İzotermik proses

Vikipediya, açıq ensiklopediya
Keçid et: naviqasiya, axtar
İzotermik proses
Sabit temperaturda sistemin halının dəyişməsi izotermik proses adlanır.
Karnonun yüksək mühərrikli qurğusunun sxemi

Karnonun yüksək mühərrikli qurğusunun sxemi
Elm Fizika

İzotermik proses (yun. ἴσος -bərabər və θέρμη - isti) — Sabit temperaturda sistemin halının dəyişməsi izotermik proses adlanır.[1] Bu prosesdə temperatur sabit qalır: ΔT = 0. Havanın tədricən sıxılma prosesini və ya qabdan qazı sorub çıxaranda nasosun porşeni altında qazın genişlənməsini təxmini olaraq izotermik proses hesab etmək olar. İzotermik prosesi həyata keçirmək üçün adətən, sistemə termostat tədbiq edilir. Bu zaman prosesin dövrədəən keçirilməsi daha da tezləşir. Sistemin temperaturu isə termostatın temperaturundan fərqlənmir. İzotermik proses elə prosesdir ki, qazın çəkisi, molyar qaz və temperatur є -konstant sayılırlar.[2]

İzotermik prosesin və Boyl-Mariott qanunu[redaktə]

P və V diaqramında izotermik proses

İzotermik proses və Boyl-Mariott qanunu arasında sxematik əlaqə vardır. İzotermik proses Boyl-Mariott qanununun hesabına izah edilir. Boyl-Mariott qanununda deyilir:

"

"Sabit temperaturda verilmiş kütləli ideal qazın təzyiqinin həcminə hasili sabit qalır"

"

"Boyl-Mariott qanunu" aşağıdakı düstur ilə ifadə olunur:

 p = {n R T \over V} = {\text{constant} \over V}

Və ya:

p \cdot V = n \cdot R \cdot T = const. \quad \Leftrightarrow \quad p \sim {1 \over V}
  • p — qazın təzyiqi
  • V — qazın həcmi

Riyazi olaraq aşağıdakı kimi yazılır:

\qquad\qquad pV = k

Düsturları nəzrdən keçirsək aşağıdakı nisbət nəticələrini alırıq:

p_1 V_1 = p_2 V_2. \, və ya {V_2 \over V_1}={p_1 \over p_2}

Boyl-Mariott qanununun[3] qrafikinə nəzər salsaq görərik ki, P və V qrafiki hiperbolik əyrisindən ibarətdir. Yəni P V ilə tərs mütənasibdir. İzotermik prosesdə də belədir. P V ilə tərs mütənasibdir. Buradan aydın olur ki, doğrudan da, İzotermik proses Boyl-Mariott qanununun sayəsində izah edilir.

İzotermik prosesin İdeal qazlara tətbiqi[redaktə]

P və V diaqramında İdeal qazlar üçün bir neçə izotermik proses
Boyl təcrübəsi

Mendeleyev-Klapeyron tənliyinin (İdeal qazın hal tənliyi) düsturu aşağıdakı kimidir:

{p V} = \frac{m}{\mu} R T və ya  pV = {m \over M}RT = const ,

Burada:

Daimi kütləli qazın müxtəlif nisbətləri müxtəlif səviyyələrdə ola bilər:

\frac{p_1 V_1}{T_1} = \frac{m}{\mu} R
\frac{p_2 V_2}{T_2} = \frac{m}{\mu} R

Bu nisbətlərdən də kütləsi dəyişməyən qaz üçün aşağıdakı tənlikləri alırıq:

\frac{V^\prime}{T_1}=\frac{V_2}{T_2}
V^\prime=V_2\frac{T_1}{T_2}
\frac{p_1 V_1}{T_1} = \frac{p_2 V_2}{T_2}

və ya:

\frac{p_1 V_1}{T_1} = \text{const}

Sonuncu tənlik "Klapeyron tənliyi" (birləşmiş qazlar) adlanır. Əgər İzotermik prosesi Klapeyron tənliyinə tətbiq edilsə, onda temperatur T_1 = T_2 bir-birinə bərabər olur. Bu zaman aşağıdakı düsturlar alınır:

{p_1 V_1} = {p_2 V_2}

və ya:

{p_1 V_1} = \text{const},

İdeal qazların İzotermik prosesdə hərəkəti Boyl-Mariott qanununun köməyi ilə izah edilir. Buradan aşağıdakı nəticəni alırıq:

"

"Mütləq temperaturda və həcmi dəyişilməyən, həmçinin, molyar kütləsi də dəyişilməyən qazın həcminin onun təzyiqinə təsiri mütləq qalır"

"

İzotermik prosesin Termodinamikanın birinci qanununa tətbiqi[redaktə]

İzotermik prosesi Termodinamikanın birinci qanununa tətbiq etmək olar. Onda bu zaman aşağıdakı düstur alınır:

Q = A^\prime \,(U = const).

