JM Free Ebooks - шаблон joomla Форекс
Сешанбе, 31 Июли 2018 05:38

Қонунҳои термодинамика ва барнагардандагии ҳодисаҳои табиату ҷомеа

Муаллиф:

Дар тамоми қисмҳои физика аз механикаи классикӣ сар карда то механикаи релятивию квантӣ инсон танҳо ба як масъала рӯ ба рӯ мегардад, ин ҳам бошад, тағйирёбии ҳолати системаи дилхоҳ бо гузаштани вақт аст. Дар қисми механикаи классикӣ танҳо тағйирёбии раванди макроскопиро муайян мекунанд, вале тарзи ҳалли масъала мухталиф аст. Дар механикаи Нютон - Галилей ё механикаи классикӣ тағйирёбии система дар зери таъсири қувваҳои беруна ба амал меояд, дар физикаи молекулавӣ ва термодинамика бошад, баръакс. Агар дар механика тағйирёбии ҳолати система аз рӯи се қонуни Нютон, дар астрономия ҳаракати сайёраҳо дар атрофи Офтоб аз рӯи се қонуни Кеплер муайян карда шавад, монанд ба ҳамин дар физикаи молекулавӣ ҳолати раванд (протсесс) аз рӯи се қонуни термодинамика муайян карда мешавад.     

Назарияи ҳодисаҳои ҳароратиро, ки сохти атомӣ - молекулии ҷисмҳоро ба ҳисоб намегирад, термодинамика меноманд.

Дар термодинамика барои тавсифи ҳодисаҳо мафҳумҳои «системаҳои термодинамикӣ» ва «равандҳои термодинамикӣ» истифода мешаванд. Маҷмӯи ҷисмҳои физикиро, ки аз таъсири мутақобил бо ҷисмҳои дигар озод шуморида мешаванд, системаи термодинамикӣ ва тағйиротро дар онҳо равандҳои термодинамикӣ меноманд. Энергияи дохилии ҷисм дар натиҷаи интиқолёбии гармӣ ба муҳити атроф ё иҷрои кори система (ҷисм) зидди қувваҳои беруна тағйир меёбад. Ҳангоми дар як вақт ба амал омадани равандҳои номбурда низ чунин тағйирот ба амал омада метавонад. Аз ин ҷо маълум аст, ки тамоми равандҳо дар табиат ба қонуни бақо ва табдили энергия итоат менамоянд. Табиист, ки равандҳои тағйирёбии энергияи дохилии ҷисмҳо низ тибқи ин қонун мегузаранд. Хотирнишон мекунем, ки мувофиқи қонуни бақо ва табдили энергия дар ҳама протсесҳои табиат энергия аз ҳеҷ пайдо намешавад, ҳеҷ гоҳ нест намешавад ва фақат ба миқдори баробар аз як намуд ба намуди дигар табдил меёбад.

Ҳамин тавр, дар асрҳои XVIII-XIX зарурати истифодаи гармо ва сохтани муҳаррикҳои ҳароратӣ ба пайдоши илми термодинамика замина гузошт. Дар натиҷаи заҳматҳои зиёди олимоне чун Бойл, Мариотт, Гей - Люссак, Шарл, Менделеев ва Клейперон муодилаҳои ҳолати системаи соддатарини термодинамикӣ - гази идеалӣ тартиб дода шуданд, ки ин қонуният дар инкишофи термодинамика нақши бузург доранд. Дар ҳамон солҳо духтури олмонӣ Роберт Майер (1814-1878) ва физики англис Ҷеймс Ҷоул (1818-1889) қонуни эквиваленти гармӣ ва корро, аниқтараш қонуни бақои энергиярро барои ҳодисоти ҳароратӣ муайян карданд, ки ин баъдтар номи қонуни якуми термодинамикаро гирифт.

Қонуни якуми термодинамика. Дар илми физика ба қонуни якуми термодинамика якчанд таърифҳо медиҳанд: 1) Тамоми намудҳои энергия ба якдигар ба миқдори муайян табдил меёбанд. Мисол, (1ккал = 4,186 Ҷ); 2) Ҳаракатдиҳандаи даврии абадӣ вуҷуд надорад, ки кори фоиданокро бесарфаи энергия иҷро намояд; 3) Энергияи дохилии системаи маҳдуд бузургии доимӣ мебошад. Қонуни якуми термодинамика ифодаи асосии табиат - қонуни бақо ва табдилшавии энергия дар равандҳои ҳароратӣ мебошад. Онро дар намуди умумӣ чунин таъриф додан мумкин аст: Дар вақти аз як ҳолат ба дигар гузаштани системаи тағйирёбии ∆W энергияи пурраи система ба суммаи кори бар система иҷрошуда А' ва ҳарорати ба он додашуда баробар аст:  

