Термодинамик үйл явц
Дулаан (Q) нь температурын зөрүүнээс болж нэг объектоос нөгөө объект руу шилждэг энерги юм. Систем ба орчны тухайд дулаан гэдэг нь температурын зөрүүнээс болж системээс орчин руу шилждэг энерги эсвэл орчноос систем рүү шилждэг энерги юм. Хэрэв системийн температур орчны температураас өндөр байвал дулаан нь системээс орчин руу урсана. Хэрэв орчны температур нь системийн температураас өндөр байвал дулаан нь орчноос систем рүү урсана.
Дулаан (Q) нь температурын зөрүүнээс болж хөдөлдөг энерги бөгөөд ажил (W) нь ажлаар дамжин энерги дамжуулахтай холбоотой. Жишээлбэл, хэрэв систем хүрээлэн буй орчинд ажилладаг бол энерги нь системээс хүрээлэн буй орчин руу шилждэг. Үүний эсрэгээр, хэрэв орчин нь систем дээр ажилладаг бол энерги нь орчноос систем рүү шилждэг.
Дотоод энерги ба термодинамикийн нэгдүгээр хууль
Системийн дотоод энерги (U) нь систем дэх бүх молекулын кинетик энергийн нийлбэр болон систем дэх молекулуудын харилцан үйлчлэлээс үүссэн бүх потенциал энергийн хэмжээг нийлбэрээр илэрхийлнэ. Хэрэв дулаан орчноос систем рүү урсвал (систем энерги хүлээн авбал), систем дэх энерги нэмэгдэнэ. Үүний эсрэгээр, хэрэв систем хүрээлэн буй орчинд ажилладаг бол (систем энерги ялгаруулдаг), системийн энерги буурна.
Эрчим хүчний хэмнэлт дээр үндэслэн системийн дотоод энергийн өөрчлөлт = системд дулаан нэмэгдэх (систем энерги авдаг) бөгөөд системийн гүйцэтгэсэн ажлыг хасна (систем энерги ялгаруулдаг).
Δ U = дотоод энергийн өөрчлөлт, Q = Дулаан, W = Ажил
Дотоод энерги гэдэг нь системийн микроскопийн хэмжигдэхүүн тул түүний утгыг мэдэх боломжгүй юм. Дотоод энергийн өөрчлөлтийг системд нэмэгдсэн энерги болон системээс дулаан ба ажил хэлбэрээр ялгарсан энергиэр дамжуулан мэдэж болно. Үүний эсрэгээр температур (T), даралт (p), эзэлхүүн (V) болон масс (m) эсвэл зарим моль (n) зэрэг макроскопийн хэмжигдэхүүнүүд мэдэгдэж байна.
Дулаан ба ажил нь зөвхөн систем ба хүрээлэн буй орчны хоорондох энерги дамжуулах процесст оролцдог. Дулаан ба ажил нь системийн төлөв байдлыг илэрхийлдэг хэмжигдэхүүн биш юм.
Дулаан (Q) ба Ажил (W)-ийн тэмдэг тавих дүрэм
Дулаан ба ажлын тэмдгийн дүрмийг Термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн тэгшитгэлд тохируулсан. Дээрх тэгшитгэл дэх дулаан (Q) нь системд нэмэгдэх дулаан (Q эерэг), харин дээрх тэгшитгэл дэх ажил (W) нь системийн хийсэн ажил (W эерэг) юм. Хэрэв дулаан системээс гарвал Q сөрөг байна. Хэрэв систем дээр ажил хийгдсэн бол W сөрөг байна.
Жишээ 1:
Хэрэв систем 1000 Жоул ажиллаж байх үед системд 2000 Жоул дулаан нэмбэл системийн дотоод энерги хэр өөрчлөгдөх вэ?
шийдэл
Δ U = Q – W = 2000 – 1000= 1000 Жоул.
Систем нь 2000 Жоуль дулааныг шингээдэг (систем хүлээн авах энерги), мөн 1000 Жоуль ажил гаргадаг (системийн суллах энерги). Системийн энергийн өөрчлөлт = 1000 Жоуль.
Жишээ 2:
Системээс 2000 Жоул дулаан гарна. Систем 1000 Жоулын ажил хийнэ. Системийн дотоод энергийн өөрчлөлтийг тооцоол.
шийдэл
Хэрэв систем дулаан ялгаруулбал Q нь сөрөг байна.
Δ U = Q – W = -2000 – 1000= -3000 Жоуль.
Систем нь 2000 Жоул дулаан ялгаруулдаг. Систем нь мөн 1000 Жоулын ажил (системийн ялгаруулах энерги) гүйцэтгэдэг. Ингэснээр системийн дотоод энерги 3000 Ж-ээр буурдаг.
Жишээ 3:
Системд 2000 Жоул дулаан нэмж, систем дээр 1000 Жоулын ажил гүйцэтгэнэ. Системийн дотоод энергийн өөрчлөлтийг тооцоол.
шийдэл
Систем дээр ажил хийгдсэн тул W нь сөрөг байна.
Δ U = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Жоул.
Системийн дотоод энерги 3000 Жоулээр нэмэгдэнэ.
