🗊Презентация Термодинамиканың 2-заңы

Тарау: Термодинамиканың 2-заңы Мысалы, үйкеліспен жүретін ⍱ пр. қайтымсыз б-ды, себебі үйкеліс кезінде -ның бір бөлігі әрқашан -ға айналады. Үйкеліскен беттер қызады, қоршаған денелерге таралады және ол өздігімен, басқа дененің жұмысынсыз, үйкелетін беттерге жиналып, қайтадан толығымен -ға айнала алмайды. ⇒ Қоршаған денелерде «із» қалады-қызу; процесс –қайтымсыз.

Идеал жылу машинасы 1)Цил-ді т-сы қыздырғышқа орнал-йық; газдың да баст. т-сы . Газды изот. ұлғ. үшін құмды ∞ < порциямен (бөлікпен) столдан , жанынан П өтетін, полкаға (сөреге) тастаймыз. ⇒ П-ға түсетін ∞ баяу↓ ⇒ Мұндай ұлғаюдағы берілуі - изот-лық ( Т тұрақты б. үшін , жұмысқа эквив. б-тын қажет : = ) Сур-те бұл пр. 1-2 изотермамен көрсетілген, газдың изот.ұлғ. жұмысы : =

Цикл кезінде жұм. зат Қ-тан алып, С-қа береді. Циклдің ад. бөліктерінің жалпы нәтижеге әсері жоқ, себебі олардағы жұмыстардың шамалары тең ( ). ТД 1 з. б-ша цикл кезіндегі газ жұмысы (құмды көтеру жұм.): = -, (1) -- газға толық цикл кезінде бер. жалпы ж.мөлшері. -=- болғандықтан, = - () (2)

Карно теоремасы (4)-ті жеңілдетейік. мен -ке сәйкес келетін 2 және 3 нүктелері бір ад-та ∈ ⇒ =. Сол сияқты, 4 және 1 нүктелері үшін ( және ) ⇒ =. 1-теңдікті 2-сіне жеке-жеке бөлейік: =, не екі жағын -ге дәрежелесек, → (4) және қысқартсақ: η= или η= = (5) көлем ден -ге дейін изот. ұлғайғандағы т-ра; көлем тен -ке дейін изот. сығылғандағы т-ра. (5) ⇒ Карно теоремасы: Карно циклының п.ә.к. Қ пен С т-раларымен ғана анықталады және цикл жасайтын жұмыстық затқа ≁ .

Температураның ТД-лық шкаласы Карно теоремасын қолданып, термометрлік денеге байланыссыз, т-ралық шкала алуға б-ды. Карно циклының п.ә.к. үшін: = не , бұдан (1) ⇒ Карно ц. қолданып, Қ-тан алатын -дің С-қа беретін -ге қатынасы арқылы екі темп-ның қатынасын өлшеуге болады. η цикл жасайтын жұм. затқа ≁ болғандықтан ( Карно теор.), қатынасы да жұм. зат қасиетіне ≁ . ⇒ Олай болса (1)- қатынас ар-лы термометрлік денені таңдап алуға байланыссыз т- ралық шкала алуға болады. Мұндай шкаланы ТД шкала , ал т-раны ТД т-ра деп атайды. ТД шкала термометрмен анықталатын т-раның абс. шкаласымен сәйкес келеді.

Термодинамиканың екінші заңы ТД 1з. , , ∆ арасында сандық байл-с орнатады, бірақ процестің бағытын анықтамайды. ТД 2з. табиғатта өтетін процестің бағытын көрсетеді, және сипаттама береді. ТД 2 з. бірнеше тұжырымдамалары бар « Жылу өздігімен аз қызған денеден қатты қыздырылған денеге өте алмайды» (Клаузиус) . «Нәтижесінде жылуды толығымен жұмысқа айналдыратын периодты процестің болуы мүмкін емес» (Планк). Макс Планк 23.04. 1858 г. ж. Киль қаласында заңгерлер отбасында туған. Мюнхенде гимназияны оқып, біітірді. Диссертация қорғағаннан кейін 1885 -1889 ж. Кильде, 1889 -1926 ж. Берлинде сабақ берді. Дүниеден өтен: 04. 10.1947 ж.

