6- дәрістік сабақ. Термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясы. Жұмыс және жылу мөлшері
жүктеу/скачать 89,88 Kb.
|
1 2
Байланысты:6-лекция
|
6- дәрістік сабақ. Термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясы. Жұмыс және жылу мөлшері. Денені, денелер жүйесін сипаттайтын макроскопиялық шамалардың арасындағы байланыстарды энергетикалық тұрғыда немесе заттардың жалпы қасиеттерін, жылулық қозғалыстарға байланысты зерттейтін фиизиканың маңызды бөлігі термодинамика деп аталады. Термодинамиканың негізі ретінде өте көп тәжірибелік фактілер арқылы қорытындыланған заңдар немесе бастамалар алынған. Бұл заңдар мен одан шығатын салдарлар нақты макроскопиялық құбылыстарды энергия айналулары тұрғысынан зерттейді. Термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясы. Жүйенің толық энергиясы, оны біртұтас деп санағандағы қозғалысының кинетикалық , сыртқы күщтер өрісіндегі потенциалдық және осы жүйені құрайтын денелердің ішкі энергияларынан құралады. . Дененің ішкі энергиясы оны құрайтын бөлшектердің бейберекет жылулық қозғалысының кинетикалық және олардың өзара әсерінің потенциалдық энергияларынан құралады. Айналмалы қозғалыстағы қатты дене үш айналмалы еркіндік дәрежеге ие. Демек абсолют қатты дененің үш ілгерілемелі, үш айналмалы қозғалыстарға сәйкес алты еркіндік дәрежесі болады. Материалдық нүкте (атом) айналғанда орны өзгермейді, сондықтан екі атомдық молекула екі айналмалы еркіндік дәрежеге ие. Демек, оның жалпы еркіндік дәрежелер саны 5-ке тең. Оның үшеуі ілгерілемелі қозғалысқа жатады. Екі атомды молекулаларға және т.б. жатады. Үш және көп атомды сызықты емес берік молекулалар , қатты дене сияқты, алты еркіндік дәредеге ие. Молекулалардың еркіндік дәрежелер санының үшеуі барлық уақытта ілгерілемелі қозғалысқа жататын болғандықтан, молекулалардың ілгерілемелі қозғалысының әр еркіндік дәрежесіне энергия сәйкес келеді. Бұл қорытынды энергияның еркіндік дәрежелер санына сәйкес теңдей бөліну заңы деп аталады. Осы заңның негізінде бір молекуланың ілгерілемелі қозғалысының орта кинетикалық энергиясы былай жазылады: . (1) Бұл өрнектің екі жағында Авогадро санына көбейту және екендігін ескеру, бір моль идеал газдың ішкі энергиясын анықтауға мүмкіндік береді: , ал кез–келген газ массасы үшін , (2) . Яғни, жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі , процестің хүру жолына байланысты емес, оның бастапқы және соңғы мәндерімен анықталады. . Ол күй функциясы. Жұмыс және жылу мөлшері. Молекулалардың күйі, олардың бір-бірімен әсерлесуі кезінде, энергияларымен алмасу нәтижесінде өзгереді. Газдың ішкі энергиясын өзгерту үшін, оның температурасын өзгерту керектігі көрінеді, ал энергияның өзгеруі, механикадан белгілі, жұмыспен тығыз байланысты. Яғни дененің энергиясы, ол жұмыс жасаса немесе сол дененің үстінен жұмыс жасалса ғана өзгереді және бұл өзгеріс барлық уақытта істелген жұмысқа тең болады. (3) Егер, газ ұлғайса олай болса жасалған жұмыс оң, яғни, , ал, керісінше, ол сыртқы күштің әсерінен сығылатын болса бұл кезде сыртқы күштің жасаған жұмысы теріс, яғни, Бірінші жағдайда газдың ішкі энергиясы кемиді, температурасы төмендейді, екіншіде - газдың ішкі энергиясы өседі, соған сәйкес температурасы артатындығы көрінеді. Изобаралық процесс кезіндегі жұмыс мынаған тең: Жұмыс реттелген қозғалыстың энергиясын беру болса, жылу – жүйені құрайтын бөлшектердің хаосты қозғалысының энергиясын беру болып табылады. Жүйенің ішкі энергиясынан бөлек жұмыс пен жылу мөлшері, бірі жұмыс жасау процесінде берілген энергияның өлшемі болса, екіншісі жылу берілу процесіндегі берілген эмергияның өлшемі. Жұмыс пен жылу нақты процестерде бір-бірімен қабаттаса жүреді. Өлшем бірліктердің халықаралық жүйесінде жұмыста, жылуда джоульмен өлшенеді. жүктеу/скачать 89,88 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2