МС. Жайлауов физикалық химия мазмұНЫ

ынтығымен сипатталады. Мұнымен қатар система күйін көрсететін бірнеше теңдеулер де бар. Система күйін анықтау үшін көрсетілген өлшемдердің бәрін білу шарт емес, өйткені олар теңдеу құра-мына енгендіктен, бірін-бірі толықтырады және өзара байланысты болады. Система күйін анықтау үшін таңдалып алынған бірнеше тәуелсіз ауыспалы шамадағы қасиет көрсеткішін күй параметрле-рі (өлшемі) дейді. Оларды белгілі бір жағдайда өтетін процеске орай таңдайды. Мәселен, газ күйін сипаттау үшін оның қысымы, көлемі және температурасы сияқты үш өлшемнің екеуін алсақ жеткілікті, себебі қалғаны осыларға әр уақытта да тәуелді болады.

Күй параметрлерін экстенсивтік және интенсивтік деп бөледі. Экстенсивтік параметрлер мысалы, көлем, масса системадағы заттың санына пропорционалды. Ал интенсивтік параметрлер мәселен, температура, қысым, тұтқырлық, концентрация заттың санына (мөлшеріне) тәуелді емес. 1-таблицада энергиянын интенсивтік параметрлермен байланысы көрсетілген. Бұған зер салып қарасақ, энергиянын параметрлермен табиғи байланысын көріп, көптеген коэффициенттерді пайдаланып, энергияның бір түрі басқа түрге қалай ауысатынын және олардың өлшем бірліктерінің де қалай өзгеретінін, ішкі байланысын байқаймыз. Интенсивтік не экстенсивтік параметрлерді интенсивтік фактор және экстенсивтік (сыйымдылық) фактор деп те атайды. Энергияның әр түрлі мәнінде тұрған интенсивтік немесе экстенсивтік параметрлердің орнын ауыстыруға болатыны сияқты, жекеленген параметрлерді (интенсивтік не экстенсивтік (сыйымдылық) фактор болсын) осындағы басқа параметрлермен ауыстыруға болмайды.

Система күйіндегі параметрлердің кез келген өзгерісі процесс деп аталады. Оқулықта жиі кездесетін процестердің кейбір түрлері мыналар:

1. Изотермалық процесс (T = сопst). 2.Изобаралық процесс (р = сопst)

3. Изохоралық процесс (V=сопst)

4. Адиабаталық процесс (Q = 0)

5. Изобара-изотермалық процесс (р = сопst T=сопst )

6. Изохора-изотермалық процесс (V = сопst T=сопst).

20

Система күйінің біраз параметрлері процесс нәтижесінде өзгеріп, соңында өздерінің бастапқы мәнше қайта оралса, онда мұндай процестерді тұйық процестер деп атайды.

Егер системада энергия немесе зат алмасу болмаса және онын, қасиеті уақыт өткен сайын өзгермесе, онда мұндай системаның күйін күй теңдігі дейді. Әйтсе де, ортадан тепкіш күштің, электр-лік және басқа сыртқы әсер ету күштерінің өрісіндегі системаның тепе-теңдік кезіндегі интенсивті қасиеттері бір нүктеден екінші нүктеге ауыса алады, яғни өзгереді, бұл өзгерістерді ескермеуге де болады. Системаның тепе-теңдік күйін уақыт өткен сайын қасиеті өзгеріссіз қалатын тұрақты күйден ажырата білу қажет.

Бір процестегі система тепе-теңдіктегі күйдің біразынан үздіксіз өтсе, оларды тепе-теңдіктегі немесе квази теңдіктегі деп айта-ды. Бұл жағдайда қарастырып отырған система ішіндегі тепе-тең-дікті және оның жекелеген бөліктері арасындағы, сол сияқты сис-теманың өзін қоршаған ортамен шектелген шекарасындағы тепе-теңдікті де қосады. Мұндағы, жекеленген бөліктер мен системаны қоршаған орта арасындағы әрекет процесс сипатына ешбір нұқсан келтірмейді. Егер қоршаған ортадагы процесс те тепе-теңдікте болса, онда қарастырылатын системанын, кез келген аралықтан неме-се соңғы күйден бастапқы қалыпқа (күйге) оралу мүмкіндігі бо-лады және осы кездерде сыртқы ортада ешқандай өзгеріс қалмай-ды. Мұндай процестерді қайтымды дейді. Тепе-теңдіктегі және қайтымды процестер өте баяу жүреді. Тіршіліктегі іске асатын әр процестің соңғы жылдамдығы болады және ондай процестер қай-тымсыз келеді. Тепе-теңдіктегі қайтымды процестерді сипаттайтын қатынастарды термодинамиканың негізгі заңдылықтарына сүйеніп есептеуге болады.

