egp-2.2· Fəsil 2: Molekulyar fizika və termodinamika· ~14 dəq

Termodinamika

Daxili enerji, I qanun, izoproseslərdə iş və istilik maşınları

Bir atomlu ideal qazın daxili enerjisi yalnız temperaturdan asılıdır: U=32⋅ν⋅R⋅TU = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T, ona görə də onun dəyişməsi ΔU=32⋅ν⋅R⋅ΔT\Delta U = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot \Delta T. Termodinamikanın I qanunu enerjinin saxlanması qanunudur: qaza verilən istilik onun daxili enerjisini artırmağa və iş görməyə sərf olunur — Q=ΔU+AQ = \Delta U + A. Qazın gördüyü iş izobarik prosesdə A=p⋅ΔVA = p \cdot \Delta V-dir; izoxorik prosesdə (V=constV = \text{const}) A=0A = 0, izotermik prosesdə (T=constT = \text{const}) ΔU=0\Delta U = 0 olduğundan Q=AQ = A. İstilik maşınının faydalı iş əmsalı (FİƏ) η=AQ1=Q1−Q2Q1\eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}, ən böyük FİƏ isə Karno dövründə η=T1−T2T1\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1} ilə hesablanır.

📌Nümunə

Məsələn: qızdırıcıdan Q1=800Q_1 = 800 C istilik alıb soyuduculara Q2=600Q_2 = 600 C verən maşının gördüyü iş A=Q1−Q2=200A = Q_1 - Q_2 = 200 C, FİƏ isə η=200800=0,25=25%\eta = \frac{200}{800} = 0{,}25 = 25\%.

Qrafiklər

İstilik maşınının sxemi: istidicidən alınan Q₁ istiliyin bir hissəsi işə (A) çevrilir, qalanı Q₂ soyuducuya verilir; F.İ.Ə. η = A/Q₁
İstilik maşınının sxemi: istidicidən alınan Q₁ istiliyin bir hissəsi işə (A) çevrilir, qalanı Q₂ soyuducuya verilir; F.İ.Ə. η = A/Q₁

Əsas terminlər

Daxili enerji (UU) — Bir atomlu ideal qazın yalnız temperaturdan asılı enerjisi: U=32⋅ν⋅R⋅TU = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T.
Daxili enerjinin dəyişməsi (ΔU\Delta U) — Bir atomlu qaz üçün ΔU=32⋅ν⋅R⋅ΔT\Delta U = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot \Delta T; I qanundan isə ΔU=Q−A\Delta U = Q - A.
Termodinamikanın I qanunu — Enerjinin saxlanması: qaza verilən istilik daxili enerjiyə və işə sərf olunur — Q=ΔU+AQ = \Delta U + A.
Qazın gördüyü iş (AA) — İzobarik prosesdə A=p⋅ΔVA = p \cdot \Delta V; izoxorik prosesdə A=0A = 0; izotermikdə Q=AQ = A.
Faydalı iş əmsalı (FİƏ, η\eta) — İstilik maşınının səmərəliliyi: η=AQ1=Q1−Q2Q1\eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}; həmişə η<100%\eta < 100\%.
Karno dövrünün FİƏ-si — Ən böyük mümkün FİƏ: η=T1−T2T1\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1}, temperaturlar mütləq (Kelvin) götürülür.
Termodinamikanın əsas düsturları
KəmiyyətDüsturVahid
Daxili enerjiU=32⋅ν⋅R⋅TU = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot TC (coul)
Daxili enerjinin dəyişməsiΔU=32⋅ν⋅R⋅ΔT\Delta U = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot \Delta TC
I qanunQ=ΔU+AQ = \Delta U + AC
İzobarik işA=p⋅ΔVA = p \cdot \Delta VC
İstilik maşınının FİƏ-siη=Q1−Q2Q1\eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}—
Karno FİƏ-siη=T1−T2T1\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1}—

Düsturlarda RR — universal qaz sabiti, ν\nu — mol miqdarı, TT — mütləq temperatur (K).

