Нақты газдар, сұйықтар, қатты денелер.

 Егер газ идеалдық шарттарға бағынбаса оны нақты газ деп атайды. Нақты газдың күй теңдеуін алу үшін Голландия физигі Ван-дер-Ваальс Менделеев-Клапейрон теңдеуіне молекула өлшемдері мен олардың өзара тартылу күштерін ескеретін түзетулерді еңгізді.

 

Қайтымды процесс кері бағытта өткізуге болатын процесті тура бағытта өткізгенде жүйе қандай күйлерден өтсе, кері бағытта сондай тізбегінен өтетін процесті айтады. Қайтымды процеске тек тепе тең процестер жатады. Қайтымды процесте жүйені қоршаған денелерде ешқандай өзгеріс болмайды.

Қайтымсыз процестер өздігінен бір бағытта өтетін процес. Нақты процестер қайтымсыз процестер болады. Олар мейлінше баяу өте отырып, қайтымды процестерге тек жуықтай алады. Қайтымды процеске мысал ретінде вакумдегі абсолют серпімді серіппеге ілінген дененің өлшейтің тербелісің алуға болады.

Пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) – жүйенің (механизмнің) энергияны түрлендіру немесе басқа денеге беру тиімділігін сипаттайтын шама.

§11.Термодинамиканың екі н ші заңы

 

Термодинамиканың екінші заңы табиғаттағы процестердің жүру бағытын көрсетеді.

Өзін қоршаған кеңістікте ешқандай қалдық өзгерістер болмайтындай түрде жүретін термодинамикалық процесті қайтымды процесс деп атайды. Қайтымды процесс кезінде термодинамикалық жүйе бастапқы күйіне қайта келеді.

Сыртқы ортада өзгерістер қалатындай түрде жүретін процесті қайтымсыз процесс деп атайды. Қайтымсыз процесс кезінде жүйе бұрынғы күйіне қайтып келмейді. Үйкеліс, кедергі күштерімен жүретін процестер қайтымсыз процесс болып табылады.

Жылу алмасу кезінде жүретін процесс қайтымсыз процесс болып табылады.

11.1.Тұйық процестер

Термодинамикалық жүйе бастапқы күйіне қайтып келетіндей түрде жүретін термодинамикалық процестердің жиынтығын тұйық процесс немесе цикл деп атайды.

Тұйық процестер немесе циклдер барлық жылу машиналарының жұмыс істеу принципінің негізі болып табылады. Заттардың ішкі энергиясын энергияның кез келген түріне айналдыратын механизмдерді жылу машиналары деп атайды. Жылу машиналарына іштен жану двигательдері, пар немесе газ турбиналары, салқындатқыштар және т.б. қондырғылар жатады.

Тұйық процеске қатысатын денені жұмыс денесі деп атайды. Көп жағдайда жұмыс денесі газ болып табылады.

 

Суретте көрсетілген тұйық процесте

11.2.Карно циклі

Негізінен жылу машиналары Карно циклімен жұмыс атқарады. Карно циклі 2 изотермадан және 2 адиабатадан тұрады.

 

 

1) 1 – 2 – изотермиялық ұлғаю.

2) 2 – 3 – адиабаталық ұлғаю.

3) 3 – 4 – изотермиялық сығылу.

4) 4 – 1 – адиабаталық сығылу.

Карно циклімен жұмыс кез-келген жұмыс машинасы температурасы Т₁ қыздырғыштан (1), жұмыс денесінен (3) және температурасы Т₂ салқындатқыштан (2) тұрады (сурет).

Карно, шексіз жай ағатын (үйкелістен жоғалуы) 1-2-3-4 процессті қарастырған, сол себептен жұмысшы заттар механикалық тепе-теңдікте болады. Бұдан басқа, жұмыстық денемен температура көзі Т1 арасындағы, 1-2 изотерма бойында және Т2, 3-4 бойында шексіз аздаған температура айырмашылығы бар. Сонымен, термиялық тепе-теңдік сақталады. Сондықтан, цикл, қайтымды деп саналады. Бұл циклды, Карноның идеалды циклы деп атайды.

Бірінші теоремасы:жылулық қозғалтқыштың пайдалы әсер коэффициенті туралы теорема. Оны француз оқымыстысы Н.Л.С. Карно (1796 – 1832) тұжырымдаған (1824). Карно теоремасы бойынша Карно циклінің пайдалы әсер коэффициенті [η=(T1–T2)/T1, мұндағы T1 – қыздырғыштың температурасы, T2 – суытқыштың темп-расы] жұмыстық дененің табиғатына және жылулық қозғалтқыштың құралымына тәуелді болмайды, ол тек қыздырғыш (T1) пен суытқыштың (T2) температураларымен ғана анықталады. пайдалы әсер коэффициенті термодинамиканың екінші бастамасын тұжырымдау кезінде маңызды рөл атқарды;

Екінші теоремасы:соққы теориясында – абсолют серпімсіз соққы кезіндегі кинетикалық энергияның кемуі жайлы теорема.Соққы кезіндегі жүйенің кинетикалық энергиясының кемуі, жүйе нүктелерінің кеміген жылдамдықпен қозғалған кезіндегі кинетикалық энергиясына тең.

