Еркіндік дәрежесі бойынша энергияның бірқалыпты
таралуына арналған Больцман заңы.
Жүйе үшін термодинамикалық тепе-теңдікте болған жағдайда тура және айналмалы еркіндік дәрежелері үшін орташа кинетикалық энергия kТ/2-ге тең, ал әр тербеліс еркіндік дәрежесінің орташа энергиясы kТ-ға тең.
Тербелмелі еркіндік дәреженің энергиясы 2 есе үлкен, себебі ондағы потенциалдық және кинетикалық энергиялардың орташа мәніндегі шамасы тең шамада бола алады.
Сөйтіп, молекулалның орташа энергиясы: ‹έ›=ị/2 kT, мұндағы
ị = ịтура + ịайн+2ịтерб. Классикалық теорияда молекуланың атомдары арасындағы қатаң байланысы қарастырылады: олар үшін і молекуланың еркіндік дәрежесіне сәйкес келеді. Идеал газдағы молекулалар өзара әсерлеспейді және олардың потенциалдық энергиясы 0-ге тең. Сондықтан 1 моль идеал газдың ішкі энергиясы Ủμ және массасы m газдың ішкі энергиясы U былай жазылады:
26. Термодинамиканың 1-ші бастамасы.
Термодинамиканың 1-ші бастамасы - термодинамикалық процесте энергияның сақталу және айналу заңы.
Жүйенің ішкі энергиясын 2 әдіспен өзгертуге болады: жүйеде жұмыс істеу арқылы ( мысалы, цилиндрдегі газды поршень көмегімен сығу арқылы) немесе жүйеге жылу беру арқылы (герметикалық ыдыста газды қыздыру).
Жабық макроскопиялық қозғалмайтын жүйені қарастырсақ.
∆Ú=Q-A немесе Q=∆Ú+A болады.
Термодинамиканың бірінші бастамасы: жүйеге берілетін жылу оның ішкі энергиясының өзгеруіне және сыртқы күштерге қарсы жасалатын жұмысына кетеді.
Диференциалды формада: δQ=dÚ+δA,
мұндағы dÚ - толық дифференциал, ішкі энергияның шексіз аз өзгеруі,
δA- элементар жұмыс, δQ - шексіз аз жылу мөлшері .
δA және δQ толық дифференциал емес, өйткені ішкі энергия жүйе күйінің бірмәнді функциясы.
Осыдан кейін, толық ішкі энергияның өзгерісі ∫ dÚ=0, ол қайтадан бастапқы күйге айналады. Жылу да, жұмыс та күй функциясы бола алмайды. Термодинамиканың 1-ші бастамасына кіретін шамалардың барлығы оң және теріс болады. Егер жылу δQ>0 болса, онда жүйеге жылу беріледі, ал егер δQ<0 болса, онда жылу алынады. Егер жүйе сыртқы денеге жұмыс жасайтын болса, онда δА>0, егер жүйеге сыртқы күштер жұмыс жасаса, онда δА<0.
Термодинамиканың 1-ші бастамасының басқа формуласы, егер жүйе периодты түрде бастапқы күйге келсе және ∆Ú=0 болса, онда A=Q, яғни 1-ші текті тұрақты двигатель – периодты әсер етуші двигатель мүмкін емес.
Достарыңызбен бөлісу: |
