ადიაბატური პროცესი - პროცესი, რომელიც სითბოცვლის გარეშე მიმდინარეობს (Q=0).

თერმოდინამიკის პირველი კანონის ჩაწერა ადიაბატური პროცესისტის ასეთია ΔU=A, სადაც А - გარე ძალების მუშაობაა.

იდეალური გაზისთვის U=U(T). →  ან გარეშე ზალების მუშაობა მიდის შინაგანი ენერგიის გაზრდაზე, ტემპერატურა იზრდება.  ან აირი ასრულებს მუშაობს საკუთარი სინაგანი ენერგიის შემცირების ხარჯზე (ტემპერატურა მცირდება).

ადიაბატის განტოლება: ,

სადაც с_p - სითბოტევადობაა მუდმივი წნევის დროს,

с_v - სითბოტევადობაა მუდმივი მოცულობის დროს.

იდეალური ერთატომიანი აირისთვის: 

რადგან  

ადიაბატური პროცესი შეიძლება განხორციელდეს ან თბოიზოლირებულ სისტემაში, ან ძალიან სწრაფად (რომ არ მოესწროს სითბოს გადაცემა - აფეთქება).

გამოიყენება თხევადი აირების მისაღებად.

მძლავრი (ბირთვული) აფეთქების ღრუბელი, ღრუბლები

მუშაობა თერმოდინამიკაში

თერმოდინამიკაში სხეულის როგორც მთლიანის მოძრაობა არ განიხილება და საუბარი არის მაკროსკოპული სხეულის ნაწილების ერთმანეთის მიმართ გადაადგილებაზე.   მუშაობის შესრულებისას იცვლება სხეული მოცულობა, ხოლო მისი სიჩქარე რჩება ნულის ტოლი. სხეულის მოლეკულების სიჩქარე კი იზრდება! ამიტომ იცვლება სხეულის ტემპერატურა. მიზეზი ის არის, რომ მოძრავ დგუშთან შეჯახებისას (აირის შეკუმშვა) მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იცვლება - დგუში გადასცემს თავისი მექანიკური ენერგიის ნაწილს. დაშორებად დგუშთან შეჯახებისას (გაფართოება) მოლეკულების სიჩქარე მცირდება, აირი ცივდება. მუშაობის შესრულებისას თერმოდინამიკაში იცვლება მაკროსკოპული სხეულების მდგომარეობა: მათი მოცულობა და ტემპერატურა.

\(\dpi{120} \vec{F}\) - დგუშით აირზე მომქმედი ძალა.

А - გარეშე ძალებით აირის შეკუმშვაზე გაწეული მუშაობა.

\(\dpi{120} \vec{F}{}'\)- დგუშზე აირით მოქმედი ძალა.

А' - აირის გაფარტოებაზე გაწეული მუშაობა.

\(\dpi{120} \vec{F}\)= -\(\dpi{120} \vec{F}{}'\)  - ნიუტონის მესამე კანონის მიხედვით.

შესაბამისად: А= - А'

\(\dpi{120} \vec{F}{}'\)= pS, სადაც p- წნევაა, S - დგუშის ფართობია.

თუ გაზი ფართოვდება:

Δh=h₂ - h₁  - დგუშის გადაადგილებაა. V₁=Sh₁; V₂=Sh₂.

მაშინ: A'=F'Δh=pS(h₂ - h₁)=p(Sh₂ - Sh₁)=p(V₂-V₁)=pΔV

გაფართოებისას გაზის მუსაობა დადებითია. შეკუმშვისას  - უარყოფითი. ასე რომ: A' = pΔV     - გაზის მუშაობაა

A= - pΔV  - გარეშე ძალების მუსაობაა.

კლაპეირონის განტოლების გამოყენებით, მივიღებთ: 

\(\dpi{120} A=p\Delta V=p\frac{\nu R\Delta T}{p}=\nu R\Delta T\)

ეს გამოსახულებები სამართლიანია მოცულობის ძალიან მცირე (!) ცვლილებებისას ან მუდმივი წნევისას (ანუ იზობარულ პროცესში)

უნივერსალური გაზური მუდმივას ფიზიკური არსი.