 

Бір циклде жұмыс денесі қыздырғыштан Q₁ жылу мөлшерін алады, салқындатқышқа Q₂ жылу мөлшері береді және сыртқы денелермен А жұмыс атқарады.

.

Кез-келген қондырғының тиімділігі - пайдалы әсер коэффициентімен анықталады.

.

Жылу машинасының пайдалы әсер коэффициенті бір цикл кезінде атқарылған пайдалы жұмысының қыздырғыштан алынған жылу мөлшеріне қатынасына тең болады.

 

11.3.Энтропия

Термодинамикалық жүйенің күйін анықтайтын шаманың бірі энтропия болып табылады. Энтропия зат молекулаларының қозғалысының тәртіпсіздігінің мөлшері болып табылады. Өлшем бірлігі

мұндағы: - күй ықтималдығы.

.

Қайтымды тұйық процесте энтропиялық өзгерісі нольге тең.

Кез-келген жылу машинаның пайдалы әсер коэффициенті идеал жылу машинаның пайдалы әсер коэффициентінен үлкен болмайды.

Идеал жылу машинаның пайдалы әсер коэффициенті

Идеал жылу машинаның пайдалы әсер коэффициенті тек қыздырғыш пен салқындатқыштың температурасына тәуелді.

Термодинамиканың екінші заңы:

1. Сыртқы ортада ешқандай өзгеріс болмаған жағдайда ешқашан салқын денеден ыстық денеге жылу берілмейді.

2. Дененің ішкі энергиясының есебінен шексіз жұмыс атқару мүмкін емес. .

3. Кез-келген процестерде жүйенің энтропиясы кемімейді.

Термодинамиканың үшінші заңы (Нернст теоремасы)

.

Абсолют нольде термодинамикалық жүйенің энтропиясы нольге тең болады.

 

3. Ньютонның заңдары. Инерциялық күштер, Серпімді күштер. Үйкеліс күштер. Бүкіл әлемдік тартылыс заңы. Космостық жылдамдықтар. Ауырлық күші және салмақ. Салмақсыздық күйі.

   Әсерлесу. Кұш материалдық денелердің өзара әсерлесуінен пайда болады.Күш осы әсерлесудің сандық өлшемі ретінде болады.

Күшті өлшеу. Күш-вектор. Күшті өлшеуге болады.Күш денелердің жылдамдығын ғана өзгертіп қоймайды, олардың деформациясын тудырады.Күш тек сан мәнімен ғана емес бағытымен де анықталады..Күштер параллелограммережесі бойынша қосылады. Материалдық нүкте динамикасының негізін Ньютонның үш заңы құрайды.

Ньютонның 1 және 2 заңдары., бірінші заң бойынша бір-бірінен өте алыстағы денелер тыныштықта болады немесе бірқалыпты түзу сызықты қозғалыс қалпын сақтайды., ал екінші заң денеге әсер еткен күштің әсерінен алатын үдеуді анықтайды.

m = ,                     (2.1)                                

мүндағы m – дене массасы,  – үдеу

Бұл заңның. физикалық мағынасы күштің координатының екінші туындысы екендігінде болып тұр

= .

 Ньютон ның 1-заңы динамика теңдеулері қарапайым түрде болатын- –. инерциалық санақ жүйелерін карастырады.

Ньютон ның 2-заңы  инерциалдық жүйедегі материалдық нуктенің үдеуі мен оған әсер ететіін күштердің арасындағы байланысты көрсетеді. 

Масса. Э эксперимент нәтижелері үдеудің бағыты күш бағытымен бағыттас екенін көрсетеді.Бір күш әртурлі денелерге әртүрлі үдеу береді.. Әртүрлі күштер бір денеге әртүрлі үдеу береді.. Бірақ күштің удеуге қатынасы бір ғана шамаға тең.

                 .                                  (2.2)

Егер (2.2) қатынасын векторлық түрде жазатын болсақ, онда (2.1) өрнегі шығады. Бұл теңдеуді басқа түрде жазуға болады:

            , = .                      (2.3)

Массаның жылдамдыққы көбейтіндісі =  импульс деп аталады.

Денеге әсер еткен күштің удеуге қатынасмен анықталатын дененің қасиеті инерттілік деп аталады. Ал инерттілікті сипаттайтын шама масса болып табылады.

Ньютонның үшінші заңы. Екі дене өзара әсерлескен кезде біб-біріне модульдар жағынан бірдей, бағыттары жағынана қарама-қарсы күшпен әсерлеседі.

= - .                                        (2.4)