ХИМИЯЛЫҚ ТЕРМОДИНАМИКА

Презентация қосу

Т ЕРМ ОД И Н А М И КА Н Ы Ң З А Ң Д А РЫ , ОЛА РД Ы Ә Р ТҮ РЛІ
Ж Ү Й ЕЛЕР ГЕ П А Й Д А ЛА Н У

Орындаған: Төкенова С.Е МХТ-20-1нк
КІРІСПЕ

• Термодинамика деп аталатын ғылым саласы
жылу энергиясын ең аз дегенде бір энергия түріне
(механикалық, электрлік және т.б.) немесе жұмысқа
ауыстыруға қабілетті жүйелермен айналысады.
Термодинамиканың заңдары жылдар бойы
термодинамикалық жүйе
қандай да бір энергетикалық өзгерістерге ұшыраған кезде
орындалатын негізгі қағидалардың бірі ретінде дамыды.
ТЕРМОДИНАМИКА

• Термодинамика энергияның бір түрден басқа бір түрге
айналу заңдылықтарын зерттейтін ғылым.
• Термодинамика жалпы (немесе физикалық),
техникалық және химиялық болып үшке бөлінеді.
Жалпы термодинамика термодинамика заңдарын
зерттеп, солардың қатты, сұйық және газ тәрізді
заттардың қасиеттеріне қолданылуын қарастырады.
Техникалық термодинамикада термодинамиканың
жалпы зандылықтары жылу мен жұмыстың өзара
түрлену процестерін сипаттау үшін қолданылады
ХИМИЯЛЫҚ ТЕРМОДИНАМИКА

Химиялық термодинамика мынадай негізгі мәселелерді қарастырады:
а) әр түрлі химиялық заттардың немесе бір заттың әр түрлі фазаларының тепе-
теңдікте болу жағдайлары;
ә) белгілі бір жағдайда химиялық реакцияның немесе фазалар түрленуінің өздігінен
жүру мүмкіндігі;
б) химиялық реакция кезіндегі жылу мен энергияның басқа түрлерінің қарым-
қатынастары;
в) тепе-теңдік және химиялық реакцияның бағыты туралы мәселелерді сандық түрде
көрсететін қасиеттерді өлшеу тәсілдеріне негіз болатын принциптер.
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ НӨЛІНШІ ЗАҢЫ

Р. Фаулер (1931 ж.) жылулық тепе-теңдіктің өтпелілігі туралы заң ашты: егер А және В
жүйелерінің әрқайсысы С жүйесімен жылулық тепе-теңдікте болатын болса, онда А мен
В жүйелері де өзара жылулық тепе-теңдікте болады.
Осы айтылған тұжырым табиғаттың негізгі заңдарының бірі болып саналады және ол
термодинамиканың нөлінші заңы деп аталады.
Термодинамиканың нөлдік заңы: Үшінші жүйемен термиялық тепе-теңдіктегі екі
жүйе бір-біріне жылу тепе-теңдігмені болып табылады.
Нөлдік заңның салдары - бұл температураны өлшеудің кез-келген мағынасы бар деген
идея. Температураны өлшеу үшін жылу тепе-теңдігі термометрдің тұтастай алғанда,
термометрдің ішіндегі сынап пен өлшенетін зат арасында жетеді. Бұл, өз кезегінде,
заттың температурасы қандай екенін анықтауға мүмкіндік береді.
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҚ БІРІНШІ ЗАҢЫ

Термодинамиканыңң бірінші
заңы табиғаттың жалпы Егер сіз жүйеге жылу қоссаңыз,
заңдарының бірі - энергияның тек екі нәрсе жасалуы мүмкін -
сақталу заңының дербес бір жүйенің ішкі энергиясын
түрі. Оны былай өзгерту немесе жүйенің жұмыс
тұжырымдауға болады: істеуіне себеп болуы (немесе,
энергияның түрлері бір- әрине, осы екі комбинация).
біріне эквивалентті және Барлық жылу энергиясы осы
бірдей қатынаста заттарды жасау керек.
(мөлшерде) ауысады.
БІРІНШІ ЗАҢНЫҢ МАТЕМАТИКАЛЫҚ КӨРІНІСІ

Термодинамиканың бірінші заңы жұмыс, жылу Алайда жылу мен жұмыс мұндай қасиет көрсете
және жүйенің ішкі энергиясының өзгеруінің алмайды, өйткені олар процестің жүру жолына
арасындағы байланысты көрсетеді. Кез келген байланысты болады және олар күйдің функциясы
процесте жүйенің ішкі энергиясының өзгеруі
емес. Сондықтан өзгерістері өте аз процесс үшін
ΔU=U2-U1жүйеге берілген жылу Q мен жүйе
жасаған жұмыстың А айырымы тең болады: теңдеуді (12) былайша жазамыз
dU=δQ – δА (2)
ΔU=Q - A (1)
Егер жүйені бастапқы және соңғы күйлері бірдей Мұндағы тек ішкі энергияның өте аз өзгерісі ғана
болса, процестің жүру жолдарына байланыссыз ΔU дифференциалға айналады. Осы теңдеулер - (12) және
-дың мәні де бірдей болады. Бұл жоғарыда (13) термодинамиканың бірінші заңының
айтқандай, ішкі энергия күйдің функциясы екенін математикалың өрнектері болып табылады. Оларды
көрсетеді. XIX ғасырдың орта шенінде Д. Джоуль мен Р. Майер
бір-біріне қатыссыз анықтағанын, кейінірек Г.
Гельмгольц механикалық жұмыс орнына жұмыстың
басқа түрін енгізіп тұжырымдағанын айта кеткен
жөн.
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ БIРIНШI ЗАҢЫН
ИЗОПРОЦЕСТЕРГЕ ҚОЛДАНУ

Изохоралық процесс. Изотермалық процесс.

Бұл процесте газ көлемi өзгермейдi: V = Изотермалық процесс кезiнде газдың
const. Газдың iшкi энергиясының өзгерiсi температурасы тұрақты болады (Т = const)
және оның iшкi энергиясы өзгермейдi. Газға
оған берiлген жылу мөлшерiне тең: ΔU =
берiлген барлық жылу мөлшерi пайдалы
Q. Егер газ қыздырылса , онда Q > 0 және жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = А′. Газ
ΔU > 0 – iшкi энергия ұлғаяды. Газды белгiлi жылу мөлшерiн (Q > 0) алған кезде,
суытқан кезде: Q < 0 және ΔU < 0, оның ол оң жұмыс атқарады (А′ > 0). Керiсiнше,
iшкi энергиясы азаяды. егер газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда
оның атқарған жұмысы теріс болып
саналады.
• Изобаралық процесс. • Адиабаталық процесс.
Изобаралық процесс Қоршаған ортамен жылу
кезiндегi газға берiлген жылу алмасуы болмайтын
мөлшерi оның iшкi жағдайда өтетiн жүйедегi
энергиясының бiрге изопроцесс адиабаталық
өзгеруiне және процесс деп аталады.
қысым тұрақты болған кезде
й
P = const жұмысты атқаруға
шығындалады.
Т У Р А Ж Ә Н Е К Е Р I Ц И К Л Д А Р . Ж Ы Л У Д В И ГАТ Е Л I .
КАРНО ЦИКЛI

• Энергияның сақталу заңы, оның мөлшерiнiң
өзгермейтiндiгiн жариялағанымен, бұнда
қандай энергетикалық түрленулердiң шын
мәнiнде мүмкiн болатындығын көрсетпейдi.
Табиғаттағы процесстердiң барлығы тек
белгiлi бiр бағытта ғана өтедi. Олар өз
бетiнше керi бағытта жүзеге асырылмайды.Өз
бетiнше тек бiр бағытта ғана өтетiн
процестердi қайтымсыз процестер деп
атайды; керi бағытта олар өздерiн тек қана
күрделiрек процесстер тiзбегiнiң бiр звеносы
ретiнде ғана көрсете алады
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ЕКІНШІ ЗАҢЫ

Термодинамиканың бірінші заңы сияқты Осы екі постулатты біріктіріп, мынадай
екінші заңының да бірнеше анықтамалары тұжырым жасауға болады: цикл нәтижесінде
бар, олар - өзара бір-біріне эквивалентті. теріс процесс ғана болуы мүмкін емес, теріс
Клаузиус постулаты: жылу өздігінен салқын процеспен қатар оны жүргізуге себепші
денеден ыстық денеге өте алмайды, яғни энергия көзі болып табылатын оң процесс
соның нәтижесінде температурасы те жүруі керек. Бұдан сыртқы ортаның
төменденеден температурасы жоғары денеге жылуын оны тек қана салқындату арқылы
жылудың алмасу процесі жүзеге аспайды. жұмыстың эквиваленттік мөлшеріне
Томсон постулаты: процеске қатысатын айналдыратын периодтық түрде жұмыс
денелердің ең салқыны (температурасы азы) істейтін машина болуы мүмкін емес деген
жұмыс көзі бола алмайды. қорытынды жасай аламыз
ЭНТРОПИЯ

Клаузиус пен Томсон постулаттары
дәлелденбейді, олардың дұрыстығын тәжірибелер
Энтропия – тұйық т
арқылы ғана көруге болады. Өмірде оларды
ермодинамикалық
теріске шығаратын ешқандай жағдай болған емес.
жүйедегі өздігінен
Жылу өзгерісін (δQ) былай көрсетуге аламыз:
жүретін процестің
δQ=Т·dS (3) өту бағытын
Мұндағы T-абсолюттік температура, dS-жаңа сипаттайтын күй
фyнкцияның дифференциалы, ал ол функция функциясы.
энтропия деп аталады.
ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ҮШІНШІ ЗАҢЫ

• 1906 ж. В. Нернст: “О°К температурасында көптеген химиялық реакциялардың
энтропиясының өзгеруі өте аз шама”,- деді. Кейінірек Планк (1912 ж.), Льюс
және Рендалл (1923 ж.) термодинамиканың екі заңына байланыссыз және
тәжірибе арқылы дәлелденбейтін мынадай тұжырым (постулат) айтты:
абсолюттік нөл температурада өте таза кристалдың энтропиясы нөлге тең.
• Термодинамиканың үшінші заңы негізінен абсолютті температура шкаласын
жасау мүмкіндігі туралы мәлімдеме болып табылады, ол үшін абсолютті нөл
нүкте - қатты заттың ішкі энергиясы дәлме-дәл болып табылады.
Түрлі көздер термодинамиканың үшінші заңының үш
ықтимал тұжырымдамасын көрсетеді:
• Соңғы операциялық жүйеде кез келген жүйені абсолютті
нөлге дейін азайту мүмкін емес.
• Элементтің мінсіз кристалының энтропиясы оның ең
тұрақты түрінде температура абсолютті нөлге
жақындағанда нөлге ұмтылады.
• Температура абсолюттік нөлге жақындай отырып,
жүйенің энтропиясы тұрақты болып келеді
ҮШІНШІ ЗАҢНЫҢ МАТЕМАТИКАЛЫҚ
КӨРІНІСІ

Температура азайған сайын ықтималдылық та азаяды. Абсолюттік нөл температурада
атом мен молекулалар қозғалысы тоқтайды да, күй-жағдайдың ықтималдылығы бірге
тең болады. Ендеше теңдеуді былайша жазуға болады:
S=КБln1=0 (3)
(3)-теңдеуден идеал кристалдың 0°К температурадағы энтропиясы нөлге тең деп
аламыз. Ендеше теңдеу (3) термодинамиканың үшінші заңының мәні болып
табылады.Темродинамиканың үшінші заңын әдетте Нерстің жылулық постулаты деп
атайды.
ҚОРЫТЫНДЫ

• Термодинамика заңдылықтары жалпы сипатта қолданылады және
заттардың атомдық деңгейдегі құрылымына тәуелді емес.
Сондықтан термодинамика ғылым мен техниканың энергетика,
қозғалтқыштар, фазалық ауысу, химиялық реакциялар, секілді
көптеген салаларында қолданылады.Термодинамиканың физика
мен химияның бірқатар салаларында, химиялық технология,
аэроғарыштық технология, машина жасау, жасушалық биология,
биомедициналық инженерия секілді алуан түрлі салаларда алатын
орны ерекше.
НАЗАРЛАРЫҢЫЗҒА РАҚМЕТ!

Ұқсас жұмыстар

Термодинамика - тәжірибелерден жинақталған нәтижелерге сүйенетін феноменологиялық ғылым

Термодинамика заңдары, изопроцесстер

Термодинамика анықтамалары және сыныптамасы

Термодинамикалық жүйе, процесс және тепе - теңдік

Термодинамиканың бастамалары

Гиббс энергиясы

Физикалық химия

Жүйенің энергия минимумына ұмтылуы

Стефан - Больцман және Винн заңдары 1879 жылы австриялық физик

ТЕРМОДИНАМИКАЛЫҚ ЖҮЙЕЛЕР

Пәндер