Issiqlik miqdori

Термодинамик тизимнинг ички энергияси икки хил йўл билан ўзгариши мумкин: тизимда ишлаш ва атроф-муҳит билан бўладиган иссиқлик алмашинуви . Атроф-муҳит билан иссиқлик алмашинуви жараёнида тизим (тана) оладиган ёки йўқотадиган энергия иссиқлик миқдори ёки оддийгина иссиқлик деб аталади . Иссиқлик классик феноменологик термодинамикада асосий термодинамик катталиклардан биридир.

Иссиқлик узатиш орқали тизимнинг ички энергиясини ўзгартириш учун ҳам иш бажариш керак. Бироқ, бу макроскопик тизим чегарасининг силжиши билан боғлиқ бўлган механик иш эмас. Микроскопик даражада бу иш иссиқроқ жисмнинг камроқ қизиган билан алоқа чегарасида молекулалар ўртасида таъсир қилувчи кучлар томонидан амалга оширилади. Аслида, иссиқлик узатиш жараёнида энергия молекулаларнинг тўқнашуви пайтида электромагнит ўзаро таъсир орқали узатилади. Шунинг учун молекуляр-кинетик назария нуқтаи-назаридан, иш ва иссиқлик ўртасидаги фарқ фақат механик ишнинг бажарилиши молекулаларнинг макроскопик масштабда тартибли ҳаракатини талаб қилишида, иссиқроқ жисмдан энергия узатилишида намоён бўлади, камроқ иситиладиганга бу талаб қилинмайди.

Энергия нурланиш орқали бир жисмдан иккинчисига ва уларнинг бевосита алоқасисиз ҳам узатилиши мумкин.

Иссиқлик миқдори унинг бошланғич ҳолатидан охирги ҳолатга ўтиш усулига боғлиқ.

Халқаро бирликлар тизимида (СИ) ўлчов бирлиги Жоуле ҳисобланади. Калория иссиқлик ўлчов бирлиги сифатида ҳам ишлатилади. Россия Федерациясида калория „саноат“ доираси билан вақт чекловисиз тизимдан ташқари бирлик сифатида фойдаланиш учун тасдиқланган.

Таъриф

Иссиқлик миқдори термодинамиканинг И – қонунининг математик формуласига киритилган бўлиб, уни қуйидагича ёзиш мумкин.

${\дисплайстйле Қ = \Делта У + А}$

Бу ерда

${\дисплайстйле Қ}$ – тизимга узатиладиган иссиқлик миқдори,

${\дисплайстйле \Делта У}$ – системанинг ички энергиясининг ўзгариши

${\дисплайстйле А}$ – тизим томонидан бажариладиган иши ҳисобланади.

Бироқ, иссиқликнинг тўғри таърифи И – қонундан қатъи назар, уни экспериментал ўлчаш усулини кўрсатиши керак. Иссиқлик иссиқлик алмашинуви пайтида узатиладиган энергия бўлгани учун иссиқлик миқдорини ўлчаш учун синов калориметрик танаси керак. Синов органининг ички энергиясини ўзгартириб, тизимдан синов танасига ўтказиладиган иссиқлик миқдорини баҳолаш мумкин ва шу билан И – қонуннинг тўғрилигини унга киритилган барча учта миқдорни мустақил равишда ўлчаш орқали экспериментал текшириш мумкин: иш, ички энергия ва иссиқлик. Агар феноменологик термодинамикада иссиқлик миқдорини калориметрик жисм ёрдамида мустақил ўлчаш усули кўрсатилмаган бўлса, унда И – қонун мазмунли физик қонун маъносини йўқотади ва иссиқлик миқдорининг тавтологик таърифига айланади.

Бундай ўлчов қуйидагича амалга ошириш мумкин. Икки жисмдан ташкил топган тизимда бўлсин ${\дисплайстйле Х}$ ва ${\дисплайстйле Й}$ ва адиабатик қобиқ билан ўралган, танаси ${\дисплайстйле Й}$ (синов) танадан ажратилган ${\дисплайстйле Х}$ қаттиқ, лекин иссиқлик ўтказувчан қобиқ. Кейин у макроскопик ишларни бажаришга қодир эмас, лекин тана билан иссиқлик алмашинуви орқали энергия алмашинуви мумкин ${\дисплайстйле Х}$ . Тана деб фараз қилайлик ${\дисплайстйле Х}$ механик ишларни бажариши мумкин, лекин бутун тизим адиабатик тарзда изоляция қилинганлиги сабабли, у фақат тана билан иссиқлик алмашиши мумкин ${\дисплайстйле Й}$ . Танага узатиладиган иссиқлик миқдори ${\дисплайстйле Х}$ баъзи бир жараёнда миқдор дейилади ${\дисплайстйле Қ_Х = - \Делта У_Й}$,

Бу ерда

${\дисплайстйле \Делта У_Й}$ – тананинг ички энергиясининг ўзгариши

${\дисплайстйле Й}$ – Энергиянинг сақланиш қонунига кўра, тизим томонидан бажарилган умумий иш икки жисм тизимининг умумий ички энергиясининг камайишига тенг бўлади: ${\дисплайстйле А = - \Делта У_х - \Делта У_й}$, Бу ерда ${\дисплайстйле А}$ организм томонидан бажариладиган макроскопик иш ${\дисплайстйле Х}$, бу бизга термодинамиканинг биринчи қонунининг ифодаси сифатида ушбу муносабатни ёзишга имкон беради: ${\дисплайстйле Қ = А + \Делта У_х}$ .

Клаузиус тенгсизлиги. Энтропия

${\дисплайстйле \cирc\сум_{и=1}^{Н} \фраc{Қ_и}{Т_и} \леқслант 0.}$

${\дисплайстйле \оинт \фраc{\делта Қ(Т)}{Т} \леқслант 0.}$

Бу ерда

${\дисплайстйле \делта Қ(Т)}$ – ҳарорат (доимий) бўлган муҳитнинг бир қисми томонидан узатиладиган иссиқлик миқдори , ${\дисплайстйле Т}$- температура .

Квазистатик жараённинг алоҳида ҳолатида у тенгликка айланади. Математик жиҳатдан, бу квазистатик жараёнлар учун энтропия деб аталадиган ҳолат функциясини киритиш мумкинлигини англатади.

${\дисплайстйле С = \инт \фраc{\делта Қ(Т)}{Т},}$

${\дисплайстйле дС = \фраc{\делта Қ}{Т}.}$

Адабиёт

• Базаров И. П. Термодинамика. – М .: Олий мактаб, 1991. – 376 б. Путилов К. А. Термодинамика. – М .: Наука, 1971. – 375 б. Сивухин ДВ Умумий физика курси. – Т. ИИ. Термодинамика ва молекуляр физика. – 5-нашр, Рев. – М .: Физматлит, 2005. – 544 б. – ИСБН 5-9221-0601-5.