§4. Энергия сакталу зацынын жалпы түжырымдамасы.

Бірінші түрдегі перпетуум мобнле.

Энергия сақталу заңын (термодинамиканың бірінші бастамасын)

тагайындауға тарихи жағынан алғанда мынадай бір жагдаймен, атап

айтканда: энергияның ешбір түрін де жүмсамай жэне сырттан жылу

алмай жүмыс ендіретін машина жасау талаптарының сэтсіздікке

үшырап отыргандыгымен байланысты болган еді. Термодинамикада

мүндай машина бірінші түрдегі перпетуум мобиле деп аталады.

Жоғарыда айтканымыздай, жүйе өзінің бастапкы күйіне қайта

түскенде оның энергиясы бүрынғы мэніне ие болады. Сондыктан

периодпен (дүркін-дүркін) істеп түратын машина үшін эрбір

периодтың акырында ДІІ=0 болады жэне мүндай машина оған

сырттан берілген жылу мөлшері ДО есебінен гана немесе энергияның

сыртқы бір қосымша көздерінің есебінен гана жүмыс өндіре апады.

Жылу беру дегеніміздің өзі энергия беру деген сөз болатындықган,

жалпы түрде энергия беру деп айтып, энергияның сақталу заңын

(термодинамиканың бірінші бастамасын) мынадай түрде түжырымдап

айтуымызға болады:

Бірінші түрдегі перпетуум мобиле, ягни периодпен істеп, бір

периодынын ішінде ондіретін жүмысы өзінін сырттан алатын

энергиясынын молшерінен артык болатын двигатель жасау

мүмкін емес.

Энергияның сақталу заңы сөз болғанда мынадай бір

жагдайдыатап көрсетудің мэні бар;жүйе қандайда бір күйінен (I) онан

өзгеше бір күйіне (II) көшкенде, сыртқы эсерлердің механикалык

эквиваленттерінің қосындысы нольге тең болып шығатын жагдайда

болуы мүмкін. Сонда (16) формула бойынша жүйенің (I) жэне (II)

138

күйелеріндегі энергиялары өзара тең болуға тиіс; иіц=иі- Бұл -жүйеде

бір процесс болып, ол процесс кезінде жүйенің параметрлері өзгереді,

бірак энергиясы түрақты болып қала береді деген сөз. Бүган мысал

ретінде идеал газдың изотермиялык үлғаюын алуга болады: газдың

температурасы өзгермегендіктен оның энергиясы да өзгермейді. Ал

газдың күйін аныісгайтын параметрлер (V көлем мен Р кысым)

өзгереді. Сонда сыртта жүмыс орындалады жэне газға кандайда бір

мөлшерде жылу беріледі, бірак газга берілген жылудың механикалык

эквиваленті мен сырткы жүмыстың қосындысы нольге тең болады.

Жүйе оқшауланган болса, онда сыртқы әсерлер болмайды. Бірак

мүндай жағдайда да жүйенің жеке бөлімдерінің өзара әсер етуінің

есебінен процесстер болуы мүмкін де энергияның жеке түрлері

(кинетикапык энергия, потенциялык энергия т.с.с.) өзгере алады. Ал

жүйенің толық энергиясы өзгермей сақталады. Мысал ретінде азды-

көпті кинетикапык және потенциялык энергиялары бар денелердің

оқшауланган жүйесін қарастыралық. Жүйені қүрайтын денелердің

өзара эсер етулерінің нәтижесінде үйкеліс күштеріне карсы жүмыс

істелінеді делік. Мүндай жағдайда денелердің потенциялык жэне

кинетикалық энергияларының косындысы болып табылатын жүйенің

толык механнкалык энергиясы кеми беретін болады. Бірақ үйкеліс

күштеріне карсы жүмыс істелуінің нэтижесінде денелер қызады да,

олардың ішкі (жылу) энергиясы артады. Жүйенің толық энергиясы

өзгеріссіз қала береді, энергияның тек жеке түрлері гана бір түрінен

екінші түріне айналады.

Энергиянын сакталу және айналу зандары жалпы сипатты

іан екендігін жэне оның жаратьшыс тану үшін ерекше мэні бар

екендігін Энгельс ашып көрсеткен болатын. Өзгеріс атаулының бэрін

коналыс деп түсінгенде, материяның бар болу (өмір сүру) формасы

қозгалыс болады. Осындай жаппы мағынада түсінгенде қозғапыс

жоғалып та кетпейді, жоқтан бар да бола алмайды, табиғатга

материяның бар болу формасының өзгерістері ғана, оның түрленіп,

белгілі бір мөлшердегі қатыстарда бір түрінен екінші түріне

айналулары ғана болуы мүмкін. Энергиянын сақталу занының

жалпы түжырымдамасы міне осы, бүл түжырымдама ол заңның

физикалық тұжырымдамасымен, яғни соңғы жаңалықтармен

байланысты өзгеріп отыруы мүмкін түжырымдамасымен, байланысты

болмайды.

Мүнымен қатар, энергияның сақталу жэне айналу заңы жүмыс

деп аталатын физикалық шаманың табигатын тереңірек анықтай

түсуге мүмкіндік береді. Бүрын айтқанымыздай, жүйенің энергиясы

139

тек еңдірілген жұмыс есебінен гана өзгере алады. Демек, жүмыс

энергия өзгерісінін елшеуіші болып табылады.