1) Сұйық пен оның өзінің үстінде қаныққан буы белгілі V көлемі

Оар жабық ыдыс ішінде болса жэне бүл жүйенің барлық бөліктерінің Т

гсмпературасы _______бірдей болса, онда бұп тепе-тең күйдегі жүйе болады;

151

бұл жағдайда жүйенің барлык бөліктеріне бірдей кысым түсіп түрады.

Сөйтіп, бүл жүйе үшін Р мен Т-нің белгілі бір мәндері болып, олар

жүйенің баска да параметрлері (сүйык пен оның каныккан буының

салыстырмапы мөлшерлері) сиякты, уакытка карай өзгермейді. Ал сол

жүйенің өзінде сүйык пен оның буының температурасы әр түрлі

болса, онда бүл тепе-тең емес күйдегі жүйе болады; ал сұйык пен

оның буының салыстырмалы мөлшерлері өзгеріп отырады.

2) Тепе-тең емес күйдегі жүйенің екінші мысалы ретінде металл

стерженьді апуға болады: сырттан әсер ету нэтижесінде ол

стерженьнің үштарының температурасы эр түрлі болып түрсын, бүл

жағдайда стерженьнің эрбір нүктесінде температура түракты болып

түрады (стационар күйде), бірак, біріншіден, мүндай тұрактылык тек

сырттан әсер етіп отырғанда ғана мүмкін болады, екіншіден,

стерженьнің эр түрлі бөліктерінде температура эр түрлі болады.

Координаталар осьтерінің бойына жүйені сипаттайтын

параметрлердің мэндерін өлшеп салып, жүйенің күйін нүктемен

кескіндеп көрсетуге болады.

Мысалы, жүйенің күйін оның Гколемі мен р кысымы

сипаттайтын болса, онда абсциссапар осінің бойына көлем мәндерін,

ординаталар өсінің бойына қысым мэндерін салып, жүйенің берілген

Р мен V шамаларымен сипатталатын күйі координаталары Р мен V

болып келген Анүктесімен кескінделетінін көреміз (15-сурет).

Жүйенің тепе-тен күйін ғана

нүктемен кескіндеп көрсетуге болады,

өйткені жүйенің тепе-тең емес күйіне,

жоғарыда айтқанымыздай, параметрлердің

белгілі бір мәндері сэйкес келмейді.

Жүйеде болатын процесс кашан да

болса оның тепе-тең емес күйлерінің

тізбегімен байланысты болады. Алайда

процесс мынадай түрде өтуі мүмкін деп 15-сурет

жорамалдауға болады: уақыттың эрбір мезетінде параметрлердің

эркайсысының белгілі бір мэндері болады жэне параметрлердің уақыт

өтуімен байланысты өзгерісі соншапықты аз болады да, қапаган

дэрежедегі аз Дгуақыт аралыгында жүйені тепе-тен күйдегі жүйе деп

қарастыруға болады.

Осындай мейлінше (шектеусіз) баяу ететін процесс тепе-тен

процесс деп аталады, оны тепе-тең күйлердің тізбегінен түзілген деп

карастыруға да болады. Турасын айтқанда, ешбір накгы процесс

тепе-тең процесс бола алмайды, бірақ процесс неғүрлым баяу өтетін

болса, ол солгүрлым тепе-тең процеске жуык болады. Тепе-тең

152

нроцестің графиктік кескіні үздіксіз қисық сызық (15-суретте АВС

кисыгы) болады.

§2. Қайтымды және кайтымсыз процесстер.

Қайтымды процесс деп екі бағытта да жүре алатын процесті

айгады, егер бүл процесс эуелі бір бағытта, онан кейін кері бағытта

огкен болса, сонда жүйе өзінің бастапқы күйіне, айнападағы

дснелерде ешбір өзгеріс болмастан оралатын болса. Әрбір тепе-тең

процесс кайтымды процесс болады, өйткені ол процесс тура және

ксрі бағыттарда бірінен соң бірі болып отыратын тепе-тең күйлердің

үідіксіз қатарынан қүралады. Ал тепе-тең емес процесс әркашанда

кийтымсыз процесс болады, сондықган дәлдеп айтқанда, нақты

процестер қайтымсыз процестер болады, олар мейлінше (шектеусіз)

бияу өте отырып, қайтымды процестерге тек қана жуықтай алады.

Енді біз кайтымды және кайтымсыз процесстерді толығырак

іалдап қарастырайық.

Затгың берілген мөлшерінің

Г колемі, Р қысымы жэне Т темпе-

раіурасы өзгеріске үшырайтын бір

нроцесс болсын делік. Процесті тепе-тең

ироцесс деп санап, яғни С, күйден

(', күйге көшу (16-сурет) мейпінше баяу

отеді деп санап, бүл көшу кезінде

Істелінетін жүмысты анықтайық.