Енді осы процестерді шағын тәжірибе арқылы талдап көрейік: ол үшін тұрақты температурадағы газы бар цилиндрді ешбір ке-дергісіз еркін қозғалатын поршеньмен жабайық. Поршеньге жоғарыдан күш әсер етпесе, ол белгілі бір биіктікте қозғалыссыз тұрады. Бұл процесті түсіндіру үшін 2-суретте көрсетілгендей үш түрлі гирь тастарын алайық. Олардьщ бірінші түрі бір килограм-дық үш гирь тасы, екіншісі — жарты килограмдық алты гирь тасы, ал үшіншісі — ол да үш килограмдық, бірақ ол әрбір түйіршігі бір грамдық қүм қиыршығынан тұрады. Енді цилиндр поршенінің үстіне бір килограмдық бір гирь тасын қойсақ, поршень цилиндр-дегі ауаны қысып, көлемін кішірейтіп, төмендейді, екінші және үшінші гирь тасын койғанда да осы процесс қайталанады. Процесс соңында поршень үш саты арқылы өзінің ең төменгі деңгейіне же-тіп тоқтайды. Осы кезде цилиндрдегі газ көлемі ҮІ-ден (бастапқы көлем) V₂-ге өзгереді. Мүны кері жүргізуге де болады. Ол үшін кезекпен әрбір килограмдық гирь тасын бір-бірден алса, поршень үш сатылы процесс арқылы жоғары көтеріліп, өзінің қалпына ке-леді, мұнда газ қысымы азайып, көлемі көбейеді. Осы бір-біріне қарама-қарсы екі процестің өзгеруі 2, а-суретте көрсетілген. Онда-ғы төменгі сынық сызық гирь тастарын поршеньге салғандағы, ал

жоғарғысы оларды біртіндеп алғандағы процестерді аңғартады.

Әрбір саты немесе секіру бір килограмдық гирь тасын косқанға (төменгі), не алғанға (жоғарғы) тең. Демек, төменгі сынық сызыктың әрбір секіруі қысымныд (жүктің) көбеюін және соған сәйкес цилиндр ішіндегі газ көлемінің азаюын көрсетсе, жоғарғы сынық сызықтың әрбір секіруі поршеньге түсірілген қысымның (жүктің) кемуі мен соған орай газ көлемінің көбеюін сипаттайды. Осы кездердегі цилиндр поршенінің жоғары-төмен қозғалуынан пайда болатын жұмыс — төменгі сызықтың астындағы ауданға, ал газ көлемінің ұлғайғандағы жұмыс — үстіңгі сызықтың астындағы ауданға тең. Бұдан поршеньнін, газды қысқандағы жұмысынан гөрі, газдың көлемін көбсйту кезіндегі жұмыстың артық екені көрінеді.

Енді осы процесті қайталайық (2, б-сурет), тек мұнда жарты килограмдық алты гирь тасы бар. Мұнда да поршеньге түскен күш (қысым) көбейген сайын, газ көлемі азайып, төменгі қисықпен өрнектелсе, енді оған керісінше әрбір гирь тасын алып, поршень қысымын секірмелі азайтқанда, оған сәйкес цилиндр ішіндегі газ көлемі секірмелі түрде артып отырады және ол жогарғы сызықпен сипатталады. Мүнда екінші процестегі газдың жұмысы біріншісінікінен артық.

Бүл процесті басқаша да қайталауға болады. Егер поршень арқылы цилиндр ішіндегі газға түсетін қысымды шексіз кіші ша-маға көбейтсе, мұндағы процесс бірқалыпты өзгереді және оны дәл осы тәртіппен, кысымды шексіз кіші шамаға кеміткенде де бірқалыпты жүреді. Поршеньге әрқайсысы бір грамдық құм түйір-шігін бір-бірлеп салса, газға түсетін қысым бірқалыпты көбейеді де, газдың көлемі баяу азаяды. Мұндайда, бірінші тәжірибедегі үш саты екіншіде алтыға бөлінсе, үшіншіде үш мың сатыға бөліне-ді екен (2, в-сурет). Демек, әсер етуші қысымды шексіз кіші бөл-шекке жіктеу әлгі сынық сызықты да соншаға бөлумен бірдей. Олай болса, газды кысуды көрсететін теменгі қисық газ қысымы-ның азаюы мен көлемінің көбеюін бейнелейтін жоғарғы сызықка жақындайды да тепе-теңдікке ұмтылады. Мұндайда сызық астындағы көлем де теңеледі. Осы шартқа орай газ көлемі азайғандағы жұмыс ең аз, ал газ көлемі көбейгендегі жұмыс ең көп болады.