Оқулық физика 8 Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі ұсынған

68
Соңғы теңдік бойынша 
термодинамиканың бірінші заңы
былайша 
тұжырымдалады:
Жүйеге берілген жылу жүйенің ішкі энергиясын молайтуға және 
сыртқы күштерге қарсы жұмыс істеуге шығындалады: 
Q =
∆
U + А
.
Жүйенің (мысалы, газдың) ішкі энергиясын өзгертуге қатарынан 
екі тәсіл бір уақытта қолданылса (
Q = 
∆
U + А
), онда сырттан берілген 
Q
 
жылу жүйенің ішкі 
∆
U
 
энергиясын өсіреді; сонымен қатар сыртқы 
күштерге қарсы 
А
жұмыс істеледі (газдың көлемі ұлғаяды, сурет 3.1).
Сурет 3.1. Газ ұлғая отырып, жұмыс істейді
а
)
ә
)
Р
Р
0
А
В
V
А
V
B
V
Термодинамиканың бірінші заңының салдарлары да бар. Мысалы, 
жүйенің ішкі энергиясын өзгерту бір ғана тәсілмен жүзеге асуы мүмкін. 
Айталық, жүйе жұмыс істемесе (
А
 
= 0), онда барлық берілген жылу 
жүйенің ішкі энергиясын молайтуға жұмсалады (
Q
 
=
 
∆
U
). Ал егер жылу 
сырттан берілмесе (
Q
 
= 0), онда 
А
 
= –
∆
U
. Мұндай жағдай сыртқы күштердің 
жұмыс істейтінін және газдың көлемінің кішірейетінін білдіреді.
3. 
Жылуды сырттан алмайтын (
Q
 
= 0) «мәңгі қозғалтқыш» жасау 
үшін ондай қозғалтқыш тек өзінің ішкі энергиясын кеміту арқылы ғана 
жұмыс істеуі керек (
А
 
=
 
∆
U
 
>
 
0). Алайда ішкі энергия қоры таусылған 
кезде оның өсімшесі нөлге теңеледі (
∆
U
 
= 
U
1
 – U
2
 
= 0). 
Ал жұмыс тек 
энергия өзгерісінің
 өлшемі 
(
А
 
= 
∆
U
 
>
 
0) екенін білеміз. Ендеше, энергия 
өзгерісі нөлге теңелгенде (
∆
U
 
= 0) ешқандай қозғалтқыш жұмыс істей 
алмайды. Сөйтіп, термодинамиканың бірінші заңы «мәңгі қозғалтқыш» 
жасау мүмкіндігін жоққа шығарады.
4. 
Сонымен, кез келген термодинамикалық жүйе (мысалы, қоз-
ғалтқыш) жұмыс істеуі үшін оның ішіндегі 
жұмыстық дене
деп аталатын 
газға
сырттан жылу беру керек. Отын жанғанда оның энергиясы жылу 
Все
учебники
Казахстана
на
OKULYK.KZ
*
Книга
предоставлена
исключительно
в
образовательных
целях
согласно
Приказа
Министра
образования
и
науки
Республики
Казахстан
от
17 
мая
2019 
года
№
217

69
алмасу жолымен газға беріледі. Температурасы өсіп, көлемі ұлғайған 
газ сыртқы денені қозғап, жұмыс істей алады. Көлемі ұлғайған газдың 
істеген жұмысын нақты анықтау үшін төменде сипатталған тәжірибеге 
жүгінейік. 
Термодинамикалық жүйе ретінде цилиндр ішінде поршеньмен тұйық-
талған газды алайық (сурет 3.1, 
а
). Поршень үйкеліссіз қозғала алады. 
Сондықтан газға сырттан да, іштен де түсетін қысым өзгермей тұрақты 
сақталады (
р
 
=
 
const
). Газға біраз жылу мөлшерін берсек, температура 
жоғарылап, газ ұлғая бастайды да, поршень 
l
 
аралығына жылжиды.
Термодинамиканың бірінші заңына сәйкес, жанған отынның энер-
гиясы газдың ішкі энергиясын өсіруге және сыртқы күштерге қарсы 
істелетін газдың жұмысына шығындалады:
 
А = Fl.
Газдың қысымы тұрақты (
р = const
)
 
болғандықтан, поршеньге әрекет 
ететін күш мына формула бойынша табылады:
 
F = pS,
 
мұндағы 
S
 
– 
поршеннің ауданы. Ендеше, газдың істеген жұмысы: 
А = pSl,
мұндағы 
Sl
– ұлғайған көлем өсімшесі.
Газдың бастапқы және соңғы көлемдерін 
V
1
және 
V
2
деп белгілеп, 
төмендегі түрлендіруді аламыз:
 Sl = V
2 
– V
1 
= 
∆
V
.
Сөйтіп, газдың істеген жұмысы мына формуламен анықталады:
 А = p(V
2 
– V
1
) = p
∆
V.
Бұл формула
 
тұрақты қысымда (
р = const
)
 
өтетін
 
изобаралық 
деп атала-
тын
 
процесті сипаттайды. 
Сонымен, газдың істеген жұмысы былайша тұжырымдалады:
Газдың тұрақты қысымда температурасы өсіп, көлемі изобаралық 
ұлғайғанда сыртқы күштерге қарсы істейтін жұмысы оның көлемінің 
өсімшесі мен қысымының көбейтіндісіне тең: 
 А = p
∆
V.
5.
Изобаралық процестегі газдың жұмысын график түрінде көрсетейік 
(сурет 3.1, 
ә
). Суреттегі изобаралық процесс (
р = const
) 
АВ
кесіндісімен 
бейнеленеді. Газдың көлемі 
V
В 
– V
А
 
=
 
∆
V
 
шамасына өзгереді. Газдың 
атқарған 
А = p
∆
V
жұмысы сары түспен боялған биіктігі 
ОР
, табанының 
ұзындығы 
∆
V
болатын тік төртбұрыштың ауданына тең болады.
Все
учебники
Казахстана
на
OKULYK.KZ
*
Книга
предоставлена
исключительно
в
образовательных
целях
согласно
Приказа
Министра
образования
и
науки
Республики
Казахстан
от
17 
мая
2019 
года
№
217

70

жүктеу/скачать 4,48 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: