Негізгі түсініктер және термодинамиканың бастапқы ережелері

Кіріспе

Термодинамика макроскопиялық жүйелерде іске асырылатын және жылу эффектілерімен (жылу беру, жылу қабылдау) шығыраып салынатын әртүрлі процестерде энергияның түрлену заңдарын зерттейді. Өте көп кішкентай бөлшектерден тұратын материалдық объект макроскопиялық жүйе деп аталынады. Макраскопиялық жүйелердің өлшемдері молекулалар мен атомдардың өлшемдерімен салыстырғанда өте үлкен.
Зерттеу мақсатарына байланысты техникалық, химиялық термодинамиканы, жүйелердің биологиялық термодинамикасын және т.б. қарастырады. Техникалық термодинамика жылу энергиясы мен механикалық энергияның бір-біріне түрлену заңдықтарын ждәне осы турленуге қатысатын денелердің қасиеттерін зерттейді. Термодинамика мен жзылу алмасу теориясы жылу техникасының негізі болып саналады. Оның негізгі ережелеріне сүйеніп жылу қозғалғытқыштарды (іштен жанеатын қозғалғытқыштар, бумен немесе жылумен күш беретін қондырғылар, газ-трубиналы қондырылғылар және т.б.) және әртүрлі технологиялық жабдықтарды есептеп жобалайды.
Термодинамика тек қана макроскопиялық жүйелерде қарастырылып, үзіліссіз қозғалыста және өзара әрекеттестікте болатын саны қисапсыз микроструктуралық кішкентай бөлшектердің (молекулалардың, атомдардың, иондардың )бар болуымен қамтамасыз етілетін, материя қозғалысының жылулық түрінің заңдылықтарын зерттейді.
Макроскопиялық жүйелердің физикалық қасиеттері статистикалық және термодинамикалық тәсілдерімен зерттеледі. Статистикалық тәсіл ықтималдықтар теориясын қолдануға және осындай жүйелер құрылымының белгілі моделіне негізделген. Бұл статистикалық физиканың тақырыбы.Термодинамикалық тәсіл зат құрылымы туралы модельдік түсініктерді қажет етпейді және феноменологиялық болып табылады, яғни “феномендерді”- құбылыстарды толық қарастырады. Сонымен термодинамикалық негізгі заңын (бастамаларын) қолданып дедукция тәсілімен термодинамиканың негізгі қорытындыларын алуға болады.
Келешекте термодинамикалық тәсілге сүйеніп көрнекі болу үшін бір зат құрылымы туралы молекула-кинетикалық түсінікті пайдаланамыз.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Негізгі түсініктер және термодинамиканың бастапқы ерпежелері

