Termodinamikaning birinchi qonuni

Termodinamikaning birinchi qonuni — bu fanning asosiy qonunlaridan biri boʻlib, u issiqlik, massa almashinuvi va kimyoviy jarayonlarni amalga oshirishi kerak boʻlgan termodinamik tizimlar uchun energiya saqlanishning umumiy fizik qonunini ifoda qiladi. Saqlanish qonuni (energiya balansi tenglamasi) shaklida birinchi qonun oqim termodinamikasida va muvozanatsiz termodinamikada qoʻllanadi. Muvozanat termodinamikasida termodinamikaning birinchi qonuni odatda energiyaning saqlanish qonunining oqibatlaridan biri sifatida tushuniladi, buning natijasida oʻquv va ilmiy adabiyotlarda qoʻllanadigan birinchi qonun formulalarining bir xilligi yoʻq.

Tarixiy maʼlumotnoma

Termodinamikaning birinchi qonuni 19-asr oʻrtalarida nemis olimi J. R. Mayerning mexanik energiyaning saqlanish qonunini dastlab issiqlikka (1842), keyin esa (1845) va undan keyin kengaytirilgan faoliyati natijasida shakllantirildi. Barcha mexanik boʻlmagan hodisalar, yangi qonunni eksperimental asoslab bergan ingliz fizigi J. P. Joul (1843) va nemis fizigi X. Helmgolts (1847), Mayerning ishlarini bilmagan holda, energiyaning saqlanish qonunini kengaytirdilar. uning barcha turlariga toʻgʻri keldi va ushbu qonunning umumeʼtirof etilishida hal qiluvchi rol oʻynadi.

Termodinamikaning birinchi qonunining turli formulalarining xususiyatlari

Termodinamikaning birinchi qonuni koʻpincha hech qanday manbadan energiya olmasdan ishlaydigan birinchi turdagi doimiy harakatlanuvchi mashinaning (abadiy mobil) mavjudligining mumkin emasligi sifatida ifodalanadi Andoza:Sfn Andoza:Sfn Andoza:Sfn . Bu bayonotning energiyaning saqlanish qonuni bilan bogʻliqligi oʻz-oʻzidan maʼlum.

Tizimning mikroskopik tavsifidan makroskopik tavsifga oʻtish tizimni tavsiflash uchun zarur boʻlgan fizik miqdorlar sonining tubdan kamayishiga olib keladi. Shuning uchun termodinamikada tizim ichida mikrodarajada sodir boʻladigan energiya oʻzgarishlari – baʼzan juda murakkab boʻlganlar – batafsil emas, balki bu maqsad uchun maxsus kiritilgan makroskopik miqdor – umumiy energiyaning tarkibiy qismi boʻlgan ichki energiya orqali birgalikda tavsiflanadi. mikroskopik nuqtai nazardan tizimga kiritilgan barcha zarrachalar energiyalarining yigʻindisi boʻlgan tizim. Shu sababli, oqim termodinamigi va muvozanatsiz termodinamika masalalari koʻrib chiqilmaydigan darsliklarda birinchi qonun koʻpincha makroskopik tizimlar fizikasiga qoʻshimcha miqdor sifatida ichki energiya gʻoyasini kiritadigan postulat sifatida shakllantiriladi. termodinamik tizim holatining bir qiymatli, uzluksiz va chekli skalyar funksiyasi. Boshqa har qanday davlat funktsiyasiga kelsak, ichki energiyaning oʻzgarishi 𝑈 cheksiz kichik jarayonda toʻliq differentsial mavjud 𝑑𝑈 va doiraviy jarayonda ichki energiyaning oʻzgarishi nolga teng.

Maxsus holatlar

Keling, bir necha xususiy holatlarni koʻrib chiqaylik:

1. Agar $q>0,$ bu tizimga issiqlik yetkazib berilishini anglatadi.
2. Agar $q<0,$ bu issiqlikning tizimdan olib tashlanishini anglatadi.
3. Agar $q=0,$ u holda tizim yoki sabablarning biriga koʻra atrof-muhit bilan issiqlik almashmaydi: yoki u bilan termodinamik muvozanat holatida yoki adiabatik izolyatsiya qilingan yoki statsionar issiqlik almashinuvi holatida.

Xulosa: yakuniy jarayonda $1\to 2$ issiqlikning elementar miqdorlari har qanday belgiga ega boʻlishi mumkin. Biz oddiygina chaqirgan issiqlikning umumiy miqdori $q$ bu jarayonning barcha qismlarida qayd etilgan issiqlik miqdorlarining algebraik yigʻindisidir. Jarayon davomida issiqlik turli yoʻllar bilan tizimga kirishi yoki chiqishi mumkin.

Energiya oqimlari yoʻq boʻlganda, qachonki $q=0$, tizimning ishlashi $w$ ekanligiga olib keladi $\delta U<0$, va tizimning energiyasi $U$ kamayadi. Chunki ichki energiya $U$ cheklangan boʻlsa, tizim cheksiz uzoq vaqt davomida tashqi energiya bilan taʼminlanmasdan ish olib boradigan jarayon mumkin emas, bu birinchi turdagi doimiy harakatlanuvchi mashinalarning mavjudligini taqiqlaydi.

• qaytar (siklik) jarayonda $(\mathrm{\Delta }U=0)$

$W=-Q$ belgilarning termodinamik tizimida

$W=Q$ belgilarning termotexnik tizimida

• izobarik jarayonda

$Q=\mathrm{\Delta }U+W=\mathrm{\Delta }U+p\mathrm{\Delta }V$

• izoxorik jarayonda ($W=0$)

$Q=\mathrm{\Delta }U=\frac{m}{M}{C}_V\mathrm{\Delta }T$

• izotermik jarayonda $(\mathrm{\Delta }U=0)$

$Q=W=\frac{m}{M}RT\ln \frac{V_2}{V_1}$

Bu yerda

$m$ – gazning massasi,

$M$- gazning molyar massasi,

$C_V$ – doimiy hajmdagi molyar issiqlik sigʻimi,

$p,V,T$ – gazning bosimi, hajmi va harorati mos ravishda va oxirgi tenglik faqat ideal gaz uchun toʻgʻri keladi.

Adabiyotlar

• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha Arxivnaya kopiya ot 23 iyunya 2017 na Wayback Machine
• Born M. Kriticheskie zamechaniya po povodu traditsionnogo izlojeniya termodinamiki (rus.) // Razvitie sovremennoy fiziki. – Otv. red. B. G. Kuznesov. – M.: Nauka, 1964. – 331 s. – S. 223—256.
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Karateodori K. Ob osnovax termodinamiki (1909) (rus.) // Razvitie sovremennoy fiziki. – Otv. red. B. G. Kuznesov. – M.: Nauka, 1964. – 331 s. – S. 223—256.
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha (nedostupnaya ssilka)
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha
• Andoza:Kitob manbasi/Ruscha