Бізге белгілі Р кысым түрақты болганда газдың үлғайғанда

ондіретін жүмысы

а - р ( у 2 - қ ) . ( 1 )

болады, мүндағы (у2 -К,)-көлемнің өзгерісі. Бүл өрнек тек

і іпдың үлгаюында гана тура болмай, кез келген зат үлгайган жагдайда

ла тура болады, тек бүл үлғаю кезінде Р қысым түракты болуы шарт,

ілгеріде бүл затты жұмыстык зат деп атайтын боламыз.

Алайда біз қысым өзгеріп отыратын анагүрлым жалпы

жағдайды қарастырып отырмыз. Сондықтан біз әуелі Р қысым

іүрақты деп айтарлықтай жағдайда көлемнің шектеусіз аз д V

щгерісінің шамасын қарастырамыз; сонда осындай шектеусіз аз

үлгаюда өндірілетін ДАжүмыс мынаған тең болады:

ДА - РАУ. (2)

Бүл ДАэлементар жүмыстың графиктік кескіні 16-суретте екі

кайтара сызылған бағанның ауданы болады. Р қысым сан жағынан

алганда ыдыс қабырғасы бетінің бірлігіне жүмыстық зат тарапынан

153

түсірілген күшке тен. Сондықтан (2) формуладағы ДА жүмыс-сырткы

денелерге жүйе тарапынан түсірілген күштер жүмысы, яғни XI

тараудағы (20) формуладағы ДА болып белгіленген жүмыс болады.

ДА-ның осы мэнін XI тараудағы (20) формулаға койып, энергия

сакталу заңының осы элементар процеске колданылғандағы өрнегін

табамыз:

Д0 -Д (/ + М Г , (3)

Мүндағы Д0-жүмыстық затқа берілген жылу мөлшері, М / -

жүмыстық заттың ішкі энергиясының өзгерісі. Егер зат үлғаятын

болса(дк >о) онда жүмыс оң болады; ДА>0; бұл жүмыс жұмыстык

затка сырттан берілген жылу мөлшерінің есебінен (Д0>о)немесе

заттың ішкі энергиясы II -дың кему есебінен, немесе энергияның осы

екі көзінің есебінен өндіріледі. Сыртқы күштер сығып, жұмыстык

заттың келемі кішірейгенде (ДК < 0) жұмыс ДА = Р&Ү теріс болады;

онда сыртқы денелерге жұмыстык затган жылу мөлшері берілетін

болады (д0 > о)немесе дененің ішкі энергиясы и -дың коры артады

немесе бұл екі процесс те катарынан жүретін болады.

Заттың күйі С, нүктесінен С2нүктесіне дейін өзгергенде

өндірілетін толык жұмыс элементар жұмыстардың косындысына тең:

ДА - ДА - РД У \ (4 )

Бұп жұмыстың графиктік кескіні 16-

суретге штрихтапып көрсетілген СіСгВгВ,

фигурасының ауданы болады.

Енді қандайда бір жұмыстық зат

үлгая келіп С, күйінен Сг күйіне көшсін

де (17-сурет), сонан кейін сыгу аркылы

кайтадан С, күйіне келтірілгеи болсын.

Ұлғаю процесі СіС С2 қисығымен

кескіиделетін болсын дейік. Сығу

процесін де осы С)С С2 қисығының бойымен кері бағытга жүргізіп

жүзеге асыруга болады. Бірақ бұл сыгу процесін суретте

кескінделгендей басқа жолмен де, мысалы теменірек орналасқан

С2С Сі қисыгының бойымен де жүргізуге болады, ол үшін сығу

кезінде затты ұлғаю кезіндегі Т, температура жағдайынан баскаша

Т2температура жағдайында ұстап отыру керек. Көлемдік ұлгаю

коэффициенті оң болатын барлық заттар үшін т2 <Т,болады, өйткені

көлем өзгермегенде қысым арту үшін температуранын артуы керек.

Келешекте біз тек кана осындай денелерді карастьфамыз.

154

Тұйыкталған С\СС2 С Сікисығымен (17-сурет) кескінделетін

Оүкіл процесс дөцгелек процесс немесе цикл деп аталады.Цикл

кс іінде өндірілетін жүмыстардың қосындысын есептеп шығарайық.

Ұлғаю кезінде заттың ендіретін А,жүмысы С^С С2В2В|

(|іиіурасының ауданымен кескінделеді; бүл-оң жүмыс; А, >0. Сығу

ксіінде өндірілетін А2жүмыс СіС С2В2В, фигурасының ауданымен

ксскінделеді; бүл-терісжүмыс: А2 <0.

Қосынды жүмыс А - А, + А2.

