48. Карно циклы.
Айналым процесі екі изотермиядан және екі адиабаттан тұрады. Карноның тура циклын қарастырайық: жұмысшы дене орнына идеал газ қолданады. Карно циклындағы термодинамикалық процестер: 1-изотерма-2-адиабата-3-изотерма-4-адиабата-1:
Изотермиялық ұлғаю 1-2
Т=const; V2.>V1
|
A12=m/μ RT1 ln V2 /V1 =Q1
|
Адибаталық ұлғаю 2-3 δQ=0; T21
|
A23 =-m/μ Cv (T2 –T1 )
|
Изотермиялық қысылу 3-4 T=const V43
|
A34 =m/μ RT2 ln V4 /V3=-Q
|
Адибаталық қысылу δQ=0; T1>T2
|
A41 =-m/μ Cv (T1 –T2 )=-A23
|
Айналым процесіндегі жұмыс: А=А12 + А23 +А34+А41=Q1+A23-Q2+A23=Q1-Q 2
2-3 және 4-1 адиабат үшін Пуассон теңдеуі: T1V2γ-1= T2V3γ-1, T1V1γ-1=T2 V 4γ-1 бұдан, V1/V2=V3/ V4
Осыны пайдалана отырып, Карно циклындағы термодинамикалық ПӘК-ты табамыз:
ол тек қыздырғыш пен тоңазытқыштың температураларымен анықталады.
Реал газдарды қарастырғанда ең алдымен молекуланың көлеміне және молекула аралық әсерлесуге көңіл аудару керек.
Молекула аралық әсерлесу күштері 10-9 м кем аралықта көрінеді. Молекулааралық әсерлесу күші - бұл тартылу күші Fn (олар үлкен аралықта байқалады) және тебілу күші F0 (олар кішкентай аралықта байқалады). Екеуінің қосындысы (айырымы) r = r0 аралықта бұл күштер тең және F=0 қалыпқа келеді. r0 аралық молекулар арасындағы тепе-теңдік кезіндегі қашықтық, бұл жылулық қозғалыс жоқ кезде болады.
Ең мықты r=r0 тепе-теңдігінде өзара әсерлесу потенциалдық энергиясы U ең аз шамада болады.
Umin және kT бұл әр түрлі агрегаттық күйлердің критерийлері.
Umin жұмысты анықтайды, оны қалыптағы молекулаларды (r=r0) айыру үшін
тартылыс күшіне қарсы орындау керек.
Umin<< KT кезінде заттар газдық күйде болады, себебі молекулалардың жылулық қозғалысы олардың қосылуына (конденсация) кедергі жасайды.
Umin >> KT кезінде заттар қатты күйде болады, себебі молекулаларды бір-бірінен “ажыратуға” жылулық энергиясының күші жеткіліксіз.
Umin = KT кезінде заттар сұйық күйде болады, себебі жылулық қозғалыс нәтижесінде молекулалар кеңістікте орындарын ауыстыру арқылы қозғалыста болады, бірақ бір-бірінен r0-ден көп қашықтамайды.
49. Ван-дер Ваальс теңдеуі.
Идеал газ күйіне PVμ = RT молекула көлемін және молекула аралық күштердің әсерлесуін ескере отырып өзгеріс енгізсек реалдық газдың көлемін Vμ—b аламыз. Радиусы r екі молекула 2r аралыққа дейін қосыла алмайды. b көлемі 1молекуланың көлемінен 8 есе артық.
Молекулааралық күштердің тартылысы газға қосымша қысым P/ арқылы беріледі, оны ішкі қысым дейміз: P′=a/V2μ мұндағы а - Ван-дер–Ваальс тұрақтысы. Мольдік газ үшін Ван-дер-Ваальс теңдеуі – реал газ күйінің теңдеуі:
(P+ a/V2μ) (Vμ-b)=RT
Кез-келген газ массасы үшін:
(P+V2a/V2)(V- νb) = VRT, мұндағы, ν = m/μ, V=νVμ .
Достарыңызбен бөлісу: |