Kimyoviy termodinamika asoslari

Termodinamika asoslari XIX asrning birinchi yarimlarida issiqlik mashinalarining samaradorligini oshirish haqidagi masala qo'yilgan edi. Bu masalani hal qilish uchun energiyaning aylanish va saqlanish qonunlarini, issiqlikning mexanik ishga aylanishini bilish lozim edi. Issiqlik texnikasining ana shu talabi munosabati bilan termodinamika yuzaga keldi. Termodinamika turli issiqlik, mexanik, elektr va hokazo jarayonlarda molekulalarning issiqlik (tartibsiz) harakati tufayli energiyaning o'zgarishi va bir turdan ikkinchi turga aylanish qonuniyatlarini o'rganadi. Termodinamika asosida insoniyatning ko'p asrlik tajribasi natijasida tasdiklangan ikkita fundamental qonun yotadi. Birinchi qonun energiyaning aylanish protsessining miqdoriy va sifat tomonlarini tavsiflaydi. Ikkinchi qonun bu protsesslarning yo'nalishlari haqida fikr yuritishga imkon beradi. Jismning holatini xarakterlaydigan kattaliklarning birortasi o'zgarsa, jism holati o'zgaradi, natijada jism bir holatdan boshqa holatga o'tadi. Bunga termodinamik jarayon deyiladi. Termodinamik jarayon ro'y berayotgan jism yoki jismlar to'plami termodinamik sistema deyiladi. Silindr porsheni ostidagi gazni termodinamik sistema deyish mumkin. Molekulyar-kinetik nazariyasidan ma'lumki, molekulalar doimo harakatda bo'lganligi uchun ular kinetik energiyaga ega. Shu bilan birga modda molekulalari orasida o'zaro ta'sir kuchi bo'lganligi sababli molekulalar o'zaro potensial energiyaga ham ega bo'ladi. Moddani tashkil qilgan barcha molekulalar va atomlar harakatining kinetik energiyasi hamda ularning o'zaro ta'sir potensial energiyasining yig'indisi jismning ichki energiyasi deyiladi. Har qanday jismning ichki energiyasi issiqlik holatiga bog'liq bo'lganligi uchun, jism issiqlik holatining o'zgarishi bilan ichki energiyasi o'zgaradi. Modda issiqlik holatining o'zgarishi, ya'ni uni tashkil qilgan molekulalar issiqlik harakati tezliklarining o'zgarishi natijasida modda yoki isiydi yoki soviydi. Demak, jismning issiqlik holati o'zgarganda molekulalarning faqat kinetik energiyasigina o'zgaradi, buning natijasida uning ichki energiyasi ham o'zgaradi. Moddaning agregat holati o'zgarganda, ya'ni modda bir agregat holatdan ikkinchisiga o'tganda, qattiq holatdan suyuq holatga, suyuq holatdan gazsimon holatga, yoki aksincha o'tishlarda, molekulalarining kinetik va potensial energiyalari o'zgarib, modda ichki energiyasining o'zgarishiga sabab bo'ladi. Jismning issiqlik holatini uning temperaturasi belgilaydi. Shunday qilib, jismning ichki energiyasi uning holatiga bog'liq bo'ladi. Shuning uchun bu energiyani sistema holatining funksiyasi deyiladi. Sistema ichki energiyasining o'zgarishiga olib keladigan ikki turli usul mavjud. Bulardan biri - ish bajarishdir. Masalan, porshenli silindr ichiga biror gaz qamalgan bo'lsin. Porshenni yuqoriga yoki pastga harakatlantirish bilan silindr ichidagi gazning hajmi, bosimi va temperaturasini o'zgartirish mumkin. Shuningdek, harakatdagi porshen gazga ma'lum kuch bilan ta'sir etib ish bajaradi va shu tufayli gazning ichki energiyasi o'zgaradi. Sistemaning ichki energiyasini o'zgartirishining ikkinchi usuli unga issiqlik uzatishdir. Ish bajarmasdan turib jism ichki energiyasining o'zgarish jarayoni issiqlik uzatish deyiladi. Issiqlik uzatish jismlar bir-biriga bevosita tegib to'rganda (plitka ustidagi choynakning isishi), bir-biridan ma'lum uzoqlikda bo'lganda (buyumlarning pechka yoki quyoshdan isishi) ham ro'y berib jismning ichki energiyasini o'zgartiradi. ...