Клаузиус теоремасы η= = формуласыннан ⇒ . (1) Берілген жылу мөлшерінің Қ не С т-расына қатынасы келтірілген жылу деп аталады. (1)- ф-ла: Карно циклында газдың изот. ұлғаю және сығылу кезіндегі келтірілген жылулары бірдей болады. 1anb1 жолымен жүретін тепе-тең цикл қарас-йық (1-сурет). Тура a және кері b өтудің сызықтарын қиятындай ∞ жақын орнал-қан адиабат . сызайық. Әрбір кесіндінің ортасынан изот-лар өткізейік.

Клаузиус теңдігі Қ-сыз пр. қарас-йық. Ол ү-н Карно тео-сы тақырыб-ғы (7) ф-ла орындалады: ˂ , не түрлендірсек . (4) (1) - , яғни және (4)- ф-ларды біріктірсек: , (5) Мұнда = белгісі қ-ды, теңсіздік белгісі қ-сыз пр-ке жатады. (5) ⇒ 0 (6) Денеге Қ берген «+», ал дене С-қа берген «-» деп есептейік. Олай болса 0 , (7) не жалпы түрде : ∑ 0 (8) Дененің күйі үздіксіз өзгергенде ∑ -ны ∫- ға ауыстырамыз : 0 (9) – бұл ф-ла ТД 2з- ның жалпы өрнегі б-ды, және Клаузиус теңдігі (не теңсіздігі деп аталады).

Энтропия 1-суретегі 1 қ-ды ц. қарас-қ . (9)- интегралды 2 ∫-дың ∑ ретінде алайық: , (1) не циклдың қай-дылығын ескерсек, (2) (2) -∫-лдың 1 және 2 күйлері арасындағы қ-ды жолына байл-сыз болуы осы ∫-дың дененің қайсібір күй ф-циясының өзгерісін білдіретінін көрсетеді, оны Клаузиус энтропия деп атап, ар-лы белгілеген. Бұл грек сөзі бұрылыс, қайта оралу , түрлену дегенді білдіреді. Осы анықтама б-ша қ-ды пр-тегі энтропияның өзгерісін былай жазамыз: (3) ⇒ Өлшем білігі: .

Энтропияның физикалық мағынасы Карно ц. п.ә.к. ф-сынан ⇒: көбірек жұмыс алу үшін Қ-тың т-расы мүмкіндігінше үлкен болу керек. Жұм. затқа Қ берген «+» деп есептегенбіз, ⇒ демек те «+» болу керек – жұмыстық заттың энтропиясы ↑. Егер –дың берілуі Қ-тың төмендеу -сында өтсе, онда п.ә.к. азаяды, ал энтропияның өсуі артады, себебі формулада бөлімінде тұр. ⇒ энтропияның өсуі η-ның кемуіне, яғни жұмыс көзі деп саналатын Қ (жылу бергіш) құндылығының төмендеуіне әкеледі. Сондықтан энтропияны дене энергиясының құнсыздану мөлшері ретінде қарастыруға болады. Кейде мынадай тұжырым айтылады: энтропия дененің жұмысқа жарамай қалуының өлшемі, көрсеткіші .

Қайтымсыз процестердегі энтропияның өзгеруі 0 ф-сынан ⇒ , - мұнда жалпы алғанда дөңгелек пр. қ-сыз, себебі оның бөлігінің біреуі қ-сыз. (1) - өрнегінен қ-сыз жолмен алынған ∫ сол күйлер ар-лы қ-ды жолмен есептелген ∫ -дан әрқашан болады. (1)-ф-ның оң жағы дене 1 күйден 2 күйге өткендегі -тің өзгерісіне тең. ((3) ф-ла), сонда

ТД-ның негізгі теңдеуі Қайтымды пр. үшін (6) –ф-дағы шамасын ТД 1 з. ауыстырайық: (1) – бұл ТД негізгі теңдеуі деп аталады. Мұнда ТД 1-және 2 з. ф-лары біріктірілген. Оны ид. газдың өзгерісін есептеу үшін қолданайық. және болғандықтан, = (2) Интегралдасақ: (3) , мұнда ∫-дау тұрақтысы.