Metallurgiya asoslari

O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI
OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
NAVOIY TOG’-METALLURGIYA KOMBINATI
NAVOIY DAVLAT KONCHILIK INSTITUTI
KIMYO-METALLURGIYA FAKULTETI
«METALLURGIYA» KAFEDRASI

“METALLURGIYA ASOSLARI”

o‘quv fanidan

AMALIYOT
MASHG’ULOTLARI

1-Amaliy mashg`ulot
Termodinamikaning birinchi qonuni asosida misol va masalalar yechish.
Bu qonunga muvofiq sistemaga issiqlik (Q) berilsa, u sitemaning ichki energiyasini oshirishga va foydali ish bajarishga sarf bo'ladi:
Q = ∆U + A (1.1)
yoki
∆U = Q – A (1.2)
Ya’ni ichki energiya sistemaga tashqaridan issiqlik berilganida yoki olinganida va sistema ustidan ish bajarilganida (yoki sistma ish bajarganda) o’zgaradi ichki energiyaning o’zgarishini bevosita o'lchash mumkin.
Bo’1maganligi uchun berilgan (olingan) issiqlik va bajarilgan ishlar yig'indisini o'lchab, uning o'zgarishi aniqlanadi.
Termodinamikaning birinchi qonuni har xil energiya turlarining bir-biriga ekvivalent miqdorlarida aylanishini e’tirof etadi.Shuning uchun ham bu qonun energiyaning saqlanish qonuni deb ataladi.
Har qanday termodinamik sistema ma’lum miqdordagi energiyaga ega.Sistemadagi jism energiyasi uning ichki holatiga bog'liq bo'lib, o’sha jismning ichki energiyasi deyiladi.Ichki energiya U harfi bilan belgilanadi.Sistemaning ichki energiyasining mutlaq qiymatini aniqlab bo'lmaydi.Faqat sistema bir holatdan ikkinchi holatga o'tgandagi ichki energiyasining o^’zgarish qiymatini hisoblash mumkin.Sistemaning dastlabki holatidagi ichki energiyasini U₁, oxirgi holatdagisini U₂ bilan ishoralansa, ular orasidagi farq ∆U ichki energiyaning o'zgarish qiymatini ko’rsatadi, ya’ni ∆U = U₂ — U₁ bo’ladi.
Ichki energiyaning o‘zgarishi sistemaning holatiga bog'liq.Sistema issiqlik olganida yoki chiqarganida, yoxud tashqi bosimga qarshi hajmi kengayib ish bajaiganida hamda sistema o‘z ichida ish bajarganida uning ichki energiyasi o‘zgaradi.
Sistema tashqaridan energiya olganida uning ichki energiyasi ortadi.Sistema o‘z hajmini o'zgartirib ish (A) bajarganida ham sistemaning ichki energiyasi o’zgaradi. Termodinamikaning birinchi qonuni uchun matematik ifoda Q = ∆ U + A dan iborat.
Agar sistemaning ichki energiyasi kamaysa (∆ U < 0), reaksiya issiqlik chiqishi bilan amalga oshadi (ekzotermik reaksiya). Agar sistemaning ichki energiyasi ko‘paysa (∆U >0), unda jarayon tashqi muhitdan energiya yutilishi bilan sodir bo'ladi (endotermik reaksiya).
Har xil termodinamik jarayonlarda 1 kmol gaz hajmi V₁ dan V₂ ga o'zgarganda, sistema bajargan ishining qiymati o‘zgarmas bosimda (R = const)
A_p = R•(V₂—V₁) (1.3)
A_p = R•(T₂—T₁) (1.4)
Izoxor jarayon uchun (V = const), ya’ni
V₁ = V₂; AV = 0 va AV = 0 (1.5)
Izotemuk jarayon uchun (T = const), ya’ni
A_T = 2,303 RT lg V₂/V₁
A_T = 2,303 RT lg C₁/C₂ (1.6)
A_T = 2,303 RT lg P₁/P₂
bunda, T - jarayon sodir bo'layotgan harorat;
V₁va V₂— gazning dastlabki va oxirgi holatlaridagi hajmi;
C₁va C₂ - gazning dastlabki va oxirgi holatlaridagi konsentratsiyasi;
P₁va P₂gazning dastlabki va oxirgi holatlaridagi bosim;
R - universal gaz doimiysi.
Har xil termodinamik jarayonlar uchun termodinamikaning birinchi qonuni quyidaki matematik ifodalarga ega:
Isobar jarayon uchun (R - const):
Q_p = AU + R (V₂ – V₁) (1.7)
Izoxor jarayon uchun (V = const)
Q_p = AU (1.8)
Izotermik jarayon (T = const):
AU = 0; Q_T A = 2,303 RT lg V₂ / V₁
Q_t = A = 2,303 RT lg P₁/P₂ (1.9)
Hisoblashlarda chiqarilayotgan va yutilayotgan issiqlikni aniqlaish uchun entalpiya qiymatlaridan foydalaniladi. Ma'lum bir birikmada moddani (kg, mol va boshqalar) T₁ dab T₂ gacha o'zgarmas bosimda qizdirish uchun issiqlik miqdori C_p = Q/T₂ – T₁ formuladan aniqia­nadi.
Q_r =C_p• (T₂-T₁) = C_pT₂ – C_pT₁ bo'ladi.
Shu issiqlik miqdorini (izobar jarayon uchun) termodinamikaning birinchi qonunidagi (1.7) formuladan aniqlash mumkin;
Q_p= (u₂ = U₁) + (v₂– V₁) = (U₂ + PV₂) – (U₁ + PV₁),
bunda U₂ + PV₂ = H₂ va U₁ + PV₁ = H₁ bo’lsa, u holda Q_p = H₂-H₁ kelib chiqadi (1.10)
H = U + PV₂ o'zgarmas bosimda sistemaning holatini energiya miqdori bo'lib, entalpiya deb ataladi.
Agar berilgan sharoitda entalpiya miqdori malum bo’lsa, shu sharoitdagi moddaning issiqlik sig'imini aniqlash shart emas.
Entalpiya qiymatini hisoblash uchun jadvallarda berilgan ma'lumotlardan foydalaniladi. Undan tashqari, agar masala shartida yoki tajribada entalpiya qiymatini hisoblash kerak bo’lsa, entalpiya issiqlik va bosim qiymatlari ma’lum bo'lsa, H - S; H – T va ; H - R larning o‘zaro
bog'liqligini ko'rsatuvchi diagnimmalar tuzib, undanentalpiya qiymatini aniqlash mumkin.
Jadvallarda berilgan murakkab moddalarning entalpiya qiymatlari, standart shortda (298 K va 101325 Pa bosim) o’lchangan. Standart
Sharoitda, oddiy moddalar (masalan, O₂, H₂, CH₄, Ca, Fe va boshqalar) ning hosil bo’lish issiqligi, (AH) shartli ravishda nol deb qabul qilingan.
Gazlar aralashmasining entalpiya qiymatini aniqlash uchun esa, aralashtirish qoidasidan foydalaniladi:
H _aralashma =1/100 (a₀ H₁ + b₀ H₂ + C₀ H₃ +….) (1.11)
Bunda, a_0.B₀, C₀ — aralashmadagi har bir gazning miqdori, hajmiy %. H₁. H₂. H₃ - shu gazlaming entalpiyalari. (J/mol: kJ/mol hisobida).