TERMODİNAMİKA

Termodinamika — makroskopik cisimlərin daxili durumunu tarazılıqda öyrənən elm. Başqa sözlə termodinamika qarşılıqlı çevrilmə və enerji ötürülməsini öyrənən elmdir. Fizika elminin əsas bölmələrindən biridir. Termodinamika enerjinin və qanunların bir növdən digərinə çevrilmələrini öyrənən elm sahəsidir. İşçi maddələrin köməyi ilə istilik və mexaniki enerjilərin qarşılıqlı çevrilməsinə baxılan hissəsi texniki termodinamika adlanır. Bir-biri ilə və ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi olan cisimləri göstərən termodinamik sistem texniki termodinamikanın əsaslarından biridir. Termodinamik sistemlərə misal olaraq silindrdə porşenin hərəkəti ilə genişlənən və ya sıxılan qazları göstərmək olar. Termodinamik sistem olan konkret fiziki şərtləri təyin etmək üçün para-metrlərin vəziyyəti adlanan göstəricilərdən istifadə olunur. Əsas parametrlərə temperatur T, təzyiq P və həcm V (və ya xüsusi həcmin əksi olan sıxlıq ρ) daxildir. Termodinamik sistemdə işçi maddənin vəziyyətinin dəyişmə ardıcıllığı termodinamik proses adlanır.

Kimyəvi termodinamika — termodinamik metodlarla reaksiyaların birləşməsi proseslərini öyrənir.

Termodinamikanın başlanğıcı və ya Termodinamikanın qanunları — postulatlar əsasında termodinamikanın təməlini qoyan dörd qanundan ibarət başlanğıcdır. Bu başlanğıcın qanunları sayəsində mikroskopik parametrləri makroskopik şəkildə birbaşa izah olunur.

Termodinamikanın birinci qanunu və ya Termodinamikanın birinci başlanğıcı — sistemin bir haldan başqa hala keçməsi onun daxili enerjisinin dəyişməsi, xarici qüvvələrin işi ilə verilən istilik miqdarının cəminə bərabərdir. Termodinamikanın birinci qanunu ilk dəfə alman alimi Yulius Robert fon Mayer tərəfindən yaradılmışdır. Termodinamikanın birinci qanununun ifadəsi aşağıdakı kimidir: Δ U = A + Q {\displaystyle \Delta \mathbf {U=A+Q} } 1 Cisim özü iş gördükdə enerjisi azalır. 2 Cismin daxili enerjisini artırmağın iki yolu var. 1.Üzərində iş görməklə. 2.İstilik miqdarı verməklə Yuxarıdakı düsturda : A = − A {\displaystyle A=-A} olduğunu nəzərə alsaq termodinamikanın birinci qanunu Q = Δ U + A ′ {\displaystyle Q=\Delta U+A^{\prime }} şəklində də yazmaq olar, yəni sistemə verilən istilik miqdarı onun daxili enerjisinin dəyişməsinə və sistemin xarici cisimlər üzərində gördüyü işə bərabərdir. İzoxor prosesində ( V = c o n s t {\displaystyle V=const} ) qazın həcmi dəyişmir ( Δ V = 0 {\displaystyle \Delta V=0} ) və ona görə də görülən iş sıfra bərabərdir. A ′ = A = 0 {\displaystyle A^{\prime }=A=0} . Bu halda sistemə verilən istilik miqdarı onun daxili enerjisinin dəyişməsinə bərabərdir. Q = Δ U {\displaystyle Q=\Delta U} İzotermik prosesdə( T = c o n s t {\displaystyle T=const} ) və ya ( Δ T = 0 {\displaystyle \Delta T=0} ) ideal qazın daxili enerjisi dəyişmir Δ U = 0 {\displaystyle \Delta U=0} , sistemi verilən istilik miqdarı işin görülməsinə sərf olunur.

