Термодинамика және динамика

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Термодинамика және динамика

Термодинамика негіздері

Дененің ішкі құрылымы және оны құрастыратын бөлшектердің әсерлесуі туралы
ешбір түсініктерді пайдаланбай, денелердің қасиеттерін және оларда өтетін
процестерді зерттейтін физика бөлімі термодинамика деп аталады.
Термодинамикалық әдіс постулат ретінде қабылданған аз ғана, ең жалпыламалы
табиғаттың заңдарына негізделеді.
Термодинамикалық жүйе
Басқа денелермен әсерлесуден оқшауланған физикалық денелер жүйесі
термодинамикалық оқшауланған жүйе деп аталады.
Термодинамикалық процесс
Термодинамикалық жүйедегі кез келген өзгеріс термодинамикалық процесс деп
аталады.
Ішкі энергия
Термодинамикада физикалық процестерді суреттеуге пайдаланылатын ең
маңызды параметірлердің бірі – жүенің ішкі энергиясы. Тек қана жүйенің ішкі
параметрлерімен анықталатын өзара әсерлесетін денерлер жүйесінің энергия
бөлігін ішкі энергия деп атайды. Дененің ішкі энергиясы – оны құрастыратын
атом және малекулалардың бейберекет жылулық қозғалысының кинетикалық
энергиясының және оларды өзара әсерлесу потенциялдық энергиялардың
қосындысы.
Идеал газдың ішкі энергиясы
Идеал газдың молекулалары өзара соқтығысқанда ғана әсерлеседі. Сондықтан
молекулалардың өзара әсерлесу потенциялдық энергиясы нөлге тең. Онда идеал
газдың ішкі энергиясы молекулалардың кинетикалық энергиялар қосындысына
тең:

U= NE=v∙NA∙32kT=3m2M∙RT
(1)теңдеуі идеал газдың ішкі энергиясы температурасына тәуелділігін
көрсетеді.
Нақты газ, сұйық, қатты денелерде атом және молекулалар арасында
тарту-тебу күштері әсер етеді.
Молекулалар әсерлесуінің потенциялдық энергиясы олардың
арақашықтықтарына тәуелді, ал молекулалар арақашықтығы дененің көлемімен
бірге өзгереді. Сондықтан нақты газ, сұйық, қатты денелердің ішкі энергиясы
температурамен қатар дененің көлеміне де тәуелді:

U=ƒ(T,V)
Жылу мөлшері
Жылу берілісте алмасқан энергия Q жылу мөлшері деп аталады. Егер дене
жылу беру әдісімен басқа денелерге Q жылу мөлшерін берсе, оның ішкі
энергиясы азаяды. Ішкі энергияның өзгерісі дененің массасына және
температура өзгерісіне пропорционалды. Сондықтан берілген жылудың мөлшері Q
дененің m массасына және ΔT температурасының өзгерісіне пропорционалды:

Q=сm ΔT
Заттың меншікті жылу сыйымдылығы
теңдеудегі коэффицент заттың меншікті жылу сыйымдылығы деп аталады. Ол 1
кг дене температурасын 1 градусқа көтеру үшін жұмсалатын энергияға тең. Әр
түрлі заттардың меншікті жылу сыйымдылықтары әр түрлі. Дененің ішкі
энергиясының өзгерісі атомдардың жылу қозқалысы кинетикалық энергиясының
өзгерісі есебінен басқа олардың өзара әсерлесу потенциялдық энергиясының
өзгерісі есебінен де болуы мүмкін. Зат бір агрегаттық күйден екінші күйге
түрленгенде, осындай өзгерістер болады.Қатты зат сұйыққа немесе сұйық газға
түрленгенде температура тұрақты болады.
Меншікті балқу жылуы
Кристалл дене балқу температурасында сұйыққа түрленуге қажетті Q жылулық
дененің m массасына қатынасы λ меншікті балқу жылу деп аталады.

λ =Om
Меншікті балқу жылу Джкг-мен өлшенеді. Массасы m кристалл сұйыққа
айналғанда жұтылатын Q жылу мөлшері m килограмм сұйық зат кристалл күйіне
түрленгенде шығарылатын Q2 жылу мөлшеріне тең:

Q1=Q2=Q= λ m
Меншікті булану жылуы
Сұйықты булану температурасында буға түрлендіруге қажетті Q жылу
мөлшерінің сұйықтың m массасына қатынасы r меншікті булану жылуы деп
аталады.

r=Qm
Өлшем бірлігі - Джкг.
Массасы m сұйық буға түрленгенде, жұтылатын Q1 жылу мөлшері m килограмм
бу сұйыққа айналғанға шығарылатын Q2 жылу мөлшеріне тең.

Q1=Q2=Q= rm
Қуаты 1 кВт қыздырғышпен 0,1 кг суды қыздырғанда Т температураның t
уақыттан тәуелдік графигі.
Энергия
ХIХ ғасырдың ортасында табиғат құбылыстарына өткізілген тәржірбиелер мен
байқаулар нәтижесінде неміс ғалымдары Р.Майер, Г.Гельмгольц және ағылшын
ғалымы Д.Джоуль энергияның сақталу заңын тұжырымдады. Энергия сақталу
заңының мағынасы мынадай:барлық материялық қозғалыс формаларының ортақ бір
сандық мөлшері бар. Материяның кез келген формасының сандық өлшемі –
энергия
Энергияның сақталу заңы
Денелердің кез келген өзара әсерлесуінде энергия ізсіз жойылмайды және
жоқтан өз бетімен туындамайды. Энергия тек бір денеден екінші денеге
беріледі немесе бір формасынан басқа формасына түрленеді. Оқшауланған
жүйеде кез келген денелердің ішінара әсерлесуінде ішкі энергия өзгермейді:
U= const немесе ΔU=0

Термодинамиканың бірінші заңы
Оқшауланбаған термодинамикалық жүйе үшін энергияның сақталу және айналу
заңын термодинамиканың бірінші заңы деп аталады.
Оқшауланбаған термодинамикалық жүйеде ішкі энергияның өзгерісі ΔU
берілген жылу Q және сыртқы күштер жұмысының А қосындысына тең.

ΔU=Q+A
Термодинамиканың бірінші заңының мағынасы: басқа денелермен әсерлескен
дененің ішкі энергиясы тұрақты болмайды.
Бірақ дененің ішкі энергиясының кез келген өсімі, сандық өлшемі онымен
бірдей, басқа әсерлесетін денелер энергиясының кемуін тудырады. Сыртқы
күштердің жұмысыА – басқа денелермен механикалық әсерлесудің нәтижесінде
денеге берілген энергияның өлшемі, ал жылу мөлшері Q – басқа денелерден
денеге берілген ішкі энергияның өлшемі. Термодинамикалық жүйенің сыртқы
денелерге істеген жұмыстың А' абсолют шамасы А жұмысқа тең, бірақ таңбасы
кері:

А= - А'
Сондықтан А' –сын қолданғанда, термодинамиканың бірінші заңының жазылуы:

ΔU=Q - A'
Оқшауланған термодинамикалық жүйеде ішкі энергияның өзгерісі ΔU алынған
жылу Q және жүйенің істеген A' жұмысының айырымына тең.
Термодинамиканың бірінші заңына сай машинаның істеген жұмысы:

A'=Q-ΔU

Термодинамикалық параметрлер.

Бізді қоршаған әлемнің қыры мен сырының соншалықты көп екенін
қайсымызға болса да тынсық емес. Бізді сан алуан денелердің орасан зор
мөлшері қоршап тұр және олардың өлшемдері мен пішіндерінің сантүрлілігі
таңдай қақатырады. Бұл денелерді физикада ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.