3. Термодинамиканың бірінші бастамасы

Температуралары әр түрлі денелер бір-бірімен жанасқан кезде белгілі бір уақыттан кейін олардың температуралары теңесетінін білеміз, осы кезде денелер жылулық тепе-теңдікте тұр дейміз. Егер екі жүйе үшінші жүйемен жылулық тепе-теңдік күйде болса, онда олар бір-бірімен жылулық тепе-теңдік күйде болады. Бұл постулатты кейде термодинамиканың нөлдік бастамасы деп атайды.

Сонымен, денелердің жылулық тепе-теңдіктегі күйге өтуі кезінде олардың арасында жылу (энергия) алмасу процесі өтеді.

Жылу – энергияның бір денеден екінші денеге температуралар айырмасы арқасында берілу тәсілі болып табылады. Жылу жұмысқа өте ұқсас. Механикада жұмыстың бір денеден екінші денеге энергияны берудің тәсілі екенін көрдік. Термодинамикада энергияның жұмыс және жылу түрінде берілетін процестерін қарастырамыз.

Термодинамикалық жүйелердің бірнеше түрлерін қарастыруға болады. Тұйық жүйе – массасы тұрақты жүйе. Көп жағдайда физикада идеалданған тұйық жүйе қарастырылады. Шын мәнінде жүйелер ашық болады. Егер жүйенің шекараларынан энергия ешбір түрде берілмесе ондай жүйе оқшауланған деп аталады, ал керісінше болса оқшауланбаған.

Жүйенің күйі P, V, T, ν – сияқты параметрлермен анықталады. Жұмыс пен жылу газ күйін сипаттау үшін қолданылмайды. Жұмыс пен жылу термодинамикалық жүйенің күйінің өзгеру процесі.

§19. Квазистатикалық процестер

1.Термодинамиканың теориялық әдістерінде бір-бірінен кейін үздіксіз жүретін тепе-теңдік күйлерінен тұратын идеалданған процестер болып табылатын квазистатикалық немесе квазиорнықты процестер кең қолданылады.

М ысал ретінде, үйкеліссіз қозғалатын поршені бар цилиндрді қарастырайық. Цилиндр ішінде газ болсын және поршень үстіндегі Q жүкпен бірге тепе-теңдік күйде болсын (15-сурет).Егер, жүктің бір бөлігін алып тастаса немесе жүк қосылса, онда тепе-теңдік бұзылады. Бұл кезде газ күрделі қозғалыс жасайды, ал поршень тербеліске түседі. Біраз уақыт өткен соң қозғалыстар тоқтап жүйе қайтадан тепе-теңдік күйге келеді. Мұндай орнықсыз процестер өте күрделі, ал квазистатикалық процесстер өте қарапайым. Цилиндр ішіндегі газды квазистатикалық ұлғайту немесе сығу үшінпоршень үстіндегі жүкті өте аз порциялармен азайтып немесе көбейтуге болады. Көрнекі болуы үшін поршень үстіндегі жүк өте майда құм болсын. Егер поршень үстіндегі құмның бір түйіршігін алып тастасақ немесе қоссақ, онда жүйенің тепе-теңдігі шексіз аз бұзылады. Жүйе тепе-теңдікке келген соң тағы бір түйіршікті аламыз немесе қосамыз. Осы амалды көп рет қайталап поршень үстіндегі құмды толық алып тастап немесе толық артып газдың көлемін өзгертуге болады. Бұл процесс әрқайсысы жүйенің тепе-тең күйін өте аз шамаға өзгертетін шексіз аз процестер тізбегі болып табылады. Егер әрбір құм түйіршігінің массасы нөлге ұмтылатынын және олардың саны шексіздікке ұмтылатынын ескерсек, онда тепе-тең күйлердің тізбегінен тұратын шексіз баяу процесс аламыз. Мұндай шекті процесс тепе-теңдікті болады.

2. Жүйенің тепе-тең күйін шексіз аз шамаға өзгертетін процестер квазистатикалық процестер болып табылады, ал жүйенің әрбір шексіз аз өзгерісінен кейін орнығатын күйі квазистатикалық күй болып табылады.

Квазистатикалық процестердің негізгі мағынасы олардың термодинамика-лық зерттеулерді оңайлататындығында. Себебі, квазистатикалық процесс жасайтын жүйенің күйін лезде сипаттау үшін, тепе-тең күйді макроскопиялық сипаттауүшін қажетті параметрлер саны керек. Мысалы, газ күйін сипаттау үшін екі параметр, көлем және температура, жеткілікті. Табиғатта квазистатикалық процестер орын алмайды. Себебі, бұл абстракция. Аз жылдамдықпен жүретін көптеген нақты процестерді квазистатикалық деп қарастыруға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Термодинамиканың нөлдік бастамасын тұжырымдаңыз.

2. Жүйедегі қандай процестерді квазистатикалық немесе квазиорнықты деп атайды?

3. Термодинамикалық және жылулық тепе-теңдік ұғымдарын түсіндіріңіз.

4. Квазистатикалық немесе квазиорнықты процестерге мысалдар келтіріңіз.