Mövzu 1 Termodinamika və statistik fizikanın predmeti, əsas anlayışları. Termodinamikanın postulatları Plan

Tarazlıq halı və tarazlıqlı proseslər
Tarazlıq halında və ya tarazlıq halına yaxın vəziyyətdə olan istənilən makroskopik cisim termodinamik sistem adlandırılır. İstənilən termodinamik sistemin halı müəyyən parametrlərlə verilə bilər. Məsələn, qaz və ya mayenin(bircins sistemlər) halı (təzyiq), (həcm), (temperatur); maye təbəqəsinin halı (səthi gərilmə əmsalı), (təbəqənin sahəsi) və parametri ilə; çubuğun halı (uzunluq), (eninə kəsiyin sahəsi), (gərilmə qüvvəsi), (Yunq modulu) və sair bu kimi parametrlərlə verilir.

Qeyd etmək lazımdır ki, sistemin ixtiyari halında onun bütün parametrləri müəyyən mənaya malik olmur. Məsələn, kranı olan arakəsmə ilə ikiyə bölünmüş qab və əvvəldə bu qabın bir hissəsinin qazla dolu, digər hissəsində isə vakuum olduğunu təsəvvür edək. Əgər kranı açsaq, qazla dolu hissədən vakuuma doğru qaz şırnağı çıxır. Aydındır ki, bu prossesin əvvəlində qazın həcmi qeyri - müəyyən qalacaq; qazın sıxlığı nöqtədən - nöqtəyə dəyişəcək və bu halda qazın olduğu həcmin sərhədlərini dəqiq göstərmək olmaz.

Sistemin elə halları mümkündür ki, onun parametrlərindən hər hansı biri müxtəlif nöqtələrdə müxtəlif qiymətlər alır, yəni, bu parametrin bütün sistem üçün eyni bir qiyməti mövcud olmur. Məsələn, sistemin bir nöqtəsindən digərinə keçdikdə temperaturun və ya qazlarda təzyiqin fərqli qiymət aldığını fərz etmək olar. Təcrübələr göstərir ki, termodinamik sistemin belə hallarında sel yaranır: istilik seli, qaz kütləsi seli və s. Əgər kənardan süni şəkildə saxlanılmazsa, sistemin bu halı dəyişməz qalmır.Müəyyən bir müddət keçdikdən sonra bu parametr bütün sisteminhər yerində eyni bir qiymət alır və əgər xarici şərait dəyişməzsə,sistemin bu halı kifayət qədər uzun müddət dəyişməz qalır.Sistemin belə halı dayanıqlı tarazlıq halı adlanır.Əgər tarazlıq halı yaranmayıbsa,sistemdə makroskopikparametrlərin qradiyenti mövcud olur(təzyiq,temperatur,sıxlıq və s.) və sistem dayanıqsız sistem adlanır.

Termodinamik sistemin dayanıqsız haldan dayanıqlı hala keçməsi relaksasiya prosesi adlanır.Bu halda hər bir parametrin bütün sistemdə(hər yerində) eyni bir qiymət alması üçün öz xarakterik zamanı, yəni, bu parametrin relaksasiya müddəti mövcuddur.Bu zamanlar arasında ən böyüyü tam relaksasiya müddətidir.Qeyd edək ki, relaksasiya müddətinin müxtəlif proseslər üçün hesablanması məsələsi termodinamikanın hüdudları daxilində mümkün deyil.Çünki relaksasiyanın mexanizmi öz mahiyyətinə görə enerji,kütlə və s. kəmiyyətlərin molekullarla daşınması prosesidir.

Termodinamik sistemlərdə relaksasiya prosesinin sürətindən kiçik sürətlə baş verən prosesin getdiyini fərz edək. Buprosesin istənilən anında parmetrlərin qiymətlərinin bərabərləşməsinə imkan olacaq və belə proses özündə bir-biriniə sonsuz yaxın(dayanıqlı) tarazlıq hallarının(ardıcıl) zəncirini əmələgətirəcək. Kifayət qədər yavaş gedən belə proseslər dayanıqlı və ya kvazistatistik proseslər adlandırılır. Aydındır ki, bütün real proseslər dayanıqsız proseslərdir və ancaq bu və ya digər (az və ya çox) dərəcədə dayanıqlı(tarazlıq halına) hala yaxınlaşar.

Daha sonra qeyd edək ki,(tarazlıq halında) dayanıqlı proseslərdə istənilən zaman anında bütün parametrlərin qradiyenti sıfra bərabərdir.Buradan belə bir nəticə alınır ki,simmetriya xassəsinə görə sistemdə proseslər həm düzünə,həm də əks istiqamətdə(yəni parametrlərin hər hansı birinin artması istiqamətində olduğu kimi, həm də azalması istiqamətində də) baş verə bilir.Ona görə də tarazlıqlı proses zamana görə dönən olur, əks prosesdə sistem əvvəldə olduğu bütün hallardan,lakin əks ardıcıllıqla keçir.Ona görə də, tarazlıqlı proseslər dönən proseslər də adlandırılır.

Termodinamikada sistem hallarının və proseslərinqrafik təsviri metodu geniş istifadə olunur.Məsələn, bircins sistem halında(maye və ya qaz) sistemin hallarını nöqtələrlə, prosesi isə müstəvisində xətlərlə göstərirlər. Asanlıqla başa düşmək olur ki,beləqrafik təsvir ancaq dönən tarazlıq prosesləri və tarazlıq halları üçün mümkündür. Ona görə ki,parametrlərin müəyyən bir dəqiq qiyməti ancaq tarazlıq halında təyinolunur.

Qeyd edək ki, sistemi təsvir edən parametrlər asılı olmayan parametrlər deyil. Onlar bir və ya bir neçə tənliklə bir-biri ilə əlaqəlidir. Bu tənliklər hal tənliyi adlanır. Məsələn, qazlarüçün təzyiq, temperatur və həcm arasında asılılıq mövcuddur: çubuq üçün gərilmə qüvvəsi,temperatur və çubuğun uzunluğu bir-biri ilə əlaqəlidir.Termodinamik metodlarla hal tənliyinin şəkli təyin oluna bilmir vətermodinamika hal tənliyini təcrübələr əsasında və ya nəzəri fizikanın başqa bölməsindən istifadə etməklə müəyyən edir(adətən statistik fizikanın). Lakin statistik fizikada da hal tənliyinin müəyyən edilməsi - tapılması kifayət qədər mürəkkəb məsələdir və cəmi bir neçə sadə sistemlər üçün öz həllini tapmışdır.