Termodinamikanın ikinci qanunu və ya Termodinamikanın ikinci başlanğıcı — cisimlər arasında istilik proseslərinin istiqamətini məhdudlaşdıran fiziki prinsipdir. İlk dəfə alman fizik Rudolf Klauzius tərəfindən yaradılmışdır. Bolsmanın kinetik nəzəriyyə sahəsindəki işləri, Maks Plankın şüalanmanın kvant nəzəriyyəsi və Albert Eynşteynin spontan emissiya nəzəriyyəsinin əsasında bu qanun əsas yer tutur. Termodinamikanın ikinci qanunu Sadi Karno, Vilyam Kelvin və Rudolf Klauziusun adları ilə bağlıdır. 1824-cü ildə 28 yaşlı fransız mühəndisi Sadi Karnonun (1796–1832) açdığı yolu davam etdirən Tomson və Klauzius 19-cu əsrin 50-ci illərində bu gün bizə termodinamikanın ikinci qanunu adı ilə məlum olan bu qanunu müəyyənləşdirmişlər. Tarixi fakt belədir ki, Karnonun işlərindən alınan dərin mənalı nəticələr nə onun özü, nə də müasirləri tərəfindən yetərincə başa düşülmədiyinə görə, onun işlərinin nəticəsi termodinamikanın ikinci qanunu şəklində ifadə oluna bilməmişdir. Bu nəticə, yalnız Karnonun vəfatından xeyli sonra, 1850-ci ildə ingilis alimi Vilyam Kelvin (1824–1907) və alman alimi Rudolf Klauzius (1822–1888) tərəfindən qanun şəklinə salınmışdır. Daha sonralar alman alimi Maks Plank (1858–1947) və dünya elmində söz sahibi olan digər alimlər termodinamikanın ikinci qanununu özlərinə məxsus formada şərh etmişlər. Termodinamikanın ikinci qanunun müxtəlif alimlər tərəfindən müxtəlif şəkildəki şərhləri ekvivalentdir. Məna və mahiyyətcə eyni olan bu qanunun müxtəlif müəlliflərə məxsus ifadələri aşağıdakılardır: Klauzius: İstilik, özbaşına soyuq cisimdən isti cismə keçə bilməz.

Termodinamika – istilik hadisələri haqqında elmdir. Bu hadisələrdə cismin molekulyar quruluşu nəzərə alınır və onlar termometr, manometr və başqa cihazlarla qeydə alınır. Bu cihazlar ayrı-ayrı molekulların təsirini qeydə almır. Termodinamikanın qazları cismlərin istilik xassələrini, son dərəcə böyük sayda molekullar təsir edir. Belə cismlər makrosistemlər adlanır. (Məs., balonda qaz, stəkanda su, polad ərintisi və s.) Makrosistemlərin istilik xassələri termodinamik parametrlərlə (hal göstəriciləri – istiliklə, təzyiqlə, xüsusi çəki ilə) müəyyən edilir. Bu parametrlər bəzən sistemin funksiyası adlanır. İstilik – makroskopik sistemin termodinamik tarazlıq halını xarakterizə edən fiziki kəmiyyətdir. 19-cu əsrin sonlarında molekulyar-kinetik nəzəriyyə, yaxud statistik mexanika yaradıldı. Molekulyar-kinetik nəzəriyyə böyük sayda atom və molekulların xassələrini təsvir edir.

Termodinamikanın sıfır qanunu — temperaturu ətraflı nəzərdən keçirmək üçün termodinamik tarazlığın mövcud olması haqqında yaradılan qanundur. İlk dəfə bu qanun 1931-ci ildə ingilis fiziki Ralf Hovard Fauler tərəfindən yaradılmışdır.

Termodinamikanın üçüncü qanunu və ya Termodinamikanın üçüncü başlanğıcı - temperaturun tam sıfra yaxınlaşan zaman entropiyanın vəziyyətini təyin edən fiziki prinsipdir. İlk dəfə Termodinamikanın üçüncü qanunu alman kimyaçı alimi Valter Herman Nernst (1864-1941) tərəfindən yaradılmışdır. Termodinamikanın üçüncü qanununun Maks Plank tərəfindən verilən şərhində deyilir: "mütləq sıfır temperaturda sistemin ola biləcəyi bütün tarazlıq hallarında entropiya dəyişməz qalır" lim T → 0 K [ S ( T , x 2 ) − S ( T , x 1 ) ] = 0 {\displaystyle \lim \limits _{T\to \,0\,K}\left[S(T,x_{2})-S(T,x_{1})\right]=0} və ya lim T → 0 K ( ∂ S ∂ x ) T = 0 , {\displaystyle \lim \limits _{T\to \,0\,K}\left({\frac {\partial S}{\partial x}}\right)_{T}=0,} burada x {\displaystyle x} — müxtəlif termodinamik parametrdir. Termodinamikanın üçüncü qanunu Nernst tərəfindən empirik üsulla müəyyənləşdirilmişdir. Bu səbəbdən bir çox ədəbiyyatlarda bu qanun "Nernstin istilik teoremi" adlandırılır.