ტექნიკური თერმოდინამიკის საგანი

მეცნიერებას, რომელიც შეისწავლის სითბური ენერგიისა და მექანიკური ენერგიის ურთიერთქმედების კანონებს, ტექნიკური თერმოდინამიკა ეწოდება.
ტექნიკურ თერმოდინამიკას პირობითად ყოფენ ორ ნაწილად: პირველ ნაწილში ზოგადად შეისწავლება იდეალური აირის მონაწილეობით მიმდინარე ყველა თერმოდინამიკური პროცესი, ხოლო მეორეში ისეთი პროცესები, რომლებშიც მუშა სხეულად გამოყენებულია ორთქლები.
მექანიკური ენერგიის სითბურ ენერგიად,ანუ მუშაობად გარდაქმნა ხორციელდება სხვადასხვა სახის თბურ ძრავებში, რომლებშიც ამ მიზნით გამოიყენება აირები ან ორთქლი ე.ი რომელიმე მუშა სხეული.
სითბო ენერგიის ერთ ერთი სახეა, იგი განპირობებულია მოლეკულების განუწყვეტელი ქაოსური მოძრაობით. ენერგიის გარდაქმნისა და მუდმივობის კანონის თანახმად, შესაძლებელია სითბური ენერგია გარდაიქმნას მექანიკურ ენერგიად, ანუ მუშაობად და პირიქით.
სითბო და მუშაობა წარმოადგენენ მატერიის მოძრაობის განსხვავებულ ფორმებს; სითბოს ცნება როგორც ავღნიშნეთ დაკავშირებულია დიდი რაოდენობის მცირე ნაწილაკების ქაოსურ მოძრაობასთან, მუშაობა კი ითვალიწინებს სხეულის როგორც ერთიანი მასის მიმართულ მოძრაობას, შეპირობებულს გარე ძალის ზემოქმედებით.

თერმოდინამიკური სისტემა და პარამეტრები

სითბური ენერგიის მექანიკურ ენერგიად და მექანიკური ენერგიის სითბურ ენერგიად გარდაქმნა ხორციელდება მუშა სხეულის მდგომარეობის ცვლილებით. მუშა სხეულის მდგომარეობის ცვლილების პროცესი ხასიათდება გარემოსთან ე.ი სხვა სხეულებთან მისი ურთიერთქმედებით, ამასთან დაკავშირებით განიხილავენ თერმოდინამიკური სისტემის ცნებას.
თერმოდინამიკური სისტემა ეწოდება იმ ფიზიკურ სხეულთა ურთიერთქმედებას, რომლებიც იმყოფებიან ერთმანეთთან და გარემომცველ სხეულებთან (გარემოსთან) ურთიერთქმედებაში. თერმოდინამიკაში განიხილება ისეთი სისტემებიც, რომლებიც სხვა სხეულებთან ურთიერთქმედებაში არ იმყოფებიან, ასეთ სისტემებს იზოლირებული სისტემები ეწოდებათ.
მუშა სხეულის (აირი, ორთქლი. და სხვა) მდგომარეობის ძირითად პარამეტრდ ცნობილია - აბსოლიტური წნევა P, კუთრი მოცულობა V (ან მისი შებრუნებული სიდიდე-სიმკვრივე- ) აბსოლიტური ტემპერატურა T
წნევა-p თერმოდინამიკაში განისაზღვრება, როგორც ძალის მოქმედება ნორმალის მიმართულებით სხეულის ერთეულ ზედაპირზე. იდეალურ აირთა კანონების თეორიული ჩამოყალიბების საფუძველად დაედო აირთა მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება


სადაც p - არის აბსოლუტური წნევა;
n - არის მოლეკულათა კონცენტრაცია;
m - მოლეკულური მასა;
𝔀- მოლეკულათა გადატანითი მოძრაობის საშუალო სიჩქარე.
(1)განტოლებაში m𝔀²/2 გამოსახულება არის ერთი მოლეკულის გადატანითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენრგიის სიდიდე.
საერთოდ ჭურჭელში მოთავსებული აირის (ორთქლის) წნევას, როდესაც ის მეტია ატმოსფერულ წნევაზე, ზომავენ მანომეტრებით, ხოლო როდესც ნაკლებია ვაკუუმმეტრით.
მანომეტრით ათვლილ წნევას უწოდებენ ჭარბ წნევას , რადგან ის ყოველთვის უჩვენებს ატმოსფერულ (ბარომეტრულ) წნევაზე მეტ წნევას, ხოლო ჭურჭელში არსებულ სრულ წნევას-აბსოლუტურ წნევას - , მათ შორის კავშირს ამყარებს ტოლობა:

.

ვაკუუმმეტრი გვიჩვენებს ჭურჩეჭლში მოთავსებული აირის გაუხშოებას (ვაკუუმს ) ე. ი. ატმოსფერული წნევის სიჭარბეს ამ აირის აბსოლუტურ წნევაზე: მაშასადამე



წნევათა განსაზღვრისათვის მოყვანილი ტოლობებიდან გამომდინარეობს, რომ ჭარბი წნევისა და გაუხშოების სიდიდეები დამოკიდებულია გარემოს ატმოსფერულ წნევაზე, რომელიც წარმოადგენს ცვალებად სიდიდეს: მასზე გავლენას ახდენს ამინდი, გაზომვის გეოგრაფიული ადგილი, სიმაღლე ზღვის დონიდან ამიტომ ჭურჭელში მოთავსებული აირის (მუშა სხეულის) მდგომარეობის მახასიათებელ სიდიდედ მიჩნეულია აბსოლუტური წნევა.
si სისტემაში წნევის ერთეულად მიღებულია ერთი ნიუტონი ძალის მოქმედება ერთ კვადრატულ მეტრ ფართობზე (ნ/მ² ). ამ ერთეულს ეწოდება პასკალი,ე. ი. , ვინაიდან ეს სიდიდე ძალიან მცირეა, ხმარობენ უფრო დიდ სიდიდეებს: კილოპასკალს (კპა), (ბარ) და მეგაპასკალს (მგპა).
უნდა აღინიშნოს რომ 2%-ის ცდომილებით ;
კუთრი მოცულობა. აირის მასის ერთეულის მოცულობას კუთრი მოცულობა ეწოდება. თუ აირის სრულ მოცულობას ავღნიშნავთ Vმ³, ხოლო მასას Mკგ, მაშინ კუთრი მოცულობა

.

უკანასკნელის შებრუნებული სიდიდე წარმოადგენს სიმკვრივეს.



მაშასადამე,აირის კუთრი მოცულობისა და სიმკვრივის ნამრავლი ერთის ტოლია



ტემპერატურა. მუშა სხეულის მდგომარეობის მახასიათებელ მესამე სიდიდეს წარმოადგენს ტემპერატურა, რომელიც მის გათბობის ხარისხს ახასიათებს. ტემპერატურა აირის მოლეკულების გადატანით მოძრაობასთან უშუალო კავშირშია. ტემპერატურას ზომავენ თერმოდინამიკური სკალის მიხედბით კელვინის გრადუსებით (K), ამ სკალის მიხედვით ათვლილ აბსოლუტურ ტემპერატურას აღნიშნავენ T-თი. ტემპერატურას ზომავენ 100-იანი სკალის მიხედვით ცელსიუსის გრადუსებით (°C); ამ სკალის მიხედვით ათვლილ ტემპერატურას აღნიშნავენ t -თი.
T და t სიდიდეთა შორის დამოკიდებულება განისაზღვრება ტოლობით:

T = t + 273,15 ≈ t + 273.