Və ya:

Q = -A    \,(U = const).

İzotermik prosesdə görülən iş[redaktə]

İzotermik prosesin İşə tətbiqi
P və V qrafikində İzotermik proses
Van-der-Vaals qüvvələri üçün İzotermik proses

İzotermik prosesin İşə tətbiqi zamanı İnteqral üsulundan istifadə edilir. Bu zaman aşağıdakı nəticələr alınır:

 Q = W \, olarsa[4] onda:
dW=Fdx=PSdx=PdV

Bu zaman aşağıdakı düsturlar alınır:

W_{A\to B}=\int\limits_{V_A}^{V_B}dW=\int\limits_{V_A}^{V_B}PdV
W_{A\to B} = \int_{V_A}^{V_B}p\,dV = \int_{V_A}^{V_B}\frac{nRT}{V}dV = nRT\int_{V_A}^{V_B}\frac{1}{V}dV = nRT\ln{\frac{V_B}{V_A}}
W_{A\to B}=Q=nRT\ln{\frac{V_B}{V_A}}

Burada:

  • W - qazın gördüyü iş.
  • p - təzyiq.
  • V - həcm.
  • n - qazların mol sayı.
  • R - universal qaz sabiti.

Bəzən bu düsturları aşağıdakı kimi də yazırlar: W_{1\to 2} = \int_{V_1}^{V_2}pdV W_{1\to 2} = \int_{V_1}^{V_2}pdV = \int_{V_1}^{V_2}\frac{nRT}{V}dV = nRT\ln{\frac{V_2}{V_1}} Q = W_{1\to 2} = nRT\ln{\frac{V_2}{V_1}}

Bəzən də W işarəsi A ilə göstərilir:

A = n k T \cdot ln(\frac{V_\mathrm{2}}{V_\mathrm{1}})

Yaxud, düsturda ln-nin yerinə log-ifadəsini də daxil etmək olar.Onda düsturlar aşağıdakı kimi olar:

W_{A\to B}=\int_{V_A}^{V_B}PdV=\int_{V_A}^{V_B}\frac{nRT}{V}dV=nRT\log{\frac{V_B}{V_A}}
Q-W_{A\to B}=0
W_{A\to B}=Q=nRT\log{\frac{V_B}{V_A}}
W_{A\to B} = m k T \log{\frac{V_B}{V_A}}

Həmçinin, R-in yerinə k mütənasiblik əmsalı yazırlar:  N \, k \, T \, \ln(V_2 / V_1 )

Burada:

  • \,N - qazın hissəsinin ədədi.
  • \,T - temperatur.
  • \,V_1 и \,V_2 - prosesin əvvəlindəki və sonundakı qazın həcmi.
  • \,k - Bolsman sabiti.

İzotermik prosesdə Entropiyanın dəyişməsi[redaktə]

Karno Tsiklinin Entropiya Mühərrikində Sxemi. İzotermlərin horizontal xətləri

İzotermik prosesdə entropiyanın dəyişməsi baş verir.Bu zaman aşağıdakı düsturlar yaranır:

\Delta S = \int_1^2 \frac{\delta Q}{T} = nR\int_{V_1}^{V_2} \frac{\mathrm{d}V}{V} = nR\ln{\frac{V_2}{V_1}} = nR\ln{\frac{p_1}{p_2}}
\Delta S = n R \ln \frac{p_1}{p_2}
\Delta S = n R \ln \frac{\rho_1}{\rho_2}

Burada:

Van-der-Vaalsda İzotermik proses[redaktə]

Van-der-Vaalsda İzotermik proses

Bir mol qaz üçün Van-der-Vaals tənliyi aşağıdakı kimi yazılır:

\left(p+\frac{a}{V^2}\right)(V-b)=RT,

Burada:

İstənilən mol qaz üçün Van-der-Vaals tənliyi isə aşağıdakı kimidir:

\left(p+\frac{a\nu^2}{V^2}\right)\left(\frac{V}{\nu}-b\right)=RT.

Burada:

Van-der-Vaals İzotermik proses vardır. Onun qrafikində P V ilə asılıdır. Yalnız bu asılılıqda P V ilə müxtəlif temperaturlarda asılıdır.

Buxarla gedən proseslər[redaktə]

Nəm buxar qaynama temperaturunda olur. Həmçinin, maye ilə quru doymuş buxarın qarışığından ibarət olduğundan, onun həcmi qarışığın həcmi kimi tapılır. Nəm buxar sahəsində izotermik proses izobar prosesinə uyğun olur. Deməli, burada izotermik prosesi izobar prosesi kimi qiymətləndirmək olar.

İzotermik prosesin yaranması[redaktə]

İzotermik prosesin yaradılması üçün temperaturda olan qazın həcmini dəyişdirmək lazımdır. Qaynama hadisəsi və ya təzyiqdə olan sərt cismin suda üzməsi izotermik prosesə misal ola bilər. İzotermik prosesdə daxili işin görülməsi baş verir. Bu zaman bütün iş daxili işin görülməsinə sərf edilir. Sərt cisimdə və ya maye olan böyük yerdə izotermik proses cismin həcmini az dəyişdirir. Əgər faza keçməsi baş verərsə, onda sərt cismin və ya maye olan böyük yerdə izotermik proses cismin həcmini çox dəyişdirir. Bəzən izotermik prosesin həyata keçirilməsi üçün cismi Termostata yerləşdirirlər. Bu zaman mənbə də yaradıla bilər. Eyni zamanda Termometr ilə istiliyi ölçmək olar. Əgər izotermik proses yavaş gedirsə, onda termodinamik proses pozulmur. Bu zaman proses Dönən proses olur. İzotermik tez baş verirsə, onda bu zaman tarazlıq pozulur və proses dönməz proses olur. Dönməz prosesə Qısıq misal göstərilə bilər. Qısıqda temperatur dəyişkən olur. İzotermik prosesi daha aydın göstərmək üçün qrafikindən istifadə olunur. İzotermik prosesin qrafiki isə "İzoterm əyrisi" adlanır.

İzotermik prosesdə Təzyiq[redaktə]

İzotermik prosesdə təzyiqin necə baş verdiyini ətraflı müşahidə etmək üçün porşenlə sıxılmış kolbaya baxmaq lazımdır. Əgər porşeni kolbanın içində aşağıdan yuxarıya qaldırdıqda, qazaın genişlənməsi baş verir. Bu zaman təzyiq azalır. Lakin porşeni kolbanın içində yuxarıdan aşağıya sıxdıqda, qazın sıxılması baş verir. Bu zaman isə təzyiq artır. Həmin hadisələri P ilə V qrafikində müşahidə etmək mümkündür.[5]

Tətbiqi[redaktə]

İzotermik proses, adiabat proses, tsiklik proses

İzotermik proseslər istənilən sistem növündə baş verə bilər. Yüksək strukturlaşdırılan maşınlar buna misal ola bilər. Bəzi yüksək hərarət mühərrikinin dövrələrinin müxtəlif hissələri yerinə yetirilən İzotermik proseslər və Karno dövrəsi ilə yaxınlaşdırıla bilər. Həmçinin, ərimə və faza dəyişiklikləri də izotermik proseslərdir.

Mükəmməl qaz üçün Coul qanununa görə, daxili enerji tam hərarətin funksiyasıdır. İzotermik prosesdə hərarət daimidir və ya dəyişməzdir. Beləliklə, daxili enerji də daimidir və ya dəyişməzdir. Daxili enerjidə təmiz dəyişiklik sıfırdır.

Mükəmməl və ya ideal qaz çərçivəsində, heç bir molekullararası qüvvələr yoxdur və qaz molekulları olduqca sonsuz kiçikdir. Buna baxmayaraq, real təmiz maddə üçün molekullararası qüvvələrə üstün gəlməkdə istifadə edilən enerjiyə müvafiq gələn daxili enerjinin komponenti var.