Термодинамика пәнінің тақырыбы мен зерттеу әдістері

Термодинамика макроскопиялық жүйелерде іске асырылатын және жылу
эффектілерімен (жылу беру, жылу қабылдау) шығыраып салынатын әртүрлі
процестерде энергияның түрлену заңдарын зерттейді. Өте көп кішкентай
бөлшектерден тұратын материалдық объект макроскопиялық жүйе деп
аталынады. Макраскопиялық жүйелердің өлшемдері молекулалар мен
атомдардың өлшемдерімен салыстырғанда өте үлкен.
Зерттеу мақсатарына байланысты техникалық, химиялық
термодинамиканы, жүйелердің биологиялық термодинамикасын және т.б.
қарастырады. Техникалық термодинамика жылу энергиясы мен механикалық
энергияның бір-біріне түрлену заңдықтарын ждәне осы турленуге қатысатын
денелердің қасиеттерін зерттейді. Термодинамика мен жзылу алмасу
теориясы жылу техникасының негізі болып саналады. Оның негізгі
ережелеріне сүйеніп жылу қозғалғытқыштарды (іштен жанеатын
қозғалғытқыштар, бумен немесе жылумен күш беретін қондырғылар, газ-
трубиналы қондырылғылар және т.б.) және әртүрлі технологиялық
жабдықтарды есептеп жобалайды.
Термодинамика тек қана макроскопиялық жүйелерде қарастырылып,
үзіліссіз қозғалыста және өзара әрекеттестікте болатын саны қисапсыз
микроструктуралық кішкентай бөлшектердің (молекулалардың, атомдардың,
иондардың )бар болуымен қамтамасыз етілетін, материя қозғалысының жылулық
түрінің заңдылықтарын зерттейді.
Макроскопиялық жүйелердің физикалық қасиеттері статистикалық және
термодинамикалық тәсілдерімен зерттеледі. Статистикалық тәсіл ықтималдықтар
теориясын қолдануға және осындай жүйелер құрылымының белгілі моделіне
негізделген. Бұл статистикалық физиканың тақырыбы.Термодинамикалық тәсіл
зат құрылымы туралы модельдік түсініктерді қажет етпейді және
феноменологиялық болып табылады, яғни “феномендерді”- құбылыстарды толық
қарастырады. Сонымен термодинамикалық негізгі заңын (бастамаларын) қолданып
дедукция тәсілімен термодинамиканың негізгі қорытындыларын алуға болады.
Келешекте термодинамикалық тәсілге сүйеніп көрнекі болу үшін бір
зат құрылымы туралы молекула-кинетикалық түсінікті пайдаланамыз.

Термодинамикалық жүйе

Термодинамикалық жүйе деп бір-бірімен және жүйені қоршаған сыртқы
денелермен (сырқы ортамен)механикалық және жылулық әрекеттестікте болатын
материялдық денелер жиынтығын айтады.
Жүйені еркін таңдауға болады, бірақ оны таңдау шешетін есептің
шартымен анықталады. Жүйеге кірмейтін денелерді қоршаған орта деп атайды.
Жүйені қоршаған ортадан бақылайтын бетпен (қабықпен) бөледі. Мысалы
қарапайым жүйеге порьшенмен жабдықталған цилиндрдің ішінлегі газ жатады.
Осындай жүйе үшін сырқы орта деп қоршаған ауаны айтады, ал бақылайтын бет
ретінде цилиндрдің қабырғаларымен порьшен қызмет етеді.
Термодинамикалық жүйенің механикалық және жылулық әрекеттестіктері
бақылайтын бет арқылы іске асады. Механикалық әрекеттестік кезінде жүйенің
өзі жұмыс істейді немесе жүйенің үстінен жұмыс істелінеді. (Жалпы тұрғыдан
қарағанда жүйеге электр, магнит және басқа да күштер әсер етуі мүмкін.
Осылардың әсерінен жүйе жұмыс істейді. Жұмыстың мұндай түрлері де
термодинамиканың шегінде есепке алынады, бірақ біз оларды қарастырмаймыз).
Біз қарастырып отырған мысалда механикалық жұмыс порьшен жылжыған кезде
істелініп, көлемнің өзгеруіне әкеліп соғады. Жылулық әрекеттестік деп
жүйенің жеке денелерінің арасындағы жылу беруді және жүйе мен қоршаған
ортаның арасындағы жылу алмасуды айтады. Қарастырылып отырған мысалда жылу
газға цилиндрдің қабырғасы арқылы алып келінеді.
Жалпы тұрғыдан қарағанда жүйе ортамен затпен де алмасуы мүмкін
(масса алмасу әрекеттестігі).Мұндай жүйені ашық деп атаймыз. Газ бен будың
трубинадағы немесе құрбылардағы ағыны ашық жүйелердің мысалдары бола алады.
Егер зат жүйесінің шекарасы арқылы өтпейтін болса, онда жүйе жабық деп
аталынады. Келешекте біз жабық жүйелерді қарастырамыз, егер арнайы ескерту
жасалынбаса.
Қоршаған ортамен жылу алмасу мүмкіндігі жоқ жүйені жылу
изоляцияланған немесе адиабаталық деп атайды. Адиабаталық жүйе ретінде газ
бен қоршаған денелердің арасындағы жылу алмасуды болғызбайтын, қабырғалары
идеал жылу изоляциясымен қапталған ыдыстың ішіндегі газды қарастыруға
болады. Осындай изоляцияланған қабықты адиабаталық қабық деп атайды.
Қоршаған ортамен энергиясымен де затымен де алмаспайтын жүйені
оңашаланған (немесе тұйық) жүйе деп атайды.
Жылуды жұмысқа немесе жұмысты жылуға түрлендіруді іске асыратын
жұмыстық дене қарапайым термодинамикалық жүйе бола алады. Мысалы, іштен
жанатын қозғв\алтқышта жұмыстық дене ретінде карбюраторда дайындалған ауа
мен бензин буынан тұратын жанғыш қоспа қолданылады.

Термодинамикада жиі қолданылатын күй параметрлері

Жүйенің қасиеттерін сипаттайтын шамаларды термодинамикалық
параметрлер деп атайды.
Бір-бірімен соқтығысқан кезде әрекеттесетін, тәртіпсіз жылулық
қозғалыста болатын, өлшемдері өте кішкентай молекулалардың жиынтығытуралы,
яғни физика курсынан белгілі идеал газ туралы түсінікті қолданып,
термодинамикалық параметрлердің кейбіреуін қарастырамыз.
Қысым жұмыстық дене молекулаларының ыдыстың бетімен
әрекеттесуінің нәтижесімен түсіндіріледі. Қысым сан жағынан дене беті
ауданының бірлігіне( бетке нормаль бағытта) әсер ететін күшке тең. Молекула-
кинетикалық терия бойынша газдың қысымы қатынаспен анықталады.

Мұнда n -көлем бірлігіндегі молекулалардың саны; m-молекуланың
массасы С-молекулалардың ілгерілемеді қозғалысының орташа квадраттық
жылдамдығы.
Бірліктердің халықаралық жүйесінде (БХЖ) қысым паскальмен
өлшенеді (1Па=1Нм ). Бұл өлшем өте кішкентай, сондықтан ірілеу өлшемді
пайдаланған қолайлы: 1кПа=1000Па және 1МПа=10 Па
Қысымды манометрдің, барометрдің және закуумметрдің көмегімен
өлшейді.
Манометрдің көмегімен өлшейтін ортаның толық немесе абсолюттік
қысымы Р мен атмосфералық қысыммен Р айырымын, яғни артық қысымды
өлшейді:Р =Р-Р .
Атмосфералық қысымнан төменгі қысымды өлшейтін аспапты вакуумметр
деп атайды:вакуумның шамасы: P =P -P.Яғни аспап атмосфералық қысымның
төменгі аьсолюттік қысымнан артық мөлшерін көрсетеді.
Айта кету керек тек қана абсолюттік қысым күй параметрі болып
табылады;ол термодинамиканың теңдеулеріне кіреді.
Температура деп дененің қызғандығының (немесе қызбағандығын)
дәрәжесін сипаттайтын физикалық шаманы айтады.Температура туралы түсінік
мынадай тұжырымдамадан шығады: екі жүйе жылулық жанасуда болсын делік, егер
олардың температуралары тең болса,онда жылу алмасу болмайды.
\Молекула-кинетикалық көзқарас бойынша температура дегеніміз
молекулалардың жылулық қозғалысының интенсивтілігін (немесе
интенсивсізділігін) сипаттайтын шама.
Температураның сандық мағынасы зат молекулаларының орташа
кинетикалық энергиясымен байланысқан:

Мұнда к=1,380662 10 ДжК- Больцманг тұрақтысы. Осылай анықталған шаманы
абсолюттік температура деп атайды.

БХЖ температураның өлшемі кельвин (К). Практикада Цельсий градусы кең
қолджанылады. Абсолюттік температура Т мен цельсий шкаласымен өлшенетін
температураның t арасындағы қатынас былай жазылады

Т =t+273,15.

Өндірісте және лабораторияда температураны термометрдің,
пирометрдің,термопараның және басқа аспаптардың көмегімен өлшейді.
Меншікті көлем (v)-зат массасының көлемі.Егер масса біртекті
дене көлемде V орналасса, онда анықтама бойынша v=VM.
БХЖ меншікті көлемнің өлшемі м кг. Заттың меншікті көлемі мен
тығыздығының (p) арасында қатынас бар:

V=I p.

Жүйелерді бірдей күйлерде сипаттайтын шамаларды салыстыру үшін
физикалық қалыпты жағдай деген ұғым енгізілген:P=760 мм сынап
бағ.=101,325кПа; T=273,15 K.
Техниканың әртүрлі салаларында және әртүрлі елдерде жоғарыда
айтылғаннан айырмашылығы бар өздерінің қалыпты жағдайы енгізілген. Мысалы,
техникалық қалыпты жағдай (р=735,6мм сынап бағ., t=15 C) немесе
компрессорлардың шығынын бағалау үшін қолданылатын қалыпты жағдай
(Р=101,325 кПа. T=20 C) және т.б. Бұл кітапта, егер арнайы ескертілмесе,
физикалық қалыпты жағдайды пайдаланамыз.
Егер термодинамикалық параметрлердің бәрі уақыт өткен сайын
өзгермесе және жүйе нүктелерінің бәрінде бірдей болса, онда жүйенің мұндай
күйін тепе-теңдік күй деп атайды.
Егер жүйенің әртүрлі нүктелерінің арасында температураның,
қысымның және басқа параметрдің айырымдары болса, онда жүйе тепе-теңдік
емес күйде деп түсіну керек. Освндай жүйеде параметрлер градиентінің
әсерінен жылу ағыны, зат ағыны және басқа ағындар пайда болады; ағындар
жүйені тепе-теңдік күйге қайтаруға тырысады. Изоляцияланған
(оқшауланған)жүйе белгілі бір уақыт өткен соң әрқашан тепе-теңдікке
ораланатынын тәжрибие көрсетті; жүйенің тепе-теңдік күйден өз бетімен шығуы
мүмкін емес. Классикалық термодинамикада тек қана тепе –теңдіктегі жүйелер
қарастырылады.

Сырым Датұлы бастаған кіші жүз қазақтарының 1783-1797
жылдардағы көтерілісі

Көтерілістің алғышарттары,себептері және оның басталуы.
Кіші жүзді отарлаудың ұлғаюы, хан билігінің сақталуы, этно-саяси бірлікке
көшпелі халықтың қатысуы әр түрлі әлеуметтік топтардың өзара қайшылықты
қатынастарына алып келді. Аграрлық дағдарыстың тереңдей түсуі Әбілқайыр
әулетіне қарсы ішкі оппозицияны күшейтті. ХVIII ғасырдың 70-80-жылдарының
бас кезінде Кіші жүзде екі хан арасындағы күрес жаңа тарихи жағдайда да
бәсеңдемеді, Кіші жүздің көп бөлігі Нұралы ханды, бір бөлігі Қайып ханның
баласы Батыр сұлтанды қолдады. Дәл сол кезде қазақтардың 1773-1775
жылдардағы шаруалар соғысына жаппай қатысуы Нұрлы бағытының әлсірегенін
көрсетті. Беделді сұлтандар жеке-дара бағыттарын белгілей бастады. Еділдің
оң жағалауындағы қалмақтар да қазақтарды мазалауын қоймайды.Қазақтарды
талқандай алмағанымен,олар Жайық қазақтарының басшылығымен бірлесе
қимылдап,патша әкімшілігіне сүйеніп,қазақтарды әлсіретуге тырысты.
Хан өлімі елдегі жағдайдың тұрақсыздығын да көрсетті.Нұралы және
оның інілері Айшуақ,Ералы жақын туысы-Досалының Орынбордан жалақы алып
тұруы хандық биліктің күні енкейе бастағанын білдірді.Кіші жүзде өз билігін
күшейту үшін патша үкіметі Оңтүстік Орлдағы әкімшілік басқаруға бірқатар
өзгерістер енгізді.Неплюевтің кезінде 1744жылы құрылған Орынбор губерниясы
таратылды.Жүздің көпшілдік бөлігі Сібір және Уфа басқармасына
бағындырылды.Қазақтардың Жайықтың сол жағасына өтуін бағалайтын Орал
шекаралық басқармасы құрылды.Хандық биліктің әлсіреуі, орыс помещиктерінің,
Жайық қазақ әскерлерінің зорплық-зомбылығы,ішкі өзара тартыс елдің
экономикалық жағдайына нұқсат келтірді.
Шекаралық істер комиссиясы да патша үкметінің нұсқаулары жүзеге асуын
қамтамасыз етудібақылады. Қазақ әскерлерінің жергілікті халыққа қысымы,
алауыздықтың күшеюі, Кіші жүздегі саяси жағдайды шиеленістіріп жібереді.
Көшпенділердің жайылымдарын өз қалауынша бөліп, халыққа заңда
қарастырылмаған салық салған Нұралы ханның салық саясатының да зардапты
салдарының болғандығын атапөткен жөн.
Осындай жағдайда тарихи аренаға Пугачев қозғалысына қатысушы,
батыр,шешен Сырым Датұлы шықты. Оған Еділ жағалауынан Арал теңізіне дейінгі
барлық дала сы үн қосты.
Көтерілістің басты қозғаушы күші –қазақ шаруалары, старшындар,
билер, ру басшылары болды.
Сырым батырының соңынан ерушілердің саны туралы нақты мәлімут
жоқ.Жалпы алғанда көтерілісшілердің саны 3500 адам деп топшыланады.
Бірақ көтерілісшілер санының одан көп боғандығы да анықталуда.
Сырым, Барақ, Жианқұр, Жанболаттың қол астында Елек өзені ауданында
200,Тополинск қорғанысына жақын 2-топта әрекет еткен 300, Индер тауына
жақын үш топтас 800 көтерілісші болған. Кейінірек көтерілістің негізгі
ошағына айналған. Сағыз өзені ауданында 2700 сарбаз шоғырланған барлығы
5800 адам деп көрсетуге болады.
Орынбор өлкесінің жаңа губернаторы барон О.Игельстон, Кіші жүзде
хандық билікті жоюға тырысып, Қолынан келетін бар мүмкіндікті
пайдаланған.Ол екінші Екатерина имперетрицаның жан-жақты қолданылуына
сүйеніп,қазақтардың бірлігін іштен ығыстыруға кірісті.Осындай саясат
жергілікті ұлыстарды билейтін беделді батырлар мен Шыңғыс ұрпақтары
арасында бытыраңқылық тудырды.Сырым сұлтандармен хан әулеттеріне
қарсы,екінші жағынан, батырдың қара халық арасында беделде жоғары еді.Барон
О.Игельстрон өзінің твңшылары арқылы Кіші жүздегі күштердің орналасуынан
хабардар болып отырды және хандықты құлату үшін батырдың жауларын қолдап,
шебер пайдаланды ХVIII ғасырдың 80-жылдардың басында Нұралы ханның әлі де
Әбілқайыр әулетінің билігін қорғау үшін күші аз емес еді.Ол өзінің
бауырларымен бірге Кіші жүздің біраз аймағын (оның әулеті16-руды,Ералы-2,
Айшуақ-7) ұстап отырды.Мұны Отто Игельстронның өзіде мойындаған.
Барон шындығыда өлкедегі басты билеуші болды.Орал казактары
губернатордың рұқсатымен қазақ жерлерін басып алып,өз иелігін кеңейтіп
отырды. С. Датұлы бастаған көтерілістің бір себебі – казактардың осы
озбырлығына қарсы бағытталды. О.Игельстром атамандары негізінен хан билігін
мойындап отырған ауылдарды щабуылдады. Ресей иьпериясының сыртқы ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.