\(\dpi{120} R=\frac{A}{\nu \Delta T}\) - უნივერსალური გაზური მუდმივა რიცხობრივად 1 მოლი იდეალური გაზის მიერ მისი 1 კ-ით იზობარული გათბობის დროს შესრულებული მუშაობის ტოლია.

მუშაობის გეომეტრიული ინტერპრეტაცია

იზობარულ პროცესში p,V გრაფიკის ქვეშა ფართობი რიცხობრივად მუშაობის ტოლია (სიჩქარის გრაფიკზე გადაადგილების ანალოგიურად).

ზოგადად პროცესი უნდა დავყოთ მცირე ნაწილებად და გამოვთვალოთ ელემენტალური მუშაობები, ხოლო შემდეგ ისინი სევკრიბოთ (ინტეგრირების პროცესი):

მაგალითად, იზოთერმულ პროცესში .

იზოქორულ პროცესში მოცულობა არ იცვლება, შესაბამისად, იზოქორულ პროცესში მუშაობა არ სრულდება!

 ადიაბატურ პროცესში .

სითბოცვლა

სითბოცვლა (სითბოგადაცემა) - არის მუსაობის შესრულების გარეშე შინაგანი ენერგიის ცვლილება.

რაოდენობრივი მახასიათებელი - სითბოს რაოდენობა - სითბოცვლის პროცესში მიმდინარე შინაგანი ენერგიის ცვლილების ნაწილია. აიღინიშნება ასოთი Q. განზომილების ერთეულებია: ჯ (ჯოული), კალ (კალორია). 1 კალ = 4,19 ჯ.

1 კალ= 4,19 ჯ

სითბოცვლის სახეები:

1. სითბოგამტარობა - სითბოცვლის სახეობაა, როცა ენერგია გადაეცემა სხეულის მეტად გაცხელებული ნაწილიდან ნაკლებად გაცხელებულ ნაწილს, სხეულის ნაწილაკების ურთიერთქმედებისა და მოძრაობის მეშვეობით. ახასიათებს მყარ სხეულებს.
2. კონვექცია - სითბოცვლის სახეობაა, როცა ნივთიერების დინებებით (ჭავლებით) ხდება ენერგიის გადაცემა. ახასიათებს სითხეებს და აირებს..
3. გამოსხივება - სითბოცვლის სახეობაა, როცა ელექტრომაგნიტური ტალღების მეშვეობით (უპირატესად ინფრაწიტელი დიაპაზონისა) ხდება ენერგიის გადაცემა. შეიძლება ადგილი ჰქონდეს ვაკუუმშიც..

სითბოს რაოდენობის გამოთვლა.

1. ტემპერატურის ცვლილება. Q = cm(Т₂-Т₁) = cmΔТ.

с სიდიდეს კუთრი სითბოტევადობა ეწოდება. იგი სხეულის სითბურ თვისებებს ახასიათებს მისი ტემპერატურის შეცვლის უნარის მიხედვით. კუთრი სითბოტევადობა აჩვენებს თუ რამდენად იცვლება 1კგ მოცემული ნივთიერების შინაგანი ენერგია მისი ტემპერატურის 1 კ-თი ცვლილებისას. განზომილების ერთეული ჯ/კგ·კ.

Q=CΔT.   С სიდიდეს სხეულის სითბოტევადობა ეწოდება. С=сm.

Q = c_νmΔT.  c_ν სიდიდეს მოლური სითბოტევადობა ეწოდება (1 მოლი ნივთიერების სითბოტევადობა).

ტემპერატურის ცვლილება:

Q = cm(t^°₂-t^°₁)=cm(Т₂-Т₁) = cmΔТ

Q = cmΔt^°.

2. ნივთიერების დნობა და გამყარება.   Q=λm.   λ - დნობის კუთრი სითბოა. ნივთიერების კუთრი სითბო გვიჩვენებს რამდენჯერ იცვლება მოცემული ნივთიერების 1კგ-ის შინაგანი ენერგია მისი მყარი მდგომარეობიდან თხევად მდგომარეობაში სრული გადასვლისას (დნობის ტემპერატურის დროს).  დამოკიდებულია გარემო პირობებზე viagra online österreich. λ ერთეულია ჯ/კგ. დნობისა და გამყარების (კრისტალიზაციის) დროს ტემპერატურა რჩება უცვლელი სანამ ნივთიერება არ გადავა ერთ ფაზაში. დნობისას ენერგია იხარჯება კრისტალური მესერის რღვევაზე. გამყარების დროს Q = -λm.

