Идеал газдардың кинетикалық теориясы
Гей-Люссак және Джоуль тәжірибелері
жүктеу/скачать 5,05 Kb. Pdf көрінісі
|
| 2. Гей-Люссак және Джоуль тәжірибелері. Термодинамиканың бірінші
бастамасының идеал газға қолдануын қарастырайық. Идеал газдардың термиялық күй теңдеуі – Менделеев-Клапейрон теңдеуі болып табылады. Бір моль идеал газ үшін бұл теңдеу мына түрде жазылады: Жүйенің калориметриялық күй теңдеуін алу үшін ішкі энергияның көлемге қалай тәуелді екендігін анықтайық. Осы сұраққа жуықтау жауап беретін тәжірибені Гей-Люссак қойды. Көлемдері бірдей А және В мыс ыдыстар бір-бірімен С краны бар түтікпен жалғасқан (20-сурет). А ыдысы ауамен толтырылған, В ыдысының ауасы сорылып тасталған. С кранын ашқан кезде ауа А ыдыстан В ыдысқа ағады. Гей-Люссак А ыдысындағы ауаның температурасы төмендегенін, ал В-дағы ауаның температурасы артқанын байқайды. А В С 20-сурет 62 Температураның мұндай өзгерісі А ыдыстағы ауа өзінің ішкі энергиясы есебінен ұлғайып жұмыс атқарғанымен түсіндіріледі. А және В ыдыстарында тепе-теңдік орнағаннан кейін олардың температурасы бастапқы мәнімен теңеседі. Гей-Люссак тәжірибе нәтижесінде көлем екі есе ұлғайғанда температураның өзгермейтіндігін көрсетті. Бұдан мынадай қорытынды жасауға болады. Температура тұрақты болса ішкі энергия көлемге тәуелсіз болады. Осы тәжірибені аздаған өзгерістермен Джоуль де орындаған. 3. Джоуль-Томсон құбылысы. Гей-Люссак пен Джоулдің тәжірибелерінің дәлдігі өте төмен болды. Себебі ауаның жылусыйымдылығы ыдыстар мен калориметрдегі судың жылусыйымдылықтарымен салыстырғанда аз болды. 1852-1862 жылдары Джоуль мен Томсон бірге жасаған тәжірибелері үлкен дәлдікпен орындалды. Бұл тәжірибелердің нәтижесінде тек қана ішкі энергияның көлемге тәуелділігі зерттеліп қоймай, сонымен қатар Джоуль-Томсон құбылысы деп аталатын маңызды физикалық құбылыс ашылды. Джоуль және Томсон тәжірибесінде жылулық оқшауланған цилиндр алынды. Цилиндрдің ортасында MN және M / N / металл торлары арасына тығыз мақтадан тығын орнатылды (21-сурет). Зерттелетін газ жоғары қысымның әсерінен тығын арқылы цилиндрдің екінші жағына өте баяу сыздықтайды. Тығын арқылы өткендіктен газдың ағыны ламинарлы болды. Газ ағысы өте баяу болғандықтан оның кинетикалық энергиясын ескермеуге болады. Бұл жағдайда кез келген уақыт мезетінде тығынның екі жағындағы газ термодинамикалық тепе-теңдікте болады. Жүйе жылулық оқшауланғандықтан газ ағыны адиабатты болды. Тығынның екі жағындағы газдың және қысымдары үнемі тұрақты болуы қамтамасыз етілді. Тығын мен газ процесс кезінде бір-бірімен жылу алмасады. Ал, процесс стационар болғанда жылу алмасу тоқтап, тығынның физикалық күйі, демек ішкі энергиясы тұрақты болады. Стационар ағыс кезінде тығынның бір жағында , ал екінші жағында температуралары орнығады. Осы температуралар тәжірибе кезінде өлшенген. Газдың тығын арқылы стационар ағысы Джоуль-Томсон процесі деп аталады, ал осындай ағыс кезінде температураның өзгеруі Джоуль-Томсон құбылысы деп аталады. Ағыс өте баяу болғанымен бұл процесс квазистатикалық емес, себебі жалпы жүйеде термодинамикалық тепе-теңдік жоқ. 4. Тығынның сол жағында ойша ABNM кеңістігін алып тұрған газдың көлемін қарастырайық (21-сурет). Тығыннан өткен соң бұл газ оң жақтағы M / N / B / A / кеңістіктегі көлемді алады. Осы процеске термодинамиканың бірінші бастамасын қолданайық. AB шекарасы MN шекарасына жетеді. Бұл кезде газ үстінен (S-цилиндрдің көлденең қимасының B A B жүктеу/скачать 5,05 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|