Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Молекуланың еркіндік дәрежесі.






Термодинамикалық ә діс арқ ылы қ арастырылғ ан ойша бө лшектенген макроскопиялық жү йені термодинамикалық жү йе, ал қ арастырылып отырғ ан жү йеге енбейтін барлық денелерді сыртқ ы денелер немесе сыртқ ы орта деп атайды. Энергия мен зат алмасуы зерттеліп отырғ ан жү йеде іштей де сырттай да жү руі мү мкін. Қ арастырылып отырғ ан жү йені сыртқ ы ортамен оқ шаулар ә дісіне қ арай термодинамикалық жү йені бірнеше тү рге: тұ йық талғ ан, ашық, жабық, оң ашаланғ ан деп бө леді.

Тұ йық талғ ан жү йе – бұ л массасы ө згеріссіз қ алатын жү йе. Тұ йық талғ ан немесе ашық жү йе - бұ л массасы артып отыратын (сырттан келудің арқ асында) жү йе. Кө п жағ дайда физикада идеалданғ ан тұ йық талғ ан жү йелер қ арастырылады. Бірақ кө птеген жү йелер ашық болады, оларғ а ө сімдіктерді, жан-жануарларды жатқ ызуғ а болады. Олар сыртқ ы ортамен зат алмасып отырады. Егер жү йенің шекаралары арқ ылы энергия ешбір тү рде берілмейтін болса, онда жү йе тұ йық талғ ан немесе оң ашаланғ ан деп, керісінше жағ дайда оқ шауланбағ ан деп аталады.

Егер екі жү йе ү шінші жү йемен жылулық тепе-тең дік кү йде болатын болса, онда олар бір-бірімен жылулық тепе-тең дік кү йде болады. Бұ л тұ жырымды кейде термодинамикалық нольдік бастамасы деп те атайды.

Денелердің жылулық тепе-тең дікке кү йге ө туі кезінде олардың арасында жылу (энергия) алмасу процесі жү реді.

Жү йенің тепе-тең дік кү йі Р-қ ысым, Т –температура, V – кө лем, -моль саны тә різді айнымалылармен анық талады. кү й функциясы деп атайды. Жұ мыс пен энергия термодинамикалық кү йді сипаттау ү шін пайданылмайды. Белгілі кү йдегі жү йенің белгілі жылу мө лшері немесе жұ мысы болмайды. Жү йе жұ мыс атқ арғ ан кезде (газ сығ ылғ анда) немесе жү йеге жылу берілгенде немесе одан жылу алғ анда, онда жү йенің кү йі ө згереді. Сонымен жұ мыс пен жылу жү йені бір кү йден екінші кү йге ө ткізетін термодинамикалық процестерге кіреді. Бірақ олар қ ысым, кө лем, температура, маса тә різді кү йдің сипаттамалары бола алмайды.

Термодинамикалық жү йенің сипаттайтын басты сипаттама оның ішкі энергиясы болып табылады. Ішкі энергия U термодинамикалық жү йені қ ұ райтын микробө лшектерді ілгерілмелі қ озғ алысының кинетикалық, осы бө лшектердің ө зараә серлесу энергиясы - потенциалдық энергиясымен айналмалы қ озғ алысының кинетикалық энергияларынан қ ұ ралады:

(1)

Ішкі энергия – термодинамикалық жү йенің кү йін сипаттайды. Сондық тан ол кү й функциясы болып табылады. Термодинамикалық жү йе бір кү йден екінші кү йге ө ткенде ішкі энергияның ө згерісі осы кү йлердің ішкі энергияларының айырыммен ғ ана анық талады. Ол термодинамикалық кү йлердің бір кү йден екінші кү йге қ андай жолмен ө ткендігіне тә уелсіз болады.

Ішкі энергия жү йені қ ұ райтын микробө лшектердің еркіндік дә режесі мен температурасына тә уелді.

Еркіндік дә реже саны – жү йенің кең істіктегі орнын анық тайтын тә уелсіз айнымалылар саны.

Идеал газ молекулаларының еркіндік дә режесі

Еркіндік дә реже саны i Бір атомды газ Екі атомды газ Кө п атомды газ
 
Ілгерілмелі      
Айналмалы -    
Барлығ ы      

Молекулалардың жалпы еркіндік дә режесінің санына тә уелсіз ү ш еркіндік дә режесі молекулалардың ілгерілмелі қ озғ алысына сә йкес келеді.

Молекулалардың ілгерілмелі қ озғ алысының кинетикалық энергиясы

(2)

Ә рбір тербелмелі қ озғ алыстың еркіндік дә режесіне сә йкес келетін орташа энергияның мә ні kT. Тербелмелі қ озғ алыстың еркіндік дә режесіне келетін кинетикалық энергия ілгерілмелі қ озғ алыстың еркіндік дә режесіне кинетикалық энергиясы қ арағ анда екі есе ү лкен.

(3)

мұ ндағ ы .

Классикалық теорияда молекуланы атомдары ө зара берік байланысқ ан жү йе ретінде қ арастырады. Олар ү шін i молекулалардың еркіндік дә режесімен сә йкес келеді.

Идеал газдардың молекулалары бір-бірінен ә серлеспейді. Сондық тан олардың потенциалдық энергиялары нольге тең. Қ орытындысында бір моль идеал газдың ішкі энергиясы немесе кез келген m массаның ішкі энергиясы сә йкесті

(4)

(5)

мұ ндағ ы - молярлық масса, - зат мө лшері, k- Больцман тұ рақ тысы, R- универсал газ тұ рақ тысы, -Авогадро саны, і – молекуланың еркіндік дә режесінің саны.

Классикалық термодинамика негізін термодинамиканың ү ш бастамасы қ ұ райды. (мысалы классикалық механиканың негізін Ньютон заң дары, ал электродинамика негізін Максвелл тең деулері қ ұ райтыны сияқ ты).

Термодинамиканың бірінші бастамасы жү йенің ішкі энергиясының ө згересін жылу мен жұ мыспен байланыстырады.

Ол энергияның сақ талу мне айналу заң ының жылулық қ озғ алыс ү лкен роль атқ аратын жү йе жағ дайына қ олдануы болып табылады.

Жү йе ү стінен атқ аратын жұ мыс – ол сыртқ ы денелердің термодинамикалық жү йеге берген энергиясымен ө лшенеді. Мысалы, газы бар цилиндрдегі поршеньді қ озғ ағ ан кезде газ сығ ылып, оның температурасы жоғ арылайды. Яғ ни газдың ішкі энергиясы ө згереді (жоғ арлайды).

Жү йеге берілген жылу – термодинамикалық жү йеге сыртқ ы денелердің жылу алмасуы арқ ылы берілетін энергиясы. (мысалы, газдың температурасы мен ішкі энергиясын жү йеге белгілі бір жылу мө лшерін температуралары ә р тү рлі денелер тү йіскен кезде ішкі энрегиямен алмасу процесі арқ ылы ө сіруге болады).

Бір денеден екінші денеге энергия екі тү рлі формада жұ мыс пен энергия тү рінде беріледі.

Бұ л ұ ғ ымдар термодинамикалық жү йе кү йлерінің ө згеру процестерімен байланысты ғ ана белгілі бір мағ ынағ а ие болады. Бұ л уақ ытта ішкі энергия осы жү йенің кү й функциясы болып табылады.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.