Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Термодинамиканың 1-ші заңының математикалық сипатталуы.




Энергия сақталу заңынан мынаны көреміз. Q = ∆U + W - жүйеге келтірілген жылу мөлшері

Q - жүйеге келтірілген жылу мөлшері, ∆U - ішкі энергия өсімшесі,

W - жүйеде істелінетін жалпы жұмыс, Q және W - абсолютті мәндері.

Өте аз элементар процесстер үшін

бQ = du + б W = du + рdν + бW' (2) мұндағы

рdν - элементар жұмыс, сыртқы қысымға қарсы істелетін (үлғаю жұмысы),

бW' - қалған барлық элементар жұмыстардың суммасы (магниттік, электрлік т.б.), бW' - тиімді жұмыс деп атайды, бірақ химиялық термодинамикада үлғаю жұмысын ғана есепке алады, ал бW'- нольге тең деп есептейді.

Сондықтан

бW = рdν, бұдан (3)

бQ = du + рdν (4)

(1) және (4) теңдеулер термодинамиканың 1-заңының математикалық өрнегі.

Изотериялық процессте жылудың бір денеден екінші денеге берілуі тұрақты т-да жүреді. U = const (4) теңдеу

бQт= бW = рdν (5) S - н соң Qт = W = рdν (6)

Жылу толығымен жұмысқа айналады, 1 моль газ үшін Р = RN/V (5)- ге қосайық.

Qт = RТ dν/ ν; Qт = RТ ln (7)

Изохоралық процессте ν = const, d ν = 0 d w рdν = 0, бұл жағдайда (4) теңдеу

бQV = du (8)

QV = du = ∆U (9)

Жүйеге келтірілген жылу мөлшері, ішкі энергияның ұлғаюына кетеді, QV - күй функциясы. Изобаралық процесстер р = const, (4) мына түрге енеді.

бQр = du + d(рν) = d(u + рν) = d(u + рν) = dН (10)

Qр = dН = =∆Н

Изобаралық процестегі жылу мөлшері энтальпия өзгерісінің өлшемі болып табылады.

Н = U + рνр күй функция болғандықтан Qр да күй функция болады.

Адибаттық процесте Q = const (4)

бQ = 0

бW = - du және бW = - с ν dТ (5)

S - ған W = - ∆ U және W = Сν (Т2 – Т1)

Нақты жылу сыйымдылық заттың табиғатына, температураға және жылудың жүйеге өту шарттарына тәуелді. Көлем тұрақты жағдайында температураны бір бірлікке көтеруге кететін жылу мөлшері: бQν = Сν (4) мұндағы Сν - изохорлы жылу сыйымдылық.

Егер жүйеде сығылу не үлғаю болса, қысым тұрақты жағдайында бQр / dТ = Ср; (5) – изобарлы жылусыйымдылық Термодинамиканың 1 бастамасының теңдеуін (1)-ге қойсақ С = (du + бW )/ dТ (8)



Ұлғаю жұмысын қарастырғанда: С = (du + рdν)/ dТ

Тұрақты V және Р жағдайында сіи Сν = du/ dТ; dН = du + рdν; Ср = dН / dТ.

С-ң теқ температураға ғана тәуелді емес, көлемге де тәуелді. Жүйе бөлшектерінің арасында өзара әсерлесу күштері болады, ара қашықтық өзгерген сайын ол күштердің әсері өзгереді, Бұл көлем өзгерісімен байланысты. Бұдан жылу сыйымдылық жүйенің көлем функциясы болып табылады. Сондықтан жылу сыйымдылықты туынды түрінде көрсетуге болады.

 

Майер заңы Ср = Сν + R Ср - Сν = R .

Термодинамикада зерттелетін объектіні жүйе деп атайды. Жүйе деп, қоршаған ортадан ойша немесе шын мәнінде оқшауланған жеке немесе топталған денелерді айтады. Қоршаған орта дегеніміз жүйемен тура немесе жанама байланыста болатынның барлығы. Қоршаған ортамен әрекеттесу сипатына қарай ашық, жабық және оқшау жүйелер болады.

Ашық жүйедеп, қоршаған ортамен энергия және зат алмасу арқылы әрекеттесетін жүйені айтамыз. Жабық жүйе деп, қоршаған ортамен зат алмасуы жоқ, бірақ энергиямен, жұмыспен алмаса алатын жүйені айтамыз.Оқшауланған жүйеде деп, сыртқы ортамен затпен де, энергиямен алмасуы жоқ жүйені айтамыз.



Жүйенің барлық физикалық және химиялық қасиеттерінің жиынтығын жүйенің күйі дейді. Жүйенің күйі термодинамикалық параметрлермен (температура, қысым, көлем, концентрация) сипатталады. Термодинамикалық параметрлердің біреуінің өзгерімен байланысты болатын жүйедегі кез-келген өзгерісті термодинамикалық процесс дейді. Тікелей өлшенетін параметрлерді (температура, қысым, көлем, концентрация) күйдің негізгі парметрлері деп аталады. Тікелей өлшенуге келмейтін күй параметрлерін (ішкі энергия, энтальпия, энтропия, термодинамикалық потенциал) күйфункциясы дейді. Ішкі энергия( U ) жүйенің жалпы энергия қорын сипаттайды. Ол жүйені құрайтын қозғалыс және бөлшектердің әрекеттесу энергияның барлық түрін: молекулярлық қозғалыстың кинетикалық энергиясын, бөлшектердің тартылу және тебісу молекулааралық энергиясын, молеклаішілік немесе химиялық энергиясын, электрондық қозу энергиясын, ядро ішілік және сәулелік энергияны құрайды. Ішкі энергияның өзгеруі ( ΔU ) бастапқы ( U1 ) және соңғы күйдегі (U2 ) жүйенің ішкі энергия өлшемінің айырмашылығын көрсетеді:

Энтальпия (Н) – ол жүйе тұрақты қысымда ие болатын және сандық түрде ішкі энергия U мен потенциалдық энергия pV қосындысына тең энергия.

( 2 )

- қысым, – жүйенің көлемі. Энтальпия терминін 1909 жылы Оннес енгізген, ол гректің эн – ішкі, тальпэ – жылу деген сөздері. Термодинамиканың 1-ші заңы немесе 1-ші бастамасы негізінен энергияның сақталу және оның жылу процестеріне түрлену заңы болып есептеледі. Демек, ол жылу мен жұмыстың өзгеруіне байланысты. Жүйе күйінің соңғы өзгерісі үшін термодинамиканың 1-ші заңы келесідей теңдеумен көрсетіледі

( 3 )

– жүйеге берілген немесе жүйеден шығарылған жылу, – ішкі энергия өзгерісі - жүйемен істелген жалпы жұмыс

( 4 ) 1-ші заңның математикалық теңдеуі

Жүйеге берілген немесе жүйеден шығарылған жылу мөлшері ішкі энергияның өзгерісіне және жұмыс жасауға кетеді.

Әртүрлі термодинамикалық процестер үшін термодинамиканың 1-ші заңының математикалық теңдеуі келесідей жазылады

Изобаралық процесс.( Р = сonst )

( 5 )

Изобаралық процестің жылу мөлшері энтальпияның өзгеру шегі болып табылады.

Изохоралық процесс .( = сonst ),

( 6 )

Жүйеге берілген жылу мөлшері ішкі энергияның өзгеруіне жұмсалады. Бұл процесте ешбір жұмыс жүргізілуі мүмкін емес. Изотермиялық процесс. (Т = сonst)

( 7 )

Жүйеге тиісті жылу толығымен кеңею жұмысына айналады. 1 моль газ үшін PV=RT , болғанда теңдеу келесідей түрде болады:

R=const, RT=const, p1V1= p2V2

( 8 )

( 9 ) Изотермиялық процестегі газдың ұлғаю жұмысы тек көлем мен қысымның кері пропорционалдық жағдайындағы өзгеруіне тәуелді және ол жұмыс жүйеге сырттан енгізілген жылу есебінен жүреді.


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.01 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал