Термодинамика

Жоспар

1.1 Термодинамиканың жалпы сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2 Термодинамиканың бірінші заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.3 Термохимия. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.4 Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану ... ...

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 10 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
Негізгі бөлім
1.1 Термодинамиканың жалпы сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
1.2 Термодинамиканың бірінші заңы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3 Термохимия. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .

1.4 Термодинамиканың бiрiншi заңын изопроцестерге қолдану ... ...

Қорытынды ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...

Термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар.
Термодинамика денелер энергиясыньщ бір-біріне жылу мен жұмыс түрінде өзгеруін, айналуын зерттейді. Қоршаған ортадағы энергияның осылай алмасуы термодинамикада сандық сипаттама ретінде қарастырылады. Жылу, электрон, атом, молекула сияқты бөлшектердің ретсіз қозғалысын, яғни олардың кинетикалық энергиясының жылу түріндегі энергиямен алмасуын, ал жұмыс -- сол бөлшектердің реттелген қозғалысын кинетикалық энергия түрінде сипаттайды.
Термодинамика негізінен термодинамиканың бірінші және екінші заңдары деп аталатын екі заңдылыққа сүйенеді. Олардың екеуі де өмірдегі, өндірістегі тәжірибелерді жинақтап, қорытып, тұжырымдаудан пайда болған. Термодинамика мынадай тараулардан тұрады: энергияның бір түрден екіншіге түрленуіндегі жалпы заңдылықты зерттейтін жалпы немесе физикалық термоди-намика, жылу машиналарындағы жылу мен механикалық жұмыстың өзара айналуын, яғни жылудын, жұмысқа, жұмыстьщ жылуға ауысуын қарастыратын техникалық термодинамика, химиялық ре-акция, еру, кристалдану, адсорбция сияқты процестердегі энергия түрлерінің өзара алмасуын, айналуын анықтап, есептейтін химиялық термодинамика. Сол сияқты, химиялық термодинамика тек химиялық және басқа да энергиялардағы ара қатынасты зерттеп қана қоймай, белгілі жағдайдағы химиялық процестердің мүмкіндігі мен өздігінен жүру шегін айқындайды. Ендеше, химиялық термодинамика химиялық өндіріс пен технологиялык процестер негізі болып саналатын физикалық-химиялық құбылыстарды нақты түсініп, сауатты есептеп, ұтымды басқаруға көмектеседі.
Термодинамикалық әдістегі есептеулерді қолдану өндірістің барлық салаларына өз ықпалын тигізіп, оларды жаңа сатыға кө-терді. Ал, қазіргі кезде термодинамикалық әдіс металлургиялық процестерде, пластикалық масса (пластмасса), тыңайтқыш, химиялық талшық өндірісінде, отынды химиялық әдіспен өңдеуде кеңінен қолданылуда. Әсіресе, соңғы жылдары биологиялық термодинамиканың шапшаң дамуына байланысты, өсімдік пен жануар организмдеріндегі биохимиялық процестерге де термодинами-калық есептеу әдістері қолданылуда.
Термодинамиканын алғашқы бағыты табиғатта кездесетін қүбылыстарды жай ғана баяндаудан басталып, жылу мен энергия түрлері арасындағы қатынасты сипаттап қана қоймай, оны есептеуді игерді. Термодинамика математика, физика, химия сияқты түбегейлі ғылым салаларымен тығыз байланыста бірін-бірі толықтыра келіп, ішкі энергияның айналуын анықтап, бағытын, мүмкіндігін көрсетеді.

Термодинамиканың жалпы сипаттамасы
Термодинамика классикалық және статистикалық болып та бөлінеді. Классикалық (дәстүрлі) термодинамика жекеленген атом, молекула сияқты бөлшектерді емес, бу машиналарының, іштен жанатын двигательдердің жүмыс істеу ерекшеліктерін, сұйықты қайнатып айдау, кристалдану, электролиз сияқты микроскопиялық жүйелерді зерттейді. Ал статистикалық термодинамика кейін пайда болса да, термодинамика ілімін едәуір дамытып, жаңа сатыға көтерді. Статистикалық термодинамика жекеленген атом, молекула секілді бөлшектерді қарастырады, олардын, біріккен сипаты мен қасиеттерін айқындайды. Термодинамиканың бүл екі саласын білу болашақ химик, биолог, технологтардың кәсіби ма-мандықтарының деңгейін жаңа сапаға көтереді.
Термодинамиканы кейде энергетика деп те атайды. Ол зерттеуші колындағы аса қуатты кару, таптырмас әдіс болса да, бәрін шеше бермейді. Оның көмегімен белгілі процесс кезінде алынатын барынша тиімді, мейлінше пайдалы жұмысты болжап айтуға, тепе-тендік күйді анықтауға, жоғары шығымды, жүріп жатқан реакция үшш тиімді температураны, қысымды, еріткіш ортаны, т. с. с. білуге болады. Сондай-ақ, термодинамика берілген реакцияның жүру, жүрмеуін, бағытын анықтайды. Бірақ осы реакция жүру үшін қанша уақыт қажет, ол қандай жолмен жүреді деген сауалдарға жауап бере алмайды.
Термодинамикалық система (көбіне тек система) дсп қоршағак ортадан бөлініп алынган денені немесе денелер тобын айтады. Ал системадан тыс қалғандарды қоршаған орта дейді. Системаның фазааралық не ойша бөлшген шекарасы болады. Осылайша бөлініп алынған системадағы молекулалар саны көп болу қажет. Егер системадағы молекула саны аз болса, оны термодинамика карастырмайды.
Системаның өзін қоршаған ортамен қатынасы энергияның ме-ханикалық, жылулық немесе басқа да түрлерімен және затпен алмасқан мезеттерде жүзеге асады. Егер осы айтылғандардьщ бірде-бірі жүзеге асгтаса, онда мүндай системаны оқшауланған система дейді. Ал система мен оны қоршаған орта арасындағы қатынас энергия түрлері арқылы жүзеге асып, онда зат катынаспаса (алмаспаса), системаны жабық, кейде тұйықталған деп атайды. Зат салынған жабық ыдыс, газы бар баллон және баскалар жабық системаларга мысал болады. Системадан шығатын зат та, энергия түрлері де оны қоршаған ортаға жетіп алмасса және бұл қубылыс кері бағытта да жүретін болса, оларды ашық система дейді. Өсімдіктер мен жануарлар дүниесі ашық системаға айқын мысал. Мұндағы система -- өсімдік, жануар (тірі организм), оны қоршаған орта -- атмосфера (ауа), қатынастырушы зат -- қоректік заттар, энергия -- химиялық реакциялар кезінде бөлінетін жылу, заттардың тотығуы.
Системаның күйі көлем, қысым, температура, масса, химиялық құрам сияқты параметрлермен және химиялық қасиеттердің жиынтығымен сипатталады. Мұнымен қатар система күйін көрсететін бірнеше теңдеулер де бар. Система күйін анықтау үшін көрсетілген өлшемдердің бәрін білу шарт емес, өйткені олар теңдеу құра-мына енгендіктен, бірін-бірі толықтырады және өзара байланысты болады. Система күйін анықтау үшін таңдалып алынған бірнеше тәуелсіз ауыспалы шамадағы қасиет көрсеткішін күй параметрле-рі (өлшемі) дейді. Оларды белгілі бір жағдайда өтетін процеске орай таңдайды. Мәселен, газ күйін сипаттау үшін оның қысымы, көлемі және температурасы сияқты үш өлшемнің екеуін алсақ жеткілікті, себебі қалғаны осыларға әр уақытта да тәуелді болады.
Күй параметрлерін экстенсивтік және интенсивтік деп бөледі. Экстенсивтік параметрлер мысалы, көлем, масса системадағы заттың санына пропорционалды. Ал интенсивтік параметрлер мәселен, температура, қысым, тұтқырлық, концентрация заттың санына (мөлшеріне) тәуелді емес. 1-таблицада энергиянын интенсивтік параметрлермен байланысы көрсетілген. Бұған зер салып қарасақ, энергиянын параметрлермен табиғи байланысын көріп, көптеген коэффициенттерді пайдаланып, энергияның бір түрі басқа түрге қалай ауысатынын және олардың өлшем бірліктерінің де қалай өзгеретінін, ішкі байланысын байқаймыз. Интенсивтік не экстенсивтік параметрлерді интенсивтік фактор және экстенсивтік (сыйымдылық) фактор деп те атайды. Энергияның әр түрлі мәнінде тұрған интенсивтік немесе экстенсивтік параметрлердің орнын ауыстыруға болатыны сияқты, жекеленген параметрлерді (интенсивтік не экстенсивтік (сыйымдылық) фактор болсын) осындағы басқа параметрлермен ауыстыруға болмайды.
Система күйіндегі параметрлердің кез келген өзгерісі процесс деп аталады. Оқулықта жиі кездесетін процестердің кейбір түрлері мыналар:
1. Изотермалық процесс (T = сопst). 2.Изобаралық процесс (р = сопst)
3. Изохоралық процесс (V=сопst)
4. Адиабаталық процесс (Q = 0)
5. Изобара-изотермалық процесс (р = сопst T=сопst )
6. Изохора-изотермалық процесс (V = сопst T=сопst).
Система күйінің біраз параметрлері процесс нәтижесінде өзгеріп, соңында өздерінің бастапқы мәнше қайта оралса, онда мұндай процестерді тұйық процестер деп атайды.
Егер системада энергия немесе зат алмасу болмаса және онын, қасиеті уақыт өткен сайын өзгермесе, онда мұндай системаның күйін күй теңдігі дейді. Әйтсе де, ортадан тепкіш күштің, электр-лік және басқа сыртқы әсер ету күштерінің өрісіндегі системаның тепе-теңдік кезіндегі интенсивті қасиеттері бір нүктеден екінші нүктеге ауыса алады, яғни өзгереді, бұл өзгерістерді ескермеуге де болады. Системаның тепе-теңдік күйін уақыт өткен сайын қасиеті өзгеріссіз қалатын тұрақты күйден ажырата білу қажет.

Термодинамиканың бірінші заңы.
Термодинамиканың бірінші заңы (кейде оны термодинамиканың бірінші бастамасы дейді) негізінен энергияның сақталу және оның жылу процестеріне түр-лену (айналу) заңы болып есептеледі. Демек, ол жылу мен жұ-мыстың өзгеруіне байланысты. Ал, энергияның сақталу заңы ғы-лымға көптен белгілі. Өйткені табиғаттың осы заңдылығы макросистемалардағы процестерге де, молекула саны аз қатынаса-тын өте кішкене системаларға да қолданылады. Ол, әуелі механи-кадағы жылу мен жүмыс арасындағы қатынастарды зерттеп, анықтау кезінде қалыптасып, бертін магниттік және электрлік энергиялардың байланысын түсіндіру үшін электрлік теорияда қолданылды. Осы айтылған екі жағдайда да жылу алмасу қарас-тырылмай, тек энергияның бір формадан екінші формаға ауысуы ғана алынған.
Макроскопиялық системалардағы энергияның өзгеруі тәжірибе көрсетіп отырғандай жылу алмасу формасында байқалады және сан түрлі жұмыс түрінде кездеседі. Көптеген әдістер арқылы бір күйден екінші күйге ауысқан жылу мен жұмыстың алгебралык. қосындысы өздерінін, тұрақты мәнін сактайды, ал процестерде ол нөлге тең. Жүргізілетін тәжірибелер нәтижесінен, термодинамика-ның бірінші заңы сипаттауды, дәлелдеуді керек етпейтін жорамал (постулат) екенін көреміз. Осыған сүйеніп системадағы ішкі энергияның қосындысы тек система күйіне ғана тәуелді функция екенін аламыз. Мысалы, жабық системаға белгілі мелшердегі жылу (Q) жібеірілді делік. Бүл жылу жалпы жағдайдағы системаның Ішкі энергиясын (U) көбейтуге және сол системанын, істеген жұмысына А кетеді. Демек, термодинамиканың бірінші занын былай тұжырымдауга болады .
Кез еелген процестердігі системаның ішқі энергия өсімшесі, осы системаға берілген жылу мөлшерінен система аткарған жұмысты азайтканға тен:
U=Q-A (1)
Бұдан ішкі энергияның өзгеруі процестерді қалай, қандай жолмен жүргізгенге байланысты емес, системаның бастапқы және соңғы күйіне тәуелді екенін көреміз. Бұл, ішкі энергияның система күйінің функциясы екенін дәлелдейді. Егер функцияның мәні күй параметріне ғана байланысты болып, процестің бұрынғы күйімен анықталмаса, онда ол функцияны күй параметріне функциялы деп те айтады. Жылу мен жұмыс мұндай қасиет көрсетпейді, олар система күйінің функциясы емес және процестердщ қалай, қандай жолмен жүргізілгеніне тәуелді. Осы айтылғандарды нақтылай түсу үшін, термодинамиканьщ бірінші заңының дифференциалдық түрін математикалық өрнекпен көрсетейік:
dU=bQ-bA (2)
(1) және (2) теңдеулер -- термодинамиканың бірінші заңының аналитикалық мәні. Оларды өткен ғасырдың ортасында, бір-бірінен тәуелсіз әуелі Р. Майер, сосын Д. Джоуль ашқан. Алғашында бұл теңдеулер тек механикалық жұмыстарды сипаттауға ғана қолданылған. Бертін келе Г. Гельмгольц оларды жалпы түрге ауыстырды. Бұл теңдеулердегі А кез келген жұмыс түрін көрсетеді. Ал, жалпы жұмыс мөлшері системаға әсер еткен күштердің ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.