İzotermik prosesdə qazın həcmi dəyişəndə, hər molekul dəyişikliklərinin arasında orta ədəd məsafəsi də dəyişir. Beləliklə, əgər real təmiz qaz İzotermik prosesə məruz qalırsa, daxili enerjinin daxili temperatur bir yerdə ola bilən bu komponentində təmiz dəyişiklik var.[6][7][8][9][10]

Ədəbiyyat[redaktə]

  • M.C.Məmmədova İstilik texnikası, Azərnəşr, Bakı, 1963, 240 s.
  • Ə.M.Məmmədov, Ə.H.Hüseynzadə Ümumi istilik texnikası, Maarif, Bakı, 1973, 264
  • Physics for Scientists and Engineers - with Modern Physics (6th Edition), P. A. Tipler, G. Mosca, Freeman, 2008, ISBN 0 7167 8964 7
  • Encyclopaedia of Physics (2nd Edition), R.G. Lerner, G.L. Trigg, VHC publishers, 1991, ISBN (Verlagsgesellschaft) 3-527-26954-1, ISBN (VHC Inc.) 0-89573-752-3
  • McGraw Hill Encyclopaedia of Physics (2nd Edition), C.B. Parker, 1994, ISBN 0-07-051400-3
  • Physics with Modern Applications, L.H. Greenberg, Holt-Saunders International W.B. Saunders and Co, 1978, ISBN 0-7216-4247-0
  • Essential Principles of Physics, P.M. Whelan, M.J. Hodgeson, 2nd Edition, 1978, John Murray, ISBN 0 7195 3382 1
  • Савельев И. В. Курс общей физики:Молекулярная физика и термодинамика. — М.: Астрель, 2001. — Т. 3. — 208 с. — 7000 экз. — ISBN 5-17-004585-9.
  • Савельев И. В. Курс общей физики:Волны.Оптика. — М.: Астрель, 2001. — Т. 4. — 256 с. — 7000 экз. — ISBN 5-17-004586-7.
  • Ландау Л.Д., Ахиезер А.И., Лифшиц Е.М. Курс общей физики: Механика. Молекулярная физика.. — М.: Наука, 1965.
  • Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика Часть 1 // Теоретическая физика. — М.: Наука, 1976. — Т. V. — 584 с. — 45 000 экз.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: МФТИ, 2005. — Т. I. Механика. — 560 с.
  • Сивухин Д. В. Общий курс физики. — М.: Наука, 1975. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 519 с.
  • П. С. Кудрявцев История физики. — М.: Гос. учебно-педагог. изд-во, 1956. — Т. 1. От античной физики до Менделеева. — 564 с. — 25000 экз.
  • В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндлин Техническая термодинамика: учебник для вузов. — М.: Издательство МЭИ, 2008. — 496 с.
  • Thermodynamics, From Concepts to Applications (2nd Edition), A. Shavit, C. Gutfinger, CRC Press (Taylor and Francis Group, USA), 2009, ISBN (13-) 978-1-4200-7368-3
  • Chemical Thermodynamics, D.J.G. Ives, University Chemistry, Macdonald Technical and Scientific, 1971, ISBN 0356-03736-3
  • Elements of Statistical Thermodynamics (2nd Edition), L.K. Nash, Principles of Chemistry, Addison-Wesley, 1974, ISBN 0-201-05229-6
  • Statistical Physics (2nd Edition), F. Mandl, Manchester Physics, John Wiley & Sons, 2008, ISBN 9-780471-91533
  • White Frank M. Fluid Mechanics — 4th. — McGraw-Hill, New York., 1998. — ISBN 978-0072281927.
  • rient Blackswan, 1990. — P. 85—88. — 480 p. — ISBN 9780861319596.
  • 4th Ed.. — Taylor & Francis, 2003. — P. 47. — 618 p. — ISBN 9781560329923.
  • Springer, 1993. — P. 141. — 212 p. — (Macmillan physical science). — ISBN 9781563960307.
  • Nuclear Physics. — Academic Press, 1963. — Vol. 5. — P. 187. — 886 p. — (Methods in Experimental Physics). — ISBN 9780124759459.

İstinadlar[redaktə]

  1. Изотермический процесс Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  2. Изотермический процесс Flash-fizika.narod.ru, Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  3. BBK.ac.uk The Boyle Papers, BP 10, fol. 138v-139r Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  4. Ученые — Знай Наших — Центральный Еврейский Ресурс Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  5. İzotermik prosesin animasiyası Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  6. Beyond Belief: Enlightenment 2 – Peter Atkins The Science Network Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  7. Изотермический процесс Physics-lectures.ru, Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  8. Изотермический процесс Phyzika.ru saytında, Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  9. Законы идеальных газов Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014
  10. Kimyəvi termodinamika Yoxlanılıb: 12 sentyabr 2014

Xarici keçidlər[redaktə]

VikiAnbarda İzotermik proses ilə əlaqəli mediafayllar var.