İzoproseslərdə I qanun
ProsesSabit kəmiyyətNəticə
İzobarikp=constp = \text{const}A=p⋅ΔVA = p \cdot \Delta V, Q=ΔU+AQ = \Delta U + A
İzoxorikV=constV = \text{const}A=0A = 0, Q=ΔUQ = \Delta U
İzotermikT=constT = \text{const}ΔU=0\Delta U = 0, Q=AQ = A

Bir atomlu ideal qaz üçün izoproseslərdə I qanunun sadələşmiş forması.

✎Karno maşınının ən böyük FİƏ-si
  1. 1Verilənlər: T1=600T_1 = 600 K (qızdırıcı), T2=300T_2 = 300 K (soyuducu).
  2. 2Düstur: η=T1−T2T1\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1}.
  3. 3Yerinə qoyma: η=600−300600=300600\eta = \frac{600 - 300}{600} = \frac{300}{600}.
  4. 4Nəticə: η=0,5=50%\eta = 0{,}5 = 50\%.
✎Bir atomlu qazın daxili enerjisi
  1. 1Verilənlər: ν=1\nu = 1 mol, T=400T = 400 K, R=8,31R = 8{,}31 C/(mol·K).
  2. 2Düstur: U=32⋅ν⋅R⋅TU = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T.
  3. 3Yerinə qoyma: U=1,5⋅1⋅8,31⋅400=1,5⋅3324U = 1{,}5 \cdot 1 \cdot 8{,}31 \cdot 400 = 1{,}5 \cdot 3324.
  4. 4Nəticə: U=4986U = 4986 C.
🚫Tez-tez səhv

Daxili enerji düsturunda 32\frac{3}{2} əmsalını unutmaq tipik səhvdir: U=ν⋅R⋅TU = \nu \cdot R \cdot T deyil, U=32⋅ν⋅R⋅TU = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T-dir; bir atomlu qaz üçün əmsal 32\frac{3}{2} olmalıdır.

⚠️Diqqət

Karno düsturunda η=T1−T2T1\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1} temperaturlar mütləq Kelvin şkalasında götürülməlidir; Selsi (°C) ilə nisbət düzgün alınmaz.

🚫Tez-tez səhv

FİƏ-də məxrəc həmişə Q1Q_1-dir: η=Q1−Q2Q1\eta = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}; fərqi səhvən Q2Q_2-yə bölmək yanlış nəticə verir.

💡Qeyd

İşarələri yadda saxlayın: I qanundan ΔU=Q−A\Delta U = Q - A; qaza istilik verilirsə Q>0Q > 0, qaz iş görürsə A>0A > 0, üzərində iş görülürsə A<0A < 0.

⚠️Diqqət

Qapalı dövr (tsikl) sonunda qaz ilkin hala qayıdır, ona görə ΔU=0\Delta U = 0 və bir dövrün işi A=Q1−Q2A = Q_1 - Q_2 olur.

Qaydalar

  1. 1Bir atomlu qazın daxili enerjisi: U=32⋅ν⋅R⋅TU = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot T, ΔU=32⋅ν⋅R⋅ΔT\Delta U = \frac{3}{2} \cdot \nu \cdot R \cdot \Delta T.
  2. 2Termodinamikanın I qanunu: Q=ΔU+AQ = \Delta U + A.
  3. 3İzobarik prosesdə qazın gördüyü iş: A=p⋅ΔVA = p \cdot \Delta V; izoxorik prosesdə A=0A = 0; izotermikdə Q=AQ = A.
  4. 4İstilik maşınının FİƏ-si: η=AQ1=Q1−Q2Q1\eta = \frac{A}{Q_1} = \frac{Q_1 - Q_2}{Q_1}.
  5. 5Karno dövrünün FİƏ-si: η=T1−T2T1\eta = \frac{T_1 - T_2}{T_1} (mütləq temperaturla, K).

Məşq

15 asan · 15 orta · 15 çətin

Hər testdə təsadüfi 10 sual seçilir

AsanOrtaÇətinQarışıq