ნივთიერების დნობა და გამყარება

Q=± λm

\(\dpi{120} \left [ \lambda \right ]=\)ჯ/კგ

3. ნივთიერების ორთქლადქცევა და კონდენსაცია. Q = Lm = rm. L (r) - ორთქლადქცევის კუთრი სითბოა. ორთქლადქცევის კუთრი სითბო აჩვენებს, თუ რამდენჯერ იცვლება 1 კგ მასის მოცემული ნივთირებების შინაგანი ენერგია სითხის ორთქლად სრული გადაქცევისას (დუღილის ტემპერატურაზე). დამოკიდებულია გარემო პირობებზე. L (r)-ის ერთეულია ჯ/კგ. დუღილისას ტემპერატურა რჩება უცვლელი. ენერგია იხარჯება  მოლეკულებს შორის კავშირების რღვევაზე. კონდენსაციისას  Q = - Lm = - rm.

Q = ±Lm = ±rm

\(\dpi{120} \left [ L \right ]=\)ჯ/კგ

I – მყარი სხეულის გაცხელება;

II – მყარი სხეულის დნობა;

III – სითხის გაცხელება;

IV – დუღილი;

V – აირის გაცხელება;

VI – აირის გაციება;

VII – კონდენსაცია;

VIII – სითხის გაციება;

IX – კრისტალიზაცია (გამყარება);

X – მყარი სხეულის გაცივება.

4. საწვავის წვა. Q = qm. q - საწვავის წვის კუთრი სითბოა. საწვავის წვის კუთრი სითბო აჩვენებს თუ რამდენჯერ ივლება მოცემული 1 კგ მასის ნივთიერების შინაგანი ენერგია მისი სრული დაწვისას. q-ს ერთეულია ჯ/კგ. წვა ჟანგბადთან შეერთებაა. წვისას ნივთიერების ნაწილაკების ურთიერთგანლაგება იცვლება, შესაბამისად იცვლება მათი პოტენციური ენერგია, ანუ შესაბამისად, შინაგანი ენერგია.  ნივთიერება, რომლის წვის დროსაც ენერგია გამოიყოფა, საწვავს წარმოადგენს.

Q_{მიღებული}>0,      Q_{გამოყოფილი}<0

ენერგიის შენახვის კანონის თანახმად ყველა სითბოს რაოდენობების ალგებრული ჯამი ნულის ტოლია (მტელი გადაცემული სითბოს რაოდენობა მოდულით ტოლია მთელი მითებულისა):

Q₁ + Q₂ + Q₃ +...= 0 - სითბური ბალანსის განტოლება.

გარემოს გახურებაზე დანაკარგების გათვალისწინებით: 

ηQ_{გადაცემული} =  Q_{მიღებული}, სადაც η - არის გამაცხელებელი მოწყობილობის მქკ.

Q = qm

\(\dpi{120} \left [ q \right ]=\)ჯ/კგ

Q₁ + Q₂ + Q₃ +...= 0        - სითბური ბალანსის განტოლება.

ηQ_{გადაცემული} = Q_{მიღებული}

აირის სითბოტევადობები მუდმივი მოცულობისა და მუდმივი წნევის დროს.

1.მოლური სითბოტევადობა მუდმივი მოცულობის დროს: .

მაგრამ იზოქორული პროცესის დროს მუსაობა არ სრულდება, შესაბამისად: .

2.      მოლური სითბოტევადობა მუდმივი წნევის დროს .

3. მუდმივი წნევისა და მუდმივი მოცულობის დროს სითბოტევადობებს შორის კავშირი:

    - მაიერის განტოლება იდეალური ერთგვაროვანი გაზისტვის.

მაიერის განტოლება

4. სითბოტევადობა იზოთერმული პროცესისას. რადგან ტემპერატურა არ იცვლება, სითბოტევადობა უსასრულოა.

შინაგანი ენერგია

თერმოდინამიკის პირველი კანონი

სხეულის მასათა ცენტრის მიმართ მისი ყველა ნაწილაკის (მოლეკულები, ატომები) ქაოტური მოძრაობის კინეტიკური ენერგიების  და მათ შორის ურთიერქმედებების პოტენციური ენერგიების ჯამს სხეულის შინაგანი ენერგია ეწოდება.

ყურადღება!

1. სხეულის ნაწილაკების მოწესრიგებული მოძრაობის ენერგია წარმოადგენს სხეულის მექანიკურ კინეტიკურ ენერგიას.
2. ზოგადად, შინაგან ენერგიაში შედის ატომისშიგა ნაწილაკების ენერგიები, მაგრამ ძალიან არა მაღალი ტემპერატურების დროს ეს ენერგია რჩება უცვლელი.
3. ნაწილაკების კინეტიკური ენერგია განისაზღვრება სიჩქარით და ე.ი. სხეულის ტემპერატურით.

4. პოტენციური - განისაზღვრება ნაწილაკებს შორის მანძილით და ე.ი. - მოცულობით.

   შესაბამისად: U=U_(T,V) - შინაგანი ენერრგია დამოკიდებულია მოცულობასა და ტემპერატურაზე.

U=U_(T,V)

იდეალური აირისთვის: U=U_(T), რადგან მანძილზე ურთიერთქმედებას უგულებელვყოფთ. 

- იდეალური ერთგვაროვანი აირის შინაგანი ენერგია.

შინაგანი ენერგია - მდგომარეობის ცალსახა ფუნქციაა (ნებისმიერი მუდმივის სიზუსტით) და ჩაკეტილ სისტემაში ინახება. შექცეული სამართლიანი არ არის(!) - ერთდაიგივე ენერგიას შეიძლება შეესაბამებოდეს სხვადასხვა მდგომარეობები.

იდეალური აირი:

ჯოულის ცდებმა დაამტკიცა მუშაობისა და სითბოს რაოდენობის ექვივალენტურობა, ანუ ორივე სიდიდე წარმოადგენს ენერგიის ზომას, მათი გაზომვა შეიძლება ერთდაიგივე ერთეულებით: 1 კალ = 4,1868 ჯ ≈ 4,2 ჯ. ამ სიდიდეს სითბოს მექანიკური ექვივალენტი ეწოდება.

რ.მაიერი, დ.ჯოული, ჰ.ჰელმჰოლცი - ენერგიის შენახვის კანონი სითბური პროცესებისთვის  - თერმოდინამიკის პირველი კანონი.

ერთი მდგომარეობიდან მეორეში გადასვლის დროს სისტემის შინაგანი ენერგიის ცვლილება გარე ძალების მიერ შესრულებული მუშაობისა და სისტემაზე გადაცემული სითბოს რაოდენობის ჯამის ტოლია:

შინაგანი ენერგიის ცვლილებები არ არის დამოკიდებული საშუალებაზე, რომლითაც ხდება ეს გადასვლა. არსებობს შინაგანი ენერგიის ცვლის ორი საშუალება: მექანიკური მუშაობის შესრულება და სითბოგადაცემა (სითბოცვლა). მუშაობა და სითბოს რაოდენობა ახასიათებენ შინაგანი ენერგიის ცვლის პროცესს და არა თვით შინაგან ენერგიას.

თუ А - გარეშე ძალების მუშაობაა, ხოლო А' - აირის მუშაობა, მაშინ А = -  А' (ნიუტონის მე-3-ე კანონის შესაბამისად). მაშინ:

- თერმოდინამიკის პირველი კანონის ჩაწერის სხვა ფორმა. სისტემაზე გადაცემული სითბოს რაოდენობა მიდის მისი შინაგანი ენერგიის ცვლილებაზე და სისტემის მიერ გარეშე სხეულებზე მუშაობის შესრულებაზე.

პირველი ტიპის მუდმივი ძრავას შექმნის შეუძლებლობა.

პირველი ტიპის მუდმივი ძრავა არის მოწყობილობა, რომელსაც შეეძლებოდა განუსაზღვრელი რაოდენობის მუშაობა ენერგიის დახარჯვის გარეშე.

მაშინ Q=0. შესაბამისად: A'= - ΔU. ანუ ასეთმა ძრავამ უნდა შეასრულოს მუშაობა შინაგანი ენერგიის ხარჯზე. მაგრამ ამ უკანასკნელის მარაგი სასრულია. მას შემდეგ, რაც მარაგი გამოილევა, ძრავა გაჩერდება.