∆W = А' + Q

Мувофиқи ин қонун миқдори гармии ба система додашуда (dQ) ба афзоиши энергияи дохилии он (dU) ва кори иҷрокардаи система (dА) сарф мешавад:

dQ = dU + dA

Агар раванд даври (сикли) термодинамикӣ иҷро намояд, яъне ба ҳолати аввалаи худ баргардад, тағйирёбии энергияи дохилӣ ба амал намеояд, он гоҳ dQ=0 ва миқдори гармии ба система додашуда дар давоми ин сикл ба кори иҷрокарда баробар мешавад:                          

dQ = dA

Қонуни якуми термодинамика - қонуни бақо ва табдили энергия барои равандҳои ҳароратӣ ба шумор меравад. Масалан, энергияи механикии об дар НБО - ҳо ба энергияи электрикӣ, энергияи гармӣ, энергияи рӯшноӣ ва ғайра мубаддал мешавад. Ин тадқиқот ба имконпазир сохтани ҳаракатдиҳандаи абадии навъи якум эквивалент мебошад. Ҳаракатдиҳандаи абадии навъи якум - ин мошинае мебошад, ки баъди баҳаракат даровардан бе сарфи энергия муддати дароз кори фоиданок иҷро менамояд. Ҳамин тавр, ин қонун баланси энергетикии раванди дилхоҳро муайян менамояд, вале самти гузаштани равандҳоро нишон дода наметавонад.  

Қонуни дуюми термодинамика. Ин қонунро физики олмонӣ Рудолф Клаузиус (1822-1888) соли 1850 кашф намуда, ба он чунин таъриф додааст: «Раванде вуҷуд надорад, ки дар он гармӣ худ аз худ аз ҷисми ҳарораташ паст ба ҷисми ҳарораташ баланд гузарад». Физики дигари олмонӣ Макс Планк (1858-1947) ба ибтидои дуюми термодинамика таърифи «Ҳосил кардани раванди даврие, ки ягона натиҷаи он мубаддал сохтани миқдори гармӣ ба кор аст, имконнопазир мебошад» - ро додааст. Дар ҳамин ҳол раванди ҳақиқие имкон дорад, ки дар он миқдори гармии аз гармидиҳак гирифташуда Q1, қисман ба кор мубаддал карда мешавад ва қисман беистифода ба миқдори Q2 ба хунуккунак дода мешавад. Физик ва муҳандиси фаронсавӣ Сади Карно (1796-1832) усули кори мошинҳои ҳароратиро нишон дода, онро аз рӯи чунин формула маънидод намуд:

Қонуни дуюми термодинамика маҳдудияти ба энергияи механикӣ табдилёбии энергияи дохилиро ифода мекунад. Мувофиқи ин қонун сохтани мошине, ки аз ҳисоби гармии аз муҳити атроф гирифташуда кор иҷро кунад имконнопазир аст. Чунин мошин номи муҳаррики «абадӣ» - и ҷинси дуюмро гирифт, зеро бо сабаби номаҳдуд будани захираи энергияи дохилӣ дар Замин, уқёнус, атмосфера ин гуна мошин барои тамоми мақсадҳои амалӣ вазифаи муҳаррики абадиро иҷро мекард. Аз ин гуфтаҳо бар меояд, ки ҳаракатдиҳандаи абадии навъи якум ба қонуни бақо ва табдили энергия ва ҳарактдиҳандаи абадии навъи дуюм бошад, ба қонуни дуюми темодинамика зид мебошад.

Дурустии ибтидои дуюми термодинамикаро қонуни афзоиши энтропия тасдиқ менамояд. Мафҳуми энтропияро соли 1865 Клаузиус ба термодинамикаи феноменологӣ дохил намуд. Калимаи энтропия аз истилоҳи юнонии «entrope» - гардиш, бозгашт гирифта шуда, маънои барнагардандагии энергияи парокандашударо дар термодинамика нишон медиҳад. Ҳангоми аз ҳолати термодинамикӣ ба ҳолати мувозинатӣ гузаштан системаи термодинамикӣ энтропияи он меафзояд. Дар ҳолати мувозинатӣ энтропияи система ба қимати максималӣ соҳиб шуда, дар оянда, ҳангоми набудани таъсири беруна, доимӣ мемонад. Ҳамин тавр, қонуни дуюми термодинамика самти ҷоришваии протсесс ва раванди гузариши онро нишон медиҳад.     

Қонуни сеюми термодинамика. Ибтидои сеюми термодинамикаро соли 1906 химики олмонӣ Валтер Нернст (1864-1941) бо роҳи таҷрибавӣ кашф намуд. Ин қонунро теоремаи Нернст ё «марги гармӣ» меноманд ва он чунин тариф дода мешвад: «Ҳангоми ба нули мутлақ наздик гардидан афзоиши энтропия (∆S) ба ҳудуди охири муайян мерасад ва аз қиматҳои параметрҳое, ки ҳолати системаро тавсиф медиҳанд вобастагӣ надорад». Теоремаи мазкурро ба шакли математикӣ чунин менависанд:

lim {S (x1) – S (x2)}=0

Масъалаи «марги ҳароратии олам» бошад, дар нимаи дуюми асри XIX ба миён омад ва аз рӯи ин масъала олимон оламро ҳамчун системаи сарбаста ҳисобида ба он қонуни дуюми темодинамикаро татбиқ менамуданд. Мубодилаи гармӣ аз ҷисми ҳарораташ гарм ба ҷисми ҳарораташ хунук ба он оварда мерасонад, ки ҳарорати тамоми ҷисмҳо дар табиат якхела мешавад, он гоҳ «марги ҳароратии олам» ба амал меояд. Хатогии ин хулоса дар он аст, ки қонуни дуюми термодинамикаро барои системаҳои номаҳдуд истифода бурдан мумкин нест. Файласуфи машҳури олмонӣ Фридрих Энгелс (1820-1895) яке аз аввалин нафароне буд, ки ин назарияро зери тозиёнаи танқид гирифта, зиддияти онро ба ҷаҳонбинии материалистона ва абадияти ҳаракат нишон дод.

Қонунҳои якум ва дуюми термодинамика оид ба рафтори системаи термодинамикӣ дар ҳарорати нули мутлақ (Т=0; t=-273°С) маълумоти нокифоя медиҳанд. Бояд қайд намуд, ки ин иштибоҳро ибтидои сеюми термодинамика ё теоремаи Нернст ислоҳ менамояд. Теоремаи Нернст танҳо ба ҳолати мувозинати термодинамикӣ тааллуқ дораду халос.

Бояд тазаккур дод, ки се қонунҳои термодинамика натанҳо самти гузариши раванд ва системаҳои ҳаводиси табиати ғайризиндаро нишон медиҳанд, балки онҳо ба раванду ҳодисаҳои иҷтимоии ҷомеа сахт алоқаманд мебошад. Агар мазмуни физикии энтропия меъёри бетартибии системаро муайян намояд, он гоҳ ин тағйирёбӣ дар ҷомеа аз рӯи схемаи зерин ба амал меояд:     

тартиб- бетартиб

Дар илмҳои гуманитарию ҷомеашиносӣ тағйирёбии система аз рӯи давра (спирал)-и яке аз намояндагони фалсафаи классикии Олмон Георг Гегел (1770-1831) ба амал меояд. Ва ҳамин тавр, ибтидои дуюми термодинамика (постулати Клаузиус) ба назарияи диалектикаи муназзами (андешаҳои идеалистонаи) Гегел шабоҳат дорад. Мувофиқи фалсафаи Гегел идея, рӯҳи мутлақ дар сайри давраҳои худ се марҳаларо тай менамояд, ба мисли се қонуни термодинамика: Аввал, рӯҳи мутлақ аз ҳолати вуҷуди объективинадошта, ки дар се сатҳи мантиқ (ҳастӣ, зот, сурати маъқул) қарор дорад, гузашта баръакси худ ҳолати айнии табииро дар фалсафаи табиат (механика, ашёи табиӣ, андоми органикӣ) мегирад ва аз он пас, ба даври сеюм - фалсафаи рӯҳи мутлақ дохил мешавад. Баъди сайри ду марҳалаи он (рӯҳи зеҳнӣ, рӯҳи айнӣ) ба марҳалаи сеюм - рӯҳи мутлақ ворид мегардад. Ва дар се марҳалаи дигари баъдӣ - санъат, дин ва фасафа рӯҳи мутлақ аз нав насли худро меёбад. Рӯҳи мутлақ дар табиату ҷамъият дар се марҳала: мантиқ, фалсафаи табиат ва фасафаи рӯҳ ҳар маротиба се марҳалаи дигарро тай намуда, дар охир ба асли худ мепайвандад. Ҳамин тавр, аз рӯи андешаи Гегел тараққиёт дар ҷомеа ва табиат аз рӯи схемаи муайян ба амал меояд, ки он такрори пайдарҳами ҳодисот буда, дар роҳи инкишоф мисли се қонуни термодинамика се ҷараёнро аз сар мегузаронад:    

тезис  -антитезис - синтез

Ҳамин тариқ, назарияи диалектикии Гегел идеалистӣ буда, қонун, принсип ва мафҳумҳои он на фақат аз ҳодисоти гуногуни табиат ва ҷамъият бароварда шуданд, балки онҳо ба ҳаводиси мухталифи табиату ҷамъият ҳамчун қонун пайванд гардида, барои таҳаввулоти илмҳои табиатшиносӣ заминаҳои мусоид фароҳам оварданд. Инчунин, ин назарияи Гелел тавонист қонунҳои термодинамикаро ба илмҳои ҷомеашиносӣ алоқаманд созад.

Қурбонов Н.Б.

Хондан 556 маротиба