С)СС2 В2 Ві және СіС С2 В2В, фигураларының аудандарының

нИырмасымен кескінделеді, демек, бүл жүмыс 17-суретте

('іС С 2С Сіқисыгымен шектеліп, штрихтапып көрсетілген аудангатең

болады. Бүл-оң жүмыс.

Заттың С, күйіндегі ішкі энергиясын 1/{ аркылы, ал

< күйіндегісін (У2арқылы белгілейік. СіСС2 үлгаю кезінде жүмыстық

нітқа берілген жылу мөлшерін (Э, аркылы, ап С2С Сісыгу кезінде

лүмыстық затқа берілген жылу мөлшерін - 2 2арқылы белгілейік

(үлгаю кезінде зат > 0 жылу молшерін алады, ал сығу кезінде зат

у 2 < 0 жылу мөлшерін өзі береді, яғни - 2 2жьшу мөлшерін алады).

( онда термодинамиканың бірінші бастамасы бойынша

а-с/,-^і+4; -а-^,-сг,+а2 .

Бүл екі теңдікті мүшелеп қосып затгың цикл кезінде сыртқы

күштерге қарсы істеген А жүмысы мынаган тең екендігін табамыз:

А - А І + л 1 - й - й . (5)

17-суретте кескінделген цикл кезіндегі бүл жүмыс, жогарьща

іінықтағанымыздай, оң жүмыс. Сөйтіп, С)СС2С С) циклімен

ксскінделетін процесс нэтижесінде былай болып отыр: затқа сыртган

у,жылу мөлшері берілген де, затгың езі 0 2 жылу молшерін берген

у,мөлшеріне қарағанда 2 2 мөлшері кем. Осы жылу мөлшерлерінің

млндерінің айырмасы 0 , -.?2есебінен зат сыртқы күштерге қарсы

лжүмыс істеді. Бүл тәрізді цикл тура цикл деп аталады. Тура

циклмен кескінделетін процестің нәтижесінде затқа берілген 2 , - б 2

жылу мөлшерінің есебінен жүмыс өндірілгендіктен, бүл процесс

жылу машинасы болып аталады.

Сонымен, бүл қарастырылып отырған дөңгелек процестің

Гіірімші жартысында затқа берілген жылудың 2, мөлшері жүмысқа

гүгелімен айналмай отыр; бүл жылудың бір бөлігі суығырақ денеге

оідігінен берілетін болгандықтан, затқа <3, жылу мөлшерін беретін

мстыгырақ дене (қыздырғыш) болу керек және заттан @2 жьшу

молшері ауысатын суығырак дене (суытқыш) болуға тиіс.

155

Берілген жылу мелшерінің есебінен жұмыс өндірілгенде, эрнне,

энергня сакталу заңы орындалатын болады; заттың сырттан алатын

жыпуының мөлшері мен өзінің беретін жылуының мөлшері

мэндерінің айырмасы 0 , - 0 гөндірілген А жұмыскатең. Практикалық

тұрғыдан караганда кеңіл бөлерлік жағдай қыздырғыштан апынған 0 ,

жылудың кандай бөлігі А жұмысқа айналғандығын білу болады,

өйткені суыткышқа берлген ￡>2 жылу мөлшерінің практикалык мәні

жоқ; сондыктан пайдалы әсер коэффициенті жөніндегі ұғым

енгізіледі:

(6) а а

Бұл п.э.к. аныктау үшін нақгы бір циклды карастырып, оның

өндіретін жұмыстарын есептеп шығару керек.

Енді 17-суретге көрсетілген циклға кері циклды қарастырайык.

Ол мына 18-суретге көрсетілген. Бұл

циклда зат СіС С2 кисыгы бойынша ұлгаяды да,

сонда оң А.жұмыс істелінеді, сан жагынан

алғанда бұл жұмыс С]С С2В2Ві фигурасының

ауданына тең болады; ал заттың сығылуы

С2С Сі қисыгы бойынша болып, бұл жолы теріс

С |С С 2 В2В, фигурасының ауданына тең болады.

Қосынды А - А, + А 2 жұмыс теріс болады, өйткені абсолют мэні

жагынан А 2 жұмыс А, жұмыстан артық, қосынды А жұмыстын сан

мэні тұйықталған С]СС2С С і кисығымен шектелген ауданға тең.

Сырткы денелер тарапынан жүйеге түсірілген күштер өндіретін

А жұмыс оң болады: А - -А .

Дене ұпгайганда сыртган берілген @2 жылу мелшерін сіңіріп,

сыгылганда .,жылу мөлшерін берген болсын.Бүкіл процесс сайып

келгенде былай болады: сыртқы денелер тарапынан жүйеге түсірілген

күштер оң Ажұмыс өндіреді, жүйе сырттан жылу мөлшерін алады

да, өзі онан артық 2 ,жылу мөлшерін береді. Жүйенің өзі беретін