi hasilinə bərnabərdir:

.

Cismin temperaturunu  artırmaq üçün lazım olan istilik miqdarına istilik tutumu deyilir:

.

BS-də istilik tutumunun vahidi  – dır. İstilik tutumu maddənin xüsusi istilik tutumu ilə kütləsi hasilinə bərabərdir:

Qapalı sistemdə heç bir enerji çevrilməsi baş vermirsə və sistemi təşkil edən cisimlər arasında ancaq istilik mübadiləsi mövcuddursa, belə halda qapalı sistemdə cisimlərin verdiyi istilik miqdarı, digər cisimlərin aldığı istilik miqdarına bərabər olur. İki cisimdən ibarət sistem üçün bu münasibət

şəklində yazılır və istilik balansı tənliyi adlanır. İstilik mübadiləsində olan iki cismin son (qərarlaşmış) temperaturu

.

Cismi təşkil edən molekulların nizamsız irəliləmə hərəkətinin kinetik enerjisi ilə onların bir-biri ilə qarşılıqlı təsirinin potensial enerjisinin cəminə daxili enerji deyilir. Daxili enerji  sistemin termodinamik parametrləri olan  temperaturundan və  həcmindən asılıdır.

İdeal qazın molekulları bir-biri ilə qarşılıqlı təsirdə olmadığına görə daxili enerjisi həcmdən asılı deyildir və yalnız temperaturdan asılıdır. Bir atomlu qazın daxili enerjisi

.

İzobarik prosesdə ideal qazın gördüyü iş təzyiqlə həcmin dəyişməsi hasilinə bərabərdir:

.

Qaz genişləndikdə , sıxıldıqda isə  olur. Xarici qüvvələrin qaz üzərində gördüyü iş isə

.

Qaz sıxıldıqda xarici qüvvələrin  işi , genişləndikdə isə olur.

Termodinamikanın I qanunu. Sistem bir haldan başqa hala keçdikdə onun daxildi enerjisinin dəyişməsi xarici qüvvələrin sistem üzərində gördüyü işlə ona verilən istilik miqdarının cəminə bərabərdir:

.

Daxili enerjini iki yolla dəyişmək olar: iş görməklə və istilik miqdarı verməklə.  olduğundan termodinamikanın I qanununu

şəklində də yazmaq olar: sistemə verilən istilik miqdarı onun daxili enerjisinin dəyişməsinə və sistemin xarici qüvvələrə qarşı gördüyü işə sərf olunur.

Müxtəlif izoproseslərdə termodinamikanın I qanunu:

1)     İzoxorik prosesdə  və ona görə iş görülmür . Bu halda sistemə verilən istilik miqdarı onun daxili enerjisinin dəyişməsinə bərabərdir:

.

2)     İzometrik prosesdə () ideal qazın daxili enerjisi dəyişmir , sistemə verilən istilik miqdarı işin görülməsinə sərf olunur:

.

3)     İzobarik prosesdə () və .

Biratomlu qaz üçün  halında

olduğundan . Buradan

.

4)     Adiabatik prosesdə ətraf cisimlərlə istilik mübadiləsində olmayan sistemdə baş verən prosesdə  olur və sistemin daxili enerjisinin dəyişməsi yalnız işin görülməsi hesabına olur:

.

Termodinimikanın II qanunu. Sistemdə və ya onu əhatə edən cisimlərdə müəyyən dəyişikliklər baş vermədən istiliyi nisbətən soyuq cisimdən daha isti cismə vermək olmaz.

Yanacağın daxili enerjisinin mexaniki enerjiyə çevirən qurğulara istilik mühərrikləri deyilir. İstilik mühərrikləri üç hissədən-qızdırıcı, işçi cisim və soyuducudan ibarətdir. İşçi cisim qızdırıcıdan  qədər istilik miqdarı alır, genişlənərək  qədər iş görür və  qədər istilik miqdarını soyuducuya verir.

Mühərrikin gördüyü  işinin, onun qızdırıcıdan aldığı  istilik miqdarına olan nisbətinə istilik mühərrikinin FİƏ deyilir: