Термодинамика

1.1 Термодинамиканың жалпы сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2 Термодинамиканың бірінші заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.3 Термохимия. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4 Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану ... ...
        
        Мазмұны
Кіріспе..............................................................................................................
Негізгі бөлім
1.1 Термодинамиканың жалпы сипаттамасы.............................................
1.2 Термодинамиканың бірінші заңы..........................................................
1.3 Термохимия. ...........................................................................................
1.4 Термодинамиканың бiрiншi заңын ... ... ... мен анықтамалар.
Термодинамика денелер энергиясыньщ бір-біріне жылу мен ... ... ... ... ... ... ... энергияның осылай алмасуы термодинамикада сандық сипаттама ретінде қарастырылады. Жылу, электрон, атом, молекула сияқты бөлшектердің ретсіз қозғалысын, яғни ... ... ... жылу ... энергиямен алмасуын, ал жұмыс -- сол бөлшектердің реттелген ... ... ... ... ... ... ... бірінші және екінші заңдары деп аталатын екі заңдылыққа сүйенеді. Олардың екеуі де ... ... ... ... ... ... пайда болған. Термодинамика мынадай тараулардан тұрады: энергияның бір түрден екіншіге түрленуіндегі жалпы заңдылықты ... ... ... физикалық термоди-намика, жылу машиналарындағы жылу мен механикалық жұмыстың өзара айналуын, яғни ... ... ... ... ... ... техникалық термодинамика, химиялық ре-акция, еру, кристалдану, адсорбция сияқты ... ... ... ... ... ... анықтап, есептейтін химиялық термодинамика. Сол сияқты, химиялық термодинамика тек химиялық және басқа да энергиялардағы ара қатынасты зерттеп қана ... ... ... ... ... ... мен өздігінен жүру шегін айқындайды. Ендеше, химиялық термодинамика химиялық өндіріс пен технологиялык процестер негізі болып саналатын физикалық-химиялық құбылыстарды нақты түсініп, ... ... ... ... ... ... ... қолдану өндірістің барлық салаларына өз ықпалын тигізіп, оларды жаңа сатыға кө-терді. Ал, қазіргі кезде термодинамикалық әдіс ... ... ... масса (пластмасса), тыңайтқыш, химиялық талшық өндірісінде, отынды химиялық әдіспен өңдеуде кеңінен қолданылуда. Әсіресе, соңғы жылдары ... ... ... ... байланысты, өсімдік пен жануар организмдеріндегі биохимиялық процестерге де термодинами-калық есептеу әдістері қолданылуда.
Термодинамиканын алғашқы ... ... ... ... жай ғана баяндаудан басталып, жылу мен энергия түрлері арасындағы қатынасты сипаттап қана ... оны ... ... ... ... ... химия сияқты түбегейлі ғылым салаларымен тығыз байланыста ... ... ... ішкі ... ... ... ... мүмкіндігін көрсетеді.
Термодинамиканың жалпы сипаттамасы
Термодинамика классикалық және статистикалық болып та бөлінеді. Классикалық (дәстүрлі) термодинамика жекеленген ... ... ... бөлшектерді емес, бу машиналарының, іштен жанатын двигательдердің жүмыс істеу ерекшеліктерін, сұйықты ... ... ... ... сияқты микроскопиялық жүйелерді зерттейді. Ал статистикалық термодинамика кейін пайда болса да, термодинамика ілімін едәуір дамытып, жаңа ... ... ... термодинамика жекеленген атом, молекула секілді бөлшектерді қарастырады, олардын, біріккен сипаты мен қасиеттерін айқындайды. Термодинамиканың бүл екі саласын білу болашақ ... ... ... ... ... ... жаңа ... көтереді.
Термодинамиканы кейде энергетика деп те атайды. Ол зерттеуші колындағы аса қуатты кару, таптырмас әдіс болса да, ... шеше ... Оның ... ... ... ... алынатын барынша тиімді, мейлінше пайдалы жұмысты болжап айтуға, ... ... ... ... шығымды, жүріп жатқан реакция үшш тиімді температураны, қысымды, еріткіш ортаны, т. с. с. ... ... ... ... ... реакцияның жүру, жүрмеуін, бағытын анықтайды. Бірақ осы реакция жүру үшін қанша уақыт ... ол ... ... ... ... ... жауап бере алмайды.
Термодинамикалық система (көбіне тек система) дсп қоршағак ортадан бөлініп алынган денені немесе денелер тобын ... Ал ... тыс ... ... орта ... Системаның фазааралық не ойша бөлшген шекарасы болады. Осылайша бөлініп алынған ... ... саны көп болу ... Егер ... ... саны аз ... оны термодинамика карастырмайды.
Системаның өзін қоршаған ортамен қатынасы энергияның ме-ханикалық, жылулық немесе басқа да ... және ... ... мезеттерде жүзеге асады. Егер осы айтылғандардьщ бірде-бірі жүзеге ... онда ... ... ... ... ... Ал система мен оны қоршаған орта арасындағы қатынас энергия түрлері арқылы жүзеге асып, онда зат катынаспаса (алмаспаса), ... ... ... ... деп ... Зат ... жабық ыдыс, газы бар баллон және баскалар жабық системаларга мысал болады. Системадан шығатын зат та, энергия түрлері де оны қоршаған ... ... ... және бұл ... кері ... да ... ... оларды ашық система дейді. Өсімдіктер мен жануарлар дүниесі ашық системаға айқын мысал. Мұндағы система -- ... ... ... ... оны ... орта -- ... (ауа), қатынастырушы зат -- қоректік заттар, энергия -- ... ... ... ... ... ... ... күйі көлем, қысым, температура, масса, химиялық құрам сияқты параметрлермен және химиялық қасиеттердің жиынтығымен сипатталады. Мұнымен қатар ... ... ... ... ... де бар. ... ... анықтау үшін көрсетілген өлшемдердің бәрін білу шарт емес, өйткені олар ... ... ... ... ... және ... байланысты болады. Система күйін анықтау үшін таңдалып алынған бірнеше ... ... ... ... көрсеткішін күй параметрле-рі (өлшемі) дейді. Оларды белгілі бір жағдайда өтетін процеске орай таңдайды. Мәселен, газ күйін ... үшін оның ... ... және ... ... үш ... ... алсақ жеткілікті, себебі қалғаны осыларға әр уақытта да тәуелді болады.
Күй ... ... және ... деп ... ... ... мысалы, көлем, масса системадағы заттың санына пропорционалды. Ал интенсивтік параметрлер мәселен, температура, ... ... ... ... ... (мөлшеріне) тәуелді емес. 1-таблицада энергиянын интенсивтік параметрлермен байланысы көрсетілген. Бұған зер салып қарасақ, энергиянын параметрлермен табиғи байланысын ... ... ... ... ... бір түрі басқа түрге қалай ауысатынын және олардың өлшем бірліктерінің де қалай өзгеретінін, ішкі байланысын байқаймыз. Интенсивтік не ... ... ... ... және ... (сыйымдылық) фактор деп те атайды. Энергияның әр түрлі мәнінде тұрған интенсивтік немесе экстенсивтік параметрлердің орнын ауыстыруға болатыны сияқты, ... ... ... не ... ... ... ... осындағы басқа параметрлермен ауыстыруға болмайды.
Система күйіндегі параметрлердің кез ... ... ... деп ... ... жиі кездесетін процестердің кейбір түрлері мыналар:
1. Изотермалық процесс (T = сопst). 2.Изобаралық процесс (р = сопst)
3. Изохоралық ... ... ... процесс (Q = 0)
5. Изобара-изотермалық процесс (р = сопst T=сопst )
6. Изохора-изотермалық процесс (V = сопst ... ... ... ... процесс нәтижесінде өзгеріп, соңында өздерінің бастапқы мәнше қайта оралса, онда ... ... ... ... деп ... ... ... немесе зат алмасу болмаса және онын, қасиеті уақыт өткен сайын өзгермесе, онда мұндай системаның күйін күй ... ... ... де, ... ... ... электр-лік және басқа сыртқы әсер ету күштерінің өрісіндегі системаның тепе-теңдік кезіндегі интенсивті қасиеттері бір ... ... ... ... ... яғни ... бұл өзгерістерді ескермеуге де болады. Системаның тепе-теңдік күйін уақыт өткен сайын қасиеті өзгеріссіз қалатын тұрақты күйден ажырата білу қажет.
Термодинамиканың бірінші ... ... ... заңы ... оны ... ... ... дейді) негізінен энергияның сақталу және оның жылу процестеріне түр-лену (айналу) заңы болып ... ... ол жылу мен ... ... ... Ал, ... ... заңы ғы-лымға көптен белгілі. Өйткені табиғаттың осы заңдылығы макросистемалардағы процестерге де, молекула саны аз ... өте ... ... да ... Ол, ... ... жылу мен ... арасындағы қатынастарды зерттеп, анықтау кезінде қалыптасып, бертін магниттік және электрлік энергиялардың байланысын түсіндіру үшін электрлік теорияда қолданылды. Осы ... екі ... да жылу ... ... тек ... бір ... екінші формаға ауысуы ғана алынған.
Макроскопиялық системалардағы энергияның өзгеруі тәжірибе көрсетіп ... жылу ... ... байқалады және сан түрлі жұмыс түрінде кездеседі. Көптеген ... ... бір ... ... күйге ауысқан жылу мен жұмыстың алгебралык. қосындысы өздерінін, тұрақты мәнін сактайды, ал процестерде ол ... тең. ... ... ... ... ... заңы сипаттауды, дәлелдеуді керек етпейтін жорамал (постулат) екенін көреміз. Осыған сүйеніп системадағы ішкі энергияның ... тек ... ... ғана тәуелді функция екенін аламыз. Мысалы, жабық системаға белгілі мелшердегі жылу (Q) жібеірілді делік. Бүл жылу ... ... ... Ішкі ... (U) ... және сол ... ... жұмысына А кетеді. Демек, термодинамиканың бірінші занын былай тұжырымдауга болады .
Кез еелген процестердігі системаның ішқі ... ... осы ... ... жылу ... ... аткарған жұмысты азайтканға тен:
U=Q-A (1) ... ішкі ... ... ... ... ... жолмен жүргізгенге байланысты емес, системаның бастапқы және соңғы күйіне тәуелді екенін көреміз. Бұл, ішкі ... ... ... ... ... ... Егер ... мәні күй параметріне ғана байланысты болып, процестің бұрынғы күйімен анықталмаса, онда ол функцияны күй параметріне ... деп те ... Жылу мен ... ... ... ... олар ... күйінің функциясы емес және процестердщ қалай, қандай жолмен жүргізілгеніне тәуелді. Осы айтылғандарды нақтылай түсу ... ... ... ... ... ... ... өрнекпен көрсетейік:
dU=bQ-bA ... және (2) ... -- ... ... ... аналитикалық мәні. Оларды өткен ғасырдың ортасында, бір-бірінен тәуелсіз ... Р. ... ... Д. ... ... ... бұл теңдеулер тек механикалық жұмыстарды сипаттауға ғана қолданылған. Бертін келе Г. Гельмгольц оларды ... ... ... Бұл ... А кез ... ... түрін көрсетеді. Ал, жалпы жұмыс мөлшері системаға әсер еткен күштердің қосындысының жүргізілген жұмыс жолына ... тең. Газ өз ... ... ... ... ... ... bA=pdY және ... ... ... ... заңын былайша өрнектеуге болады: (dU=Q-S= (2 -- | ... ... ... осы ... ... ... түрлеріне қолданайық:
а) р жүгін dh биіктігіне көтергенде:
bA=pdh-mgdh
мұндағы m-масса, g-еркін тусу үдеуінен жүргізгенге байланысты емес, системаның ... және ... ... ... ... ... Бұл, ішкі ... система күйінің функциясы екенін дәлелдейді. Егер функцияның мән үй параметріне ғана байланысты болып, процестің бұрынғы күйі нен ... онда ол ... күй ... ... деп те ... Жылу мен жұмыс мұндай қасиет көрсетпейді, ола{ истема күйінің функциясы емес және ... ... ... ... ... ... Осы ... нақтылай түсу үшін, термодинамиканьщ бірінші заңының дифференциалды ... ... ... ... және (2) ... -- ... ... заңының аналитикалық мәні. Оларды өткен ғасырдың ортасында, бір бірінен тәуелсіз әуелі Р. Майер, сосын Д. Джоуль ашқан. Алғашында бұл ... тек ... ... сипаттауға ғана қолданылған. Бертін келе Г. Гельмгольц оларды жалпы түрге ауыстырды. Бұл теңдеулердегі А кез келген жұмыс түрін көрсетеді. Ал, ... ... ... ... әсер еткен күштердің қосындысының жүргізілген жұмыс жолына көбейтіндісіне тең. Газ көлемінің ұлғаюы кезіндегі жұмыстар жиірек қарастырылады.
Ашық системалар үшің, ішкі ... ... шама және оның ... ... ... ... ескерген жөн. Олай болса, термодинамиканың бірінші заңы ашық ... ... ... ішкі энергиясы химиялық реакция кезінде едәуір өзгерістерге кезігеді. ... ... ... ... ... ... ... мен реакцияға түсетін заттардын ішкі энергияларының айырмашылығы бар. Мұны карастырудың маңызы термодинамикалық есептеулер үшін зор және ол ... ... ... ... күшін бағалап, энергиясын зерттеу, олардың сандык, мәнін табу үшін ... ... ... ... ішкі ... өзгеруі, жалпы бар лық процестердегі секілді, жылуды сідіру немесе бөліп шығару және ... ... ... ... ... ... тығыз байланыста өтеді. Әдетте, мұндағы жұмыс өте аз ... Ал, ... ... ... ... ... жылу ... термохимия (жылу химиясы) деп аталатын тарауында қарастырылады. Енді химиялық реакциялардың жылу эффектісі (әсері) үғымын енгізелік. Химиялық ... жылу ... деп ... реакция нәтижесінде бөлінетін немесе сіңірілетін жылуды айтады. Осы тұжырым дәл болу үшін мынадай үш шарт орындалуы керек:
1. Қөлем немесе ... ... ... ... кезінде пайда болатын жұмыстан басқа бір-де-бір жұмыс жүргізілмейді, яғни А = 0.
3. Реакцияға дейінгі және ... ... ... ... яғни Т1 -- ... ... Гесс заңы ... саналады. Кейде оны реакция жылулары қосындыларының тұрақтылығы туралы заң деп те ... және ол ... ... химиялық реак-циялардыц жылу эффектісі реакцияға қатысатын жэне одан алы-натын ... ... жэне ... ... да арадағы сатылай жүретін химиялық реакцияларға тәуелсіз, яғни ... ... ... ... әдісіне де байланысты емес.
Реакциялардағы жылу қосындысының тұрақтылығы туралы заңды 1836 -- 1840 жылдарда жүргізген нақтылы тәжірибелері нәтижесінде ... ... ... Г. И. Гесс ... ... ... үш ... алғашқы екеуі орындалғанда бұл заңды термодинамикадағы бірінші заңның сал-дары ретінде қарастыруға болады.
Заттардың жылу эффектілерін, басқа да термодинамикалык функцияларды өзара салыстыру үшін ... ... күйі ... ... ... ... және сұйық заттардын стандарт-ты күйі ретінде өзін қоршаған ортаның қысымы 1 атм. болған ... ... Ал, ... үшін ... күй деп ... 1 атм. қысымдағы идеал газдың күйі қабылданады. Кейбір жағ-дайларда бұл күй нақты газ күйінен өзгеше ... ... ... су ... стандартты күйі гипотетикалық болып есеп-теледі, өйткені осы 25°С-де қаныққан будың қысымы 0,0312 атм. және оыы осы ... ... бір ... жеткізу мүмкін емес.
Бұған басты себеп, реакция әтижесінде алынған қосылыстар мен реакцияға ... ... ішкі ... ... бар. Мүны ... аңызы термодинамикалық есептеулер үшін зор және ол молекуалардағы жекелеген химиялық байланыстардың күшін бағалап, нергиясын зерттеу, олардың сандык, ... табу үшін ... ... ... ... ішкі энергияның өзгеруі, жалпы бар-ық процестердегі секілді, жылуды сідіру немесе ... ... сәне ... ... ... атқарылуы сияқты құбылыс-армен тығыз байланыста өтеді. Әдетте, мұндағы жұмыс өте аз олады. Ал, ... ... ... ... болатын жылу ермодинамиканың термохимия (жылу химиясы) деп аталатын арауында қарастырылады. Енді химиялық реакциялардың жылу ... ... ... ... ... жазудын екі әдісі бар және оларға сәйкес белгілеудің де екі түрі белгілі. Біз мұнан ... ... түр ... ... қолданамыз. Бұрын да айтылғандай систе-ма жылуДы өзіне ... онда жылу оң ... ... оқулықтар мен қүралдарда "термохимиялық" деп аталатын түр қолданылады және ондағы пікірге сәйкес системадан жылу бөлін-се, ол оң делінеді. Бұл түрдегі ... ... ... ... ... (г)=6СО2 + ЗН2О (с) +780,98 ккал.
Термодинамикалық жүйеде химиялык реакция теңдеуіне ... ... және одан ... ... ішкі ... ... ... айырмасының шамасы тіркелш жазы-лады:
С6Н6 (с)+7,5О2 (г)=6СО2 + ЗН2О (с); Q = H°298 = +780,98 ... ... (қ) -- ... (кр) -- кристалды, (с) -- сұйық, (г) -- газ деген ... ... ... күйі ... ... системадағы заттардың қысымы, концентра -циясы қосымша белгіленеді. Сол сияқты химиялық реакциялардың жылу эффектілерін сипаттағанда, ішкі энергиядан гөрі энтальпия мөлшері жиірек ... ... ... ... ... өте зор. Оның көмегімен әлі белгісіз, бірақ есептеу үшін не ... ... ... ... ... жылу ... есептеуге болады. Бұл жағдайда есептейтін реакцияларға жанама, қосым-ша, бірақ жылу зффектілері белгілі реакциялар пайдаланылады. Айталық, С + 0,5О2 = СО және С + СО2 = 2СО ... ... мен ... ... мен ... аса қиын ... жылу эффектілерін есептеу керек болсын, оны анықтау үшін белгілі деректерді қосымша ретінде пайдаланамыз. ... ... ... ... ... ... Бұл процесте газ көлемi өзгермейдi: V = const. Газдың iшкi энергиясының өзгерiсi оған берiлген жылу мөлшерiне тең: ΔU = Q. Егер газ ... , онда Q > 0 және ΔU > 0 - iшкi ... ... ... суытқан кезде: Q < 0 және ΔU < 0, оның iшкi энергиясы азаяды.
Изотермалық процесс. Изотермалық процесс кезiнде газдың температурасы ... ... (Т = const) және оның iшкi ... ... Газға берiлген барлық жылу мөлшерi пайдалы жұмыс атқаруға жұмсалады: Q = А′. Газ ... жылу ... (Q > 0) ... ... ол оң жұмыс атқарады (А′ > 0). Керiсiнше, егер газ қоршаған ортаға жылу берсе, онда оның атқарған ... ... ... ... ... ... ... процесс кезiндегi газға берiлген жылу мөлшерi оның iшкi энергиясының бiрге өзгеруiне және қысым тұрақты ... ... P = const ... ... ... ... процесс. Қоршаған ортамен жылу алмасуы болмайтын жағдайда ... ... ... адиабаталық процесс деп аталады.
Адиабаталық процесс кезiнде Q = 0 және жүйенiң iшкi ... ... ... атқару арқылы ғана жүредi: ΔU= А. ΔU= А теңдiгi белгiлi қорытынды жасауға мүмкiндiк бередi. Егер жүйеде оң ... ... ... газ ... ... онда оның iшкi ... ұлғаяды және температурасы өседi. Керiсiнше , газ ұлғайған кезде, ол өзi оң ... ... (Аұ > 0). Оның iшкi ... ... да, газ суиды.
Егер цилиндр түбiне эфирге батырылған мақтаны салып, дереу поршендi ... онда ... эфир буы ... Бұл ... ... двигателiнiң жұмыс iстеу принципiнiң негiзiне алынған.
3.5-сурет
Бұл жерде цилиндрге жанармай ... ... ... ... ауа сорылады. Сығылу тактының соңында арнайы форсунка арқылы сұйық отын - солярка шашыратылады. Осы сәтте ... ауа ... ... ... тiптен жанармай тұтанады. Күн көзiнiң әсерiнен жылыған ауа, жоғары көтерiледi де, ... ... ... ... ... ... тез ... ұлғайып-таралады. Бұл ауаның ұлғайып-таралуы оның салқындауына әкелiп соғады. Осының ... су ... ... да, ... ... болады (3.5 - сурет).
Қез келген тағамның анық химиялық құрамын, дәл формуласын көрсету мүмкін емес. Әйтсе де, олардың организмде ... ... жылу ... яғни термодинамиканың бірінші заңына құрамдас болып енетін термохимия немесе Гесс заңын пай-даланып, әлгі тағамдардың калориясын есептеуге, ... ... ... ... есептеулер организмде болатын құбылыс жайлы толық және нақтылы дерек бермейді, өйткені тағамдар организмде тотыққанда, кәдімгі химиялық реакция кезіндегідей ... ... ... қышқыл газы, су және азот бере бермейді, Организмдегі тағам көбіне жартылай ... ... ... ... ... түзеді.
Бiр атомды идеал газдың iшкi энергиясы, молекулаларының өзара әсерлесуiнiң потенциалдық энергиясы ... тең ... ... ... ... ... Тек газ температурасының өзгеруiнiң есебiнен ғана газдың энергиясы өзгередi. Нақты газдар және сұйықтар үшiн молекулалардың орташа потенциалдық энергиясы нөлден ... ... ол ... ... салыстырғанда өте аз, ал сұйықтар мен қатты денелер үшiн кинетикалық энергиямен шамалас ... ... ... ... ... iшкi ... потенциалдық энергия сияқты қозғалмалы ортаның көлемiне, температурасына ... ...

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 9 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 200 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Биологиялық жүйелердегі процестерді анализдеуде термодинамиканың 1-2 заңдарын қолдану13 бет
Ерітіндінің алынуының термодинамикалық және молекулалы– кинетикалық жағдайы12 бет
Идеал газ және оның заңдары. Термодинамикалық процесстер13 бет
Көмірді гидрогендеу процесінің термодинамикалық, кинетикалық сипаттамалары36 бет
Негізгі термодинамикалық жүйелер18 бет
Негізгі түсініктер және термодинамиканың бастапқы ережелері12 бет
Термодинамика жайлы7 бет
Термодинамика заңдары сұрақ-жауап түрінде (20 сұрақ)93 бет
Термодинамика – биофизикалық ілім8 бет
Термодинамикалық потенциалдар.Химиялық процесстердің өздігінен жүруінің критериі13 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь