Негізгі термодинамикалық жүйелер

I. Кіріспе
II. Негізгі бөлім
а. Термодинамика түсінігі
б. Көлем өзгерген кезде атқарылатын жүмыс
в. Ішкі энергия және энергияның бірдей таралу принципі
г. Идеал газдардың жылусыйымдылығының классикалық
теориясы
д. Газдың адиабаттық үлғаюы
е. Молекула.кинетикалық теорияның негіздері
ж. Химиялық термодинамика
III. Қорытынды
Термодинамикалық жүйе - бір-бірімен жэне сырткы ортамен энергия жэне зат алмаса алатын макроскопиялык денелер мен өрістердің жиынтығы
Термодинамикалық жүйенің жұмысы - термодинамикалык жүйе жағынан сыртқы денеге әсер етуші күштің жүмысы; жүйеден сырткы денеге берілген немесе одан алынған энергияға тең деп шамаланады.
Температура тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изотермиялық процесс деп атайды. Бұл процесс Бойль - Мариотт заңмен жазылады:
PV = const
Газ температурасын тұрақты ұстау үшiн, оның температурасын өзгертпейтiндей етiп жылуалмасып тұратын жүйе – термостат қажет. Әйтпесе, газ сығылғанда немесе созылғанда оның температурасының өзгерiсi елеулi.Изотермиялық процестiң (P,V) жазықтығындағы графигi, мзотерма деп аталатын, гиперболаны бередi


Қысым тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изобаралық процесс деп атайды. Егер ыдыста газ қысымы тұрақты болуы үшiн, оның қабырғалары жылжымалы (қозғалмалы) болуы керек. Изобаралық процестiң (V,Т) жазықтығындағы графигi, мзобара деп аталатын, түзу сызықты бередi.


Көлем тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изохоралық процесс деп атайды. Егер газ герметикалық ыдыста болса, онда газ көлемi тұрақты болады. Изохоралық процестiң (P,T) жазықтығындағы графигi, мзохора деп аталатын, түзу сызықты бередi (1.12 - сурет).
Температуралары түрліше денелер бір-бірлерімен жанасқан кезде белгілі бір уақытган кейін олардың температураларыиың теңесетіндігін білеміз, осы кезде денелер жылулық тепе-теңдікте тұр дейді. Күнделікті өмір де, қойылған сансыз көп тәжірибелер де былай деген қорытындыға әкеледі:
Егер екі жүйе үшінші жүйемен жылулық тепе-теқдік күйде болатын болса, онда олар бір-бірлерімен жылулык тепе-теңдік күйде болады. Бүл постулатгы кейде термодинамиканьщ нөлдік бастамасы деп те атайды. Мұны бұлай атауға себеп болған термодинамиканың екі ұлы заңдары (басгамалары) аталып болғаннан кейін барып қана ғалымдардың осы постулаттаң көш басында болуы кажет екендігіне көз жеткізгендігінде болып отыр.
Сонынен, денелердің жылулық тепе-теңдіктегі куйге өтуі кезінде одардың арасында жылу (энергия) алмасу процесі өтеді.
Біз жылу дегеніміздің энергияның бір денеден екінші денеге олардың температураларының арасындағы айырымының арқасында берілу төсілі екендігіне кез жеткіздік. Бұлай қарағанда жылу жүмысқа өте ұқсас; механика бөлімінде біз жұмыстың энергияны бір денеден екінші денеге берудің механикалық төсілі екендігін көрдік. Жүмыстың бүл анықтамасын біз энергияны берудің жылудан басқа барлық түрлеріне таратамыз. Баскаша айтқанда, жүмыс дегеніміз энергияның температуралар айырымына тәуелсіз кезкелген берілу тәсілі.
Термодинамика энергияның жүмыс немесе жылу түрінде берілетін процестерімен істес болады. Біз көбіне нақты бір жүйені алып, сол жүйеге немесе сол жүйеден энергияның берілуін қарастырамыз.
        
        әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық университеті Биология және Биотехнология факультеті
56441693Реферат
00 ... ... ... жүйелер
Орындаған: Сансызбаев Қасым
Қабылдаған: Құлбаева Маржан
2012 жыл
Жоспары:
* Кіріспе
* Негізгі бөлім
а. Термодинамика түсінігі
б. Көлем өзгерген кезде атқарылатын жүмыс
в. Ішкі ... және ... ... ... ... Идеал газдардың жылусыйымдылығының классикалық
теориясы
д. Газдың ... ... ... ... ...
ж. ... термодинамика
III. Қорытынды
Термодинамикалық жүйе - бір-бірімен жэне сырткы ортамен энергия жэне зат алмаса ... ... ... мен ... ... жүйенің жұмысы - термодинамикалык жүйе жағынан сыртқы денеге әсер етуші күштің жүмысы; жүйеден сырткы денеге берілген немесе одан ... ... тең деп ... ... ... ... термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изотермиялық процесс деп атайды. Бұл процесс Бойль - Мариотт заңмен жазылады:
PV = const ... ... ... ұстау үшiн, оның температурасын өзгертпейтiндей етiп жылуалмасып тұратын жүйе - термостат қажет. ... газ ... ... ... оның температурасының өзгерiсi елеулi.Изотермиялық процестiң (P,V) жазықтығындағы графигi, мзотерма деп аталатын, ... ... ... ... ... ... термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн изобаралық процесс деп атайды. Егер ыдыста газ қысымы тұрақты болуы үшiн, оның қабырғалары ... ... ... ... ... процестiң (V,Т) жазықтығындағы графигi, мзобара деп аталатын, түзу ... ... (1.11 - ...
1.12-сурет
Көлем тұрақты болған кезде термодинамикалық жүйе күйiнiң өзгеру процесiн ... ... деп ... Егер газ ... ыдыста болса, онда газ көлемi тұрақты болады. Изохоралық процестiң (P,T) жазықтығындағы ... ... деп ... түзу сызықты бередi (1.12 - сурет).
Температуралары түрліше денелер бір-бірлерімен жанасқан кезде ... бір ... ... ... ... ... ... осы кезде денелер жылулық тепе-теңдікте тұр дейді. Күнделікті өмір де, қойылған сансыз көп тәжірибелер де былай деген қорытындыға әкеледі:
Егер екі жүйе ... ... ... тепе-теқдік күйде болатын болса, онда олар бір-бірлерімен жылулык тепе-теңдік күйде болады. Бүл постулатгы кейде термодинамиканьщ нөлдік бастамасы деп те ... Мұны ... ... себеп болған термодинамиканың екі ұлы заңдары (басгамалары) аталып болғаннан ... ... қана ... осы ... көш ... болуы кажет екендігіне көз жеткізгендігінде болып отыр.
Сонынен, ... ... ... куйге өтуі кезінде одардың арасында жылу (энергия) алмасу процесі өтеді.
Біз жылу дегеніміздің энергияның бір денеден екінші денеге олардың температураларының арасындағы ... ... ... төсілі екендігіне кез жеткіздік. Бұлай қарағанда жылу жүмысқа өте ұқсас; механика бөлімінде біз жұмыстың энергияны бір денеден ... ... ... ... төсілі екендігін көрдік. Жүмыстың бүл анықтамасын біз ... ... ... ... ... ... ... Баскаша айтқанда, жүмыс дегеніміз энергияның температуралар айырымына тәуелсіз ... ... ... ... ... ... жылу түрінде берілетін процестерімен істес болады. Біз көбіне нақты бір жүйені ... сол ... ... сол ... ... ... қарастырамыз.
Термодинамикалық жүйелердің бірнеше түрлерін қарастыруға болады. Тұйықталган жүйе -- бұл массасы өзгеріссіз қалатын жүйе, Тұйық-талмағаи немесе ашық жүйе ~ бул ... ... ... немесе массасы кеміп отыратын жүйе. Көп жағдайларда физикада ... ... ... ... ... ... жүйелер ашык болады, оларға осімдіктерді, жан-жануарларды жатқызуға болады, олар ... ... зат ... ... ... ... жөне т.б,). Егер жүйенің шекаралары арқылы энергия ешбір түрде берілмейтін ... онда жүйе ... ... ... деп, керісінше жағдайда оқшауланбаган деп аталады.
Жұмыс пен жылу ... ... үшін ... Белгілі күйдегі жүйенің белгілі жылу мөлшері немесе жұмысы болмайды. Жүйеге жұмыс атқарылған кезде (мысалы газ ... ... ... жылу ... ... одан жылу ... ... онда жүйенің күйі өзгереді. Сөйтіп, жүмыс пен жылу жүйені бір күйден екінші күйге ... ... ... ... ... ... олар қысым, көлем, температура жөне масса тәрізді ... ... ... бола алмайды.
Көлем өзгерген кезде атқарылатын жүмыс
Енді жүмысты ең қарапайым жөне ең көп кездесетін термодинамикалық процесс - ... ... ... ... ... немесе сығылуы кезінде атқарылатын жүмысты есептеуден бастайық. Газдың қайсы-бір мөлшері жылжымалы поршенмен жабылған ци-линдр түріндегі ... ... ... ... Әрқашан ең алдымен қарастырылып отырған системамыздың не екендігіне ... ... ... ... Біздің жағдайымызда система ретінде газды алып отырмыз: демек, ыдыстың ... жөне ... ... ... ... Енді ... ... (статикалық ) үлғаюы кезінде атқарылатын жүмысты есептеп ... ... деп біз өте баяу ... ... - идеал жағдайда шексІз аз жылдамдық-пен өтетІн процесті ... бүл -- ... ... ... ... тепе-тенді күйлер тізбегін өтсді дегенді білдіреді. Осы ... ... р ... мен Т ... ... мезетте анықтауға болады. Поршеннің астындағы газ үлғаиып күш ... ... р - ... ... дың ... ал 5 поршенңщ ауданы. Газдың поршенді шексіз аз қашықтыққа жылжытқан ... ... ... ... ... ... ... біз бүл жерде көлемнің шексІз аз үлғаюының
Егер газ сығылған болса, онда сіі векторы газы бар ыдыстың ішіне қарай ... ... ... болар еді, яғни ^у < 0 болар еді. Бүл жағдайда поршеңді орын жылжыту бойынша атқарылған жүмыс теріс болып, бүл дегеніміз ... ... ... дегенді білдірген болар еді. Көлемнің Ғ, мәннен уг мәнге дейінгі аральтқта шекті озгерІсі кезінде газдың аткдрған жүмысы;(2.2)
(2.1) және (2.2) ... ... ... өзгерістері кезінде, егер бүл озгерістер квазистатикалык болатын болса, газдың сүйықтың немесе ... ... ... ... ... (2.2) ... интегралдау үшін про-цесс кезінде қысымның қалай езге-ретіндігін білу керек, ал бүл процестің түріне тәуелді болады. ... ... ... ... мөлшерІ беріліп, оның көлемін V, -ден У2-ге дейін бастапқы және ақырғы температура бірдей болатындай етіп, яғни Т{ = Т2 ... ... ... ... Мүны іске ... үшін ... ... түрде түрақты температура кезінде үлғаюға мүмкіндік беруіміз ... ... ... ... деп ... Бүл процесті рУ диаграммадағы I және 2 нүктелер арасындағы қисық түрінде өрнектеуге болады. Осы ... ... ... жүмыс, (2.2) өрнекке сай, рУ диаграммадағы процесс қисығы мен V осінің арасындағы ауданға тең ... (2.2) ... оң ... ... ... газ үшін оның ... ... пайдалана отырып есептеп шығаруға болады. Сонда атқарылған А жұмыс мына түрде жазылады
Енді I күйден 2 күйге ... ... ... ... .Бүл үшін ... ... көлемін өзгертпей, оның қысымын Р,-ден Р2-ге дейін төмендетіп содан кейін газғатүрақты р2 ... ... V ... V2 ... ... ұлғаюға мүмкіндік береміз .Бірінші аЬ учаскеде газ жүмыс атқармайды, себебі колем өзгеріссіз қалады: ... ... ... жүмысы тағы да диаграммада аһс процесс қисығы мен V өсімен шектелген ауданға тең болады. Идеал газдын, кұй теңдеуін ... ... ... де ... ... ... нәтижелерді салыстыра отырып, мынандай қорытындыға келеміз: система бір күйден екіншІ күйге еткен кезде атқарылатын жүмыс тек бастапқы және ақырғы күйлерге ғана ... ... ... ... ... де ... ... өтілген "жолдың" түріне де) тәуелді болады.
Бүл- жүмысты ... озше ғана тән ... деп ... ... тағы да дәлелдейді. Жылу жайлы да дөл осыны айтуға болады:
Система бір күйден екінші күйге өткен кезде алынатын немесе ... жылу тек ... жэне ... ... ғана ... ... қатар процестің түріне де (немесе жүріп өтілген "жолдың" түріне де) тәуелді болады.
Ішкі энергия және ... ... ... ... ... ішкі ... тек қана ... тәуелді болады:
V = bТ, (2.6)
мүндағы Ь- пропорционалдық коэффициентІ, ол температураның ... кең ... ... ... ... энергияда газдың алатын көлеміне төуелділіктің жоқтығы идеал газ нолекулаларының басым уақытын бір-бірімен озара өрекеттеспей өткізе-тіндігін көрсетеді.
Денснің температурасын бір ... ... үшін оған ... жылу ... тсң шама дененің жылу сыйымдылығы деп аталады.
Егер денеге берілген жылу молшері оның гемпературасын ΔТ шамасына ар ттыратын болса, онда ... ... жылу ... шама ... бөлінген джоулдермен өлшенеді (Дж/К)
Молдік жылусиымдылық деп аталатын заттың молінің жылу ... біз ... С ... ... ... С ... ... массасының жылу сыйымдылығы меишікті жылу сыйым-дылық деп аталады. Оны ... с ... ... және оиың ... ... ... ғана заттың молдік және меншікті жылу сыйымдылықтарының ара-сында мынандай қатынас ... ... ... ... ... ... қандай жағдайларда қьгздыры-лғанына тәуелді.
Тұрақты көлем кезіндегі жылу сыйымдылық (Су ). Егер дене түрақты көлем ... ... ... дене сырт ... қатысты жүмыс атқармайды жөне ... ... V ... дегенді білдіреді. Идеал газ жағдайында V тек Т ... ғана ... ... (2.9) ернекті төмендегіше жазуға болады:
(молдік жылу сыйымдылықты алу үшін газдың бір молінің ішкі энергиясын алу ... жылу ... ... ... мен ... ... газдьің қандай процеске қатысатьшдығына күштірек тәуелді болады. Газ-дар үшін аса ... екі ... бар, олар - ... ... қысьш түрақты болып қалатын процесс.
Газдар үшін С,- молдік жылу сыйымдылықпен катар Ср жылу ... да ... ... ... ... у молін Д7* кельвинге қыздыруға қажетті жылу мөлшері былай жазылады:
Мүндағы молдік жылу сыйымдылықтар мен ... жылу ... ... ... ... - газдың молдік массасы.
Енді молекулалық-кинетикалық теорияны паидалана отырып, неліктен газдардың түрақты кысым кезінде өтетін процестері үшін жылу сыйымды-Аіқтың ... ... ... ... ... кезіндегі жылу сыйымды-яықтан артық болатындығын анықтайық. Идеал газды өуелі гүрақты келем кезінде, сосын түрақты кьісым кезінде баяу қыздырылады деп ... ... ... де ... бірдей АТ шамасына өзгеретін болсын делік. Түрақты көлем кезінде өтетін процесс кезінде ... ... ... ... ... ... бірінші бастамаҖына сай, системаға берілетінжылу мөлшері гүгелінен системаның ішкі энергиясын өзгертуге ... ... ... ... процесс кезінде система жүмыс та атқарады, язондықтан системаға берілген бр жылу молшері тек қана системаның ішкі ... ... ғана ... ... ... жүмыс атқаруға да шығындалады: Демек, бүл процесс кезінде бірінші процеске карағанда
Екі процесс кезінде де ішкі энергияның өзгерісі бірдей ... ... да ДГ ... системаға жылуды кобірек беру керек, сонда термодинамиканың біршші ба-^№амасы бойынша:
болады. Идеал газ үшін
сондықтан түрақты қысым ... ... ... үшін
. Осы өрнекті жоғарыдағы қатынасқа қойып, әрі (11.6) қатынасты пайдалансақ, онда ... ... ... ... идеал газдың бір молінің температурасын түрақты қысым кезінде бір келышнге көтерген кезде атқаратын жүмысы Я газ түрақтысына тең болады ... Бүл ... тек ... газ үшін ғана ... ... газ үшін белгілі мәні бар шама болып табылады. Бір атомдық газ үшш ол 5/3, екі ... газ үшін 7/5, ал уш ... газ үшін 4/3 жөне т. б. жөне ... ... көрсеткіші деп аталады. (2.14)бойынша
осыдан
Осы Су табылғанмәнінгаздыңкезкелгенмоліүшінжазылған(11.11)өрнегіне қойып,
деп жазуға болады. Егер ... ... ... онда ішкі ... тағы бір ... ... ... молекулалық-кинетикалық теориясын пайдаланып, бір атомдық газдың молдік жылу ... ... ... ... ... ... ... отетін процесті қарастырайық. Бүл кезде термодина-миканың бірінші бастамасы бойынша жүмыс атқарылмайтын болғандықтан, егер газға Җ) жылу мөлшері бегілген ... онда оның ішкі ... ... Бір атомдық идеал газдың II ішкі энергиясы барлық молекулалардың толық кинетикалық энергиясына тең болады жөне ... ... ... (2.6а) ... пайдаланатын болсақ, онда былай деп жазуға болады:
осыдан
Табылған мән тожірибе нөтижесіне өте жуык-
Екі атомдық ... екі ... ... және үш ... ... үш ... ... төрізді күрделірек газдардың өлшенілген жылу сыйымдылықтары молекуладағы атомдар саны артқан сайын артып оты-рады екен. ... ... - ішкі ... тек ... ... ... энергиясынан ғана емес, соны-мен қатар энергияның басқа түрлері-нен де түратындығы. Мысалға екі атомдық газды алайық. 2.5-суретте корсетілгендей, екі атом ... ... ... ... ... (екі атом ... да ... оске қатысты айналыс энергияға онша үлес қоса алмайды, себебі молекуланың осы өске қатысты анықталған инерция моменті мардымсыз аз). Сонымен, молекуланың ... ... ... ... ... айналмалы қозғалыс ки-нетикалық энергиясы да болады. Бүл жағдайда еркіндік дәрежелері түсінігін енгізген қолайлы. Біздің жағдайымызда еркіндік ... саны деп ... ... ... ... ... ... түсінетін боламыз. Мысалы, бір атомдық газдың үш еркіндік дөрежелері бар дейді, себебі атом X, у жәнс Z, ... ... ... жылдамдықтарменқозғалаала-ды: осы остер бойымен қозғалыстар өзара тәуелсІз ... ... ... олардың кез келгенінің қозғалыс параметрі басқаларына тәуелсіз болады. Екі ... ... да бір ... ... ... ... ... кинетикалық энергиясымен байланысты болатын үш еркіндік дөреже-лері болады және сонымен қатар, айналмалы қозғалыс кинетикалык энерги-ясымен байланысты болатын тағы екі ... ... ... ... ... бес еркіндік дөрежесі шығады. Төжірибе көрсеткендей, екі атомдық газдың Су жылу ... бір ... ... жылу ... 5/3 бөлігіндёй болады, яғни жылу сыйымдылықтар қатынасы еркіндік дорежелері ... ... ... ... Осы дерек он тоғызыншы ғасыр физиктерін аса маңызды энергияның бірдей таралу принципі деген принципке жетектеді. Бұл принцип бойынша, энергия молекуланың ... ... ... бірдей таралады және әрбір еркіндік дәрежесіне ор аша есеппен энергия келеді. Сонда. біратомдык газдын молекүласының орташа энергиясы болу ... те, ал екі ... газ ... үшін болу керек. Демек, екі атомдық газдың ішкі ... ... ... ... Осы ... ... жылусыйымдылықтарға қатысты барлық шамаларды есептеп шығаруға болатын секілді еді. Бірақ, теменгі температуралар ... екі ... ... жылу ... бар ... болып шықты, яғни молекуланың тек үш қана еркіндік дөрежелері бар ... Ал өте ... ... кезінде жылу сиымдылық шамамен(7/2) болып шықты, яғни ... жеті ... ... бар секілді. Бүлардың барлығы былайша түсіндіріледі: өте төмен температуралар кезінде молекуланыц иегізінен тек ілгермелі цозгалыстың кинетикапық ... гана ... ... ... ... ... энергия жұмсалмайды, тек үш еркіндік дәрежесі ғана жүмыста болады. Ал аса ... ... ... ... бес еркіндік дорежелері де іске қосылады және қосымша екі еркіндік ... ... ... Осы қосымша екі еркіңдік дөрежелерін
түсіндіругеболады,яғни серіппемен жалғасқан атомдардьщ тербелістері ... ... ... . Бір ... дэрежесі тербелмелі қозғалыстан кинетикалық энергиясынан ту са, екінші еркіндікк ... - ... ... ... энергиясынан
Идеал газдардың жылусыйымдылығының классикалық теориясы
1. Жылу сыйымдылықтың классикалық теориясы атом-молекулалық жүйелерге классикалыц ньютон мехаиикасының заңдарын қолдануға болады деген ... ... Шын ... ... механиканын. атом-молекулалык жүйелерге қолданылуы шектеулі. Осы себептен де классикалық теория жылу ... ... ... ... шеше ... да, оны жалпыламырақ кванттық теориямен алмастыруға тура келді. Бірақ та кептеген жағдайларда классикалық ... ... ... алып келеді. Мүның себебі калссикалық теория дегеніміз кванттық теорияның шектік жуықталуы болып табылады, сондықтан оиың күші жететін белгілі өз аумағы бар. ... ... ... ... ... ... ... қорытындыларынан еш айырмашылығы жоқ деуге болады. Сондықтан классикалық теорияға тоқталамыз, ол кванттық теорияға қарағанда қарапайым. Осы ... ... ... ... ... ... ... олардың шешімін кванттық теорияның қалай беретінін жеңіл қабылдай аламыз.
Классикалық жүйелер үшін кинетикалық энергияның еркіндік ... ... тең ... ... ... Осы ... ... газ-дар мен қатты денелердІң жылусыйымдылығының классикалық теориясын түзуге болады. Газдардьтң жылу сыйымдылығынан бастаймыз. Жоғарыда идеал газдар үшін
болатындығын ... ... ... отырғанымыздай, у адиабатгық түрақты идеал газдың екі Ср жөне Су жылусыйымдылықтарын да бірмәнділікпен анықтайды . ... ... ... ... үшін тек / ... ... ғана тәжірибелік және теориялық мәндерін озара салыстырсақ жеткілікті .
Газдың ішкі энергиясы молекулалар мен атомдардың шгерілемелі, айнал-малы және ішкі ... ... ... және ... ... ... потенщіалдықэнергиясынан түрады. Молекулалық күштер ескерімсіз аз болатын идеал газдар үшін молекулалардың өзара әрекетгесу потенциалдық ... ... ... ... ... ... газдың моле-кулаларын материалдық нүктелер деп қарастыратын боламыз. Олар тек ілгер-мелі қозғалыстар ғана жасай алады. Газдың ішкі ... ... ... ... ... кинетикалық энергиясына айналады. Бір ато-
мға шаққандағы орташа кинетикалық энергия болады. Газдың бір ... ішкі ... үшін ... ЫА - ... ... ... ... көлем кезіндегі молдік жы-лусыйымдылықты табамыз:
және түрақты қысым кезінде
Адиабата корстекіші
Бір атомдық газдар үшін тәжірибелік мәндері ... ... ... үйлесімділік өте жақсы.тығы өзгеріссіз қалады дегенді білдіреді. Сонымен, тәуелсіз коорди-наттар саны бес болып шығады. Сөйтіп, біздің екі атомдық молекула-ның моделінің бес ... ... ... ... ... молекуланың конфигурациясын анықтайтын нақты координаттарды білуді қажет етпейді. ... ... ... ...
Газ
Т,К
У
н§
Не
Ке Аг
527 Г290
\93
292 [288
[98
1,666
1,660 1,673 1,64
1,65 1,69
кинетикалық энергиясын білсек болды. Есептеулер көрсеткендей, молекуланың орташа кинетикалық ... ... ... ... і - ... ... дәрежелер саны (екі атомдық молекула үшін і = 5 ). Екі атомдық газдың бір молінің ішкі ... ... ... ... ... ... атомдық газдардың жылу сыйымдылыгы.
Екі атомдық газдың мо-лекуласының моделі ретінде бір-бірімен нық байланысқан 1 жөне 2 екі ... ... ... Мұндай модель гантелді еске салады. Оның кеңістіктегі орнын ... үшін ... бес ... ... ... Шындығында да, бірінші материалдық нүктенің орнын оның
қатынасымен байланысты, бүл дегеніміз 1 және 2 нүктелердің ара қашық тікбүрыштық, координаттарымен, ал ... ... ... ... оның ... ... ... беруге болады. Бүл алты шама өзара төуелсіз емес, олар
деп табамыз. - ... ... екі ... ... үшін тәжірибелік у мөндері келтірІлген.
Көп атаидық газдардың жылусыпымдылыгы.
Егер молекуланы қатты дене деп қарастыратын болсақ, онда мүндай ... алты ... ... ... үш ... және үш айналмалы. Сондықтан көпатомдық газдар ... 292 К ... ... СН4 үшін у - 1,320, ал 8О2 үшін ү = 1,260 деп береді.
Газ
т,к
Ү
Н2
N2
О2
280
293
92
[293 |197 [92
1,407
1,393 1,419
1,398 1,411 ... і ... ... бар және оныи ... энергиясы кинетикалық болсын делік. Сонда:
Барлық молеі^лалардың ілгерілемелі қозғалысыньщ кинетакалық энергаясы
Молекула-кинетикалық теорияның негіздері
Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері Физиканың молекулалық физика және ... ... ... ... орасан көп молекулалар мен атомдарға байланысты денелерде жүретін макроскопиялық процестерді зерттейді. Бұл процестерді ... үшін екі әдіс ... ... ... және термодинамикалық. Бірінші әдіс молекулалық физиканың негізінде, ал екінші әдіс термодинамиканың ... ... ... ... - ... ... және ... барлық денелер үздіксіз хаосты (тәртіпсіз) қозғалатын молекулалардан тұратынына негізделген молекулалық-кинетикалық тұрғыдан ... ... ... ... ... өте көп ... ... нәтижесі болып табылады. Саны өте көп молекулалардың қозғалыс заңы статистикалық заңдылық болғандықтан статистикалық әдістің көмегімен зерттеледі. Бұл әдіс ... ... ... ... құрайтын бөлшектердің қасиеттерімен, олардың қозғалыс ерекшеліктерімен және осы бөлшектердің динамикалық сипаттамаларының ... ... ... энергия және т.б.) анықталатындығына негізделген. Мысалы, дененің температурасы оны құрайтын молекулалардың тәртіпсіз қозғалысының жылдамдығымен анықталады, бірақ кез-келген уақыт ... ... ... ... әр түрлі болғандықтан оны молекулалардың қозғалыс жылдамдығының орташа мәні арқылы өрнектеуге болады. Демек, денелердің макроскопиялық сипаттамаларының ... саны өте көп ... ғана ... ... ... бір ... ... туралы айтуға болмайды. Термодинамика - термодинамикалық тепе-теңдік күйдегі макро-скопиялық жүйелердің жалпы қасиеттерін және бір ... ... бір ... өту ... ... Бұл өзгерулердің негізінде жатқан микропроцестерді термодинамика қарастырмайды. Термодинамикалық әдістің статистикалық әдістен өзгешелігі осында. Термодинамика тәжірибе нәтижесінде тағайындалған заңдарға ... ... ... ... ... қолданылу аймағы кең, себебі физика мен химияда ... әдіс ... ... жоқ ... ... Екінші жағынан, термодинамикалық әдіс заттың микроскопиялық құрылысы, құбылыстың механизмі ... ... ... тек заттың макроскопиялық қасиеттері арасындағы байланысты орнатады. Молекулалық-кинетикалық теория және термодинамика зерттеу әдістерімен ерекшелене отырып, ... ... ... ... жүйе - ... әсерлесуші, әрі өзара ғана емес басқа денелермен де (сыртқы ортамен) әсерлесуші және энергия алмасушы макроскопиялық денелердің жиынтығы. ... ... ... - термодинамикалық жүйенің күйін анықтау болып табылады. Жүйенің күйі ... ... (күй ... ... ... ... (күй параметрлері) деп термодинамикалық жүйенің қасиеттерін сипаттайтын физикалық шамалардың жиынтығын айтады. Күй параметрлері ретінде температура, ... және ... ... қарастырылады. Температура - термодинамикада ғана емес, жалпы физикада маңызды ролі бар негізгі түсініктердің бірі. Температура - ... ... ... ... ... ... ... шама. Қазіргі уақытта екі температуралық шкала қолданылады: термодинамикалық - Кельвин ... (К) және ... ... - ... ... (°С) бойынша. Халықаралық практикалық шкалада Па қысымдағы судың қату және қайнау температуралары 0 және 100°С (реперлік нүктелер). ... ... мен ... ... ... ... ... арасындағы байланыс мына түрде жазылады: T = 273,15 + t. Меншікті көлем u - бірлік ... ... Дене ... яғни r = const ... u = V/m = 1/r. Тұрақты массада ... ... ... ... пропорционал болғандықтан, біртекті дененің макроскопиялық қасиеттерін көлеммен сипаттауға болады. ... күй ... ... ... ... ... ... байланысты болатын термодинамикалық жүйедегі кез-келген өзгеріс термодинамикалық процесс деп аталады. Егер ... ... күйі ... ... ... өзгермесе, онда жүйе термодинамикалық тепе-теңдікте болады (қарастырылып отырған жүйенің сыртқы жағдайы өзгермейтін болса). ... ... ... ... Идеал газ заңдары. Молекулалық-кинетикалық теорияда идеал газ моделін пайдаланады. Бұл идеалдандырылған модель бойынша: 1) ыдыс көлемімен салыстырғанда газ ... ... ... аз ... ... 2) газ ... ... өзара әсер күштері болмауы керек; 3) газ молекулаларының ыдыс ... және ... ... ... ... болуы керек. Идеал газ моделін нақты газдарды зерттегенде қолдануға болады, себебі қалыпты жағдайда (мысалы, оттегі мен ... ... ... және ... температурада нақты газдардың қасиеттері идеал газға жақын болады. Идеал газ теориясына молекуланың меншікті көлемін және молекулалық күштерді ... ... ... ... нақты газдар теориясына көшуге болады. Молекулалық-кинетикалық теориядан ... ... ... ... ... ... ... заңдар ашылды, соларға тоқтала кетеміз. тұрақты температурада берілген газ массасы үшін қысымның ... ... ... ... ... ... шама: рV = const (1.1) T = const, m = const. Тұрақты температурада заттың қасиетін сипаттайтын р және V ... ... ... ... ... изотерма деп аталады. Изотермалар гипербола болып табылады, ... ... ... жоғары болса, графикте гиперболалар да жоғары орналасады
ХИМИЯЛЫҚ ТЕРМОДИНАМИКА
Химиялық термодинамиканың негізгі ... ... және ... ... ... жылу мен ... бір-біріне түрленуін қарастырды, сондықтан да термодинамика (термо грекше - жылу, температура, динамика - күш, ... ... деп ... ... ... ... ... зерттелу ауқымы кеңейе бастады. Қазіргі кезде термодинамика заңдарына негізделіп электрлік және тоңазытқыш машиналарындағы, бу трубиналарындағы, іштен жанатын двигательдегі, гальваникалық ... ... әр ... химиялық реакциялар мен биологиялық құбылыстар, жер қыртысындағы және атмосфералық құбылыстар ... ... бір ... ... бір түрге айналу заңдылықтарын зерттейтін ғылым термодинамика деп аталады. Термодинамика жалпы (немесе физикалық), техникалық және ... ... үшке ... Жалпы термодинамика термодинамика заңдарын зерттеп, солардың қатты, сұйық және газ ... ... ... ... ... ... термодинамика термодинамиканың жалпы заңдылықтары жылу мен жұмыстың өзара түрлену процестерін ... үшін ... ... ... мынадай негізгі мәселелерді қарастырады:
а) әр түрлі химиялық заттардың немесе бір заттың әр түрлі фазаларының тепе-теңдікте болу жағдайлары;
ә) белгілі бір ... ... ... ... фазалар түрленуінің өздігінен жүру мүмкіндігі;
б) химиялық реакция кезіндегі жылу мен ... ... ... ... ... және ... ... бағыты туралы мәселелерді сандық түрде көрсететін қасиеттерді ... ... ... болатын принциптер.
Термодинамика төрт постулатқа негізделген. Оларды термодинамиканың бастамасы, заңы немесе принциптері деп те атайды. Бұрынғы оқулықтарда осылардың тек ... - ... ... және екінші заңдары ғана қарастырылатын. Қазіргі кезде бұларға ... тағы екі заңы - ... және ... қоса қарастырылады.
Термодинамиканың нөлінші заңы басқаша жылу тепе - ... ... ... заң деп ... Оны 1931 жылы Р. ... ұсынған.
Термодинамиканың бірінші заңы басқаша энергияның сақталу заңы ретінде де белгілі. Ол заңды жалпы ең ... 1748 жылы М. В. ... ... Г. И. ... Р. ... Д. П. Джоуль, Г. Гельмгольцтердің еңбектерінің нәтежесінде ол заң одан әрі ... ... ... ие ...
Термодинамиканың екінші заңы энтропияның өсу заңы ретінде мәлім. Ол әр түрлі энергиялардың жылуға толық айналуын, ал жылудың ... ... ... ... ... заңы ... ... пастулаты ретінде белгілі. Ол дене температурасының абсолюттік нөлге жетпейтіндігін көрсетеді.
Термодинамикада қарастырылатын түсініктердің ішінде уақыттың жоқ ... айта ... жөн. ... ... ... мен ... ... зерттейді де, сол себептен процестің жылдамдығы мен механизмі туралы зерттеумен ... ... ... термодинамиканың да өз түсініктері, терминдері және шамалары болады. Солардың ... ... ... ... ойша ... дене ... өзара әрекеттескен денелер тобы термодинамикалық жүйе деп аталады. Мұны бұдан былай тек жүйе деп қарастырамыз. Жүйе ... ... ... бір ... ... бет арқылы бөлінеді және жүйедегі молекулалар саны өте көп болуы ... ... ... ... саны аз жүйелер қарастырылмайды. Егер жүйенің ішінде бөлу беті болмай, барлық нүктелерінде қасиеттері бірдей ... ... жүйе ... жүйе деп аталады, егер жүйеде бөлу беті болса, ол гетерогендік жүйе деп аталады.
Жүйенің айналадағы ортамен әрекеттесуі әр түрлі, мәселен: механикалық, ... ... ... да ... заттармен де алмаса алады. Егер осы байланыстардың ешқайсысы да болмаса, ондай жүйелер изоляцияланған (оқшауланған) жүйелер деп аталады. Айналадағы ... зат ... ... байланыста болатын жүйелер тұйық жүйелер деп аталады. Тұйық жүйеге: ішінде заты бар ... ... ... газ т.б. ... бола алады. Затымен де, энергиясымен де айналадағы ортамен алмаса алатын ... ашық ... деп ... (мысалы, тірі организмдер).
Жүйені сипаттайтын барлық физикалық, химиялық процес күйлердің жиынтығы (мысалы, көлем, қысым, температура, химиялық ... және т.б.) ... күйі деп ... Жүйе күйінің теңдеуі мен жүйенің күйін байланыстыратын басқа теңдеулер болатындықтан, жүйені сипаттауға барлық қасиеттерін емес, тек ... ... ... де ... ... Кейбір жүйе күйлері тәуелсіз айнымалылар ретінде алынса, оларды жүйе күйінің параметрлері деп атайды ... ... үшін жүйе ... ... ... үш ... қысым - P, көлем - V және температура - T (екеуі ғана ... ... ... ... және ... ... ... бөлінеді. Экстенсивтік параметрлер жүйедегі заттардың мөлшеріне пропорционал болады. Оларға көлем, масса т.б. жатады. Интенсивтік параметрлер жүйедегі заттардың мөлшеріне ... ... ... ... ... тұтқырлық, концентрация және т.б. жатады.
Жүйе күйінің қандай болса да параметрлерінің өзгеруін процесс деп атайды. Мынадай процестер жиі-жиі ... ... ... ... ... процестер изотермиялық процестер деп аталады; егер қысым тұрақты болса (Р=const) - онда изобаралық процесс, ал көлем тұрақты болса (V=const), онда ... ... ... жүйе мен ... орта арасында жылу алмасуы болмаса, онда жүретін процесс адиабаттық процесс деп аталады. Егер әрі көлем, әрі ... ... ... онда ... процестер туралы сөз болады, егер қысым мен температура тұрақты болса, онда процесс изобаралық - ... ... ... ... ... ... өзгерістерден кейін бастапқы күйге қайта оралса, онда болған ... ... ... ... цикл деп ... ... ... қайтымды және қайтымсыз термодинамикалық процестер болады. Қайтымды процесте жүйе энергия жұмсамай-ақ өзінің ... ... келе ... Қайтымды термодинамикалық процестерге өте баяу жүретін процестер жатады. Қайтымды процестердің шартын ... ... ... ... процесс деп аталады. және бір мағыналы ұғым емес, олар әр түрлі жолмен түсіндіріледі.Мұнда химиялық реакциялар ... ... бір ... ... алғашқы күйіне қайта оралса, сыртқы ортада өзгерістер болады.
Тепе-теңдік күйі деп жүйе күйінің уақытқа байланысты өзгермейтін күйі ... ... ... энергия да жүйеге енбейді. Тепе-теңдік күйді стационарлық күйден айыра білу керек. Екеуінде жүйе күйі уақытқа байланысты ... ... күй ... ... зат ... ... ... тұрады.
Энергия түрлерінің ішінде процестерді сипаттауда ішкі энергия U мен энтальпияның H маңызы зор. Ішкі ... жүйе ... ... қорын көрсетеді. Бұған жүйені құратын бөлшектердің (атомдар, электрондар, ядролар, молекулалар) ... мен ... ... ... түрі ... де, ... кинетикалық энергиясы мен сыртқы күштің потенциалдық энергиясы кірмейді. Ішкі энергияның абсолюттік мәнін анықтау өте қиын. Химиялық ... үшін ... бір ... ... ішкі энергияның өзгеруін білу керек, яғни:
∆U = U2 - U1
Энергияның басқа бір түрі-энтальпия ішкі энергиямен мынадай қатынаста болады:
H = U + PV ... P - ... V - ... ... ... ... мен ішкі ... өзгерісі газ тәрізді заттары бар жүйелерде ғана болады, ал конденсацияланған күйде ... және ... ... олардың мәні іс жүзінде бірдей болады. Әдетте энтальпияның да абсалюттік мәнін емес, өзгерісін анықтайды:
∆H = H2 - ... ... ... ішкі ... (U) мен ... (Н) ... кез келген процесс үшін ол процестің жолына тәуелсіз, тек жүйенің бастапқы және соңғы күйіне байланысты болады. ... ... ... ... ... сондықтан оларды жүйе күйінің функциясы деп атайды. Ендеше қарастырылып отырған ... екі түрі де (U және H) ... ... ... табылады. ∆U шамасы изохорлық процестерді, ал H шамасы изобарлық процестерді сипаттау үшін қолданылады.
Энергиялық жүйенің бір бөлігінен екінші бөлігіне берілуінің ... ... ... A және жылу - Q. ... бөлінетін немесе жүйеге сіңірілетін (жұмсалатын) жылу Q және ... ... ... A бір ... ... бір ... ауысу кезіндегі өту жолдарына байланысты болады. Сондықтан ... пен жылу ... ... бола алмайды.
Процестердің жылу шығара да, сіңіре де жүруі мүмкін. Жылу шығара жүретін процестер экзотермиялық процестер деп ... да, ал жылу ... ... - ... процестер деп аталады.
Термодинамикалық жүйелерге қарағанда термохимиялық жылу реакция нәтижесінде шықса, - оң, ал ... жүру үшін ... ... ... Егер термохимиялық жүйедегі жылуды q, ал термодинамикадағы жылуды Q деп белгілесек, онда Q = -q болады. Реакцияның ... ... ... ... жылу ... жылу ... деп аталады.
Егер жылу эффектісі тұрақты көлемде байқалса, оны ... жылу ... (Qv), ал егер жылу ... тұрақты қысымда байқалса, онда оны изобарлық жылу эффектісі (Qp) деп атайды.
Энергияның берілуі жұмыс күйінде де болатынын айттық. ... екі ... ... 1) интенсивтік (қарқындылық) факторы және 2) ... ... ) ... Егер ... ... ... ... онда берілген процесс үшін сыйымдылық факторының өзгеруіне көбейткенге тең. Мысалы, газдың ұлғаю ... ... A=P∆V. ... ... фактор - қысым, ал экстенсивтік фактор - көлем. Жұмыс жүйе арқылы жасалса, онда оның ... оң ... (+A), егер ... тыс ... ... ... әсерінен істелсе, онда оның таңбасы теріс болады (-A).
Қорытынды:
Құрамындағы тәуелсіз компоненттердің ... ... ... ... бір ... екі ... үш ... т.б. болып бөлінеді. Мұндағы компонент саны кезкелген фазаның құрамын ... ... ... ең аз мөлшерімен анықталады. Мысалы, мырыш нитратын суда ... енді осы ... су мен ... ... әр ... ... бөліп кристаллогидраттар алады. Әйтсе де бұл жүйе екі компонентті, өйткені су мен мырыш нитратынан бұл жүйенің кез ... ... ... ... болады.
Күрделі жүйенің тәуелсіз компоненттер санын осы заттардың концентрациялармен байланысқан теңдеу санын шегеру ... ... Ал ... ... фаза саны ... ... ... фазалар саны 1876 жылы Гиббс тұжырымдаған фазалар ережесінің көмегімен анықталады. Жүйеге ... ... не ... ... гравитациялық күштер, температура, қысым сияқты тағы да басқа сыртқы күштер әсер етуі ...

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 18 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Полимер – төмен молекулалы сұйықтық жүйелері16 бет
Ғимараттағы ауа алмасу процесін автоматтандыру жүйесін жобалау27 бет
"Lиаспора" сөзінің хатқа түсу тарихы мен "диаспора", "этнос" терминдерін қолдану аясы22 бет
"агрономиялық терминдерді пайдалана отырып ауыспалы егістерді жіктеу"4 бет
"Анатомиялық терминдердің латын тілінде дәріптелуі"4 бет
1986 жылдан 2002 жылдар аралығындағы салқын кездегі Алматы және Астана қалалары бойынша ауа температурасының термикалық режимі38 бет
N-винилкапролактам негізіндегі (СО)полимерлердің физика-химиялық және термосезімтал қасиеттері67 бет
«Ана тілі» газетінде термин мәселесінің жазылуы64 бет
«геосаясат» терминінің шығу тарихы5 бет
«киниктер» терминінің шығу тегі24 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