Зерттеудің статистикалық және термодинамикалық әдістері
жүктеу/скачать 0,97 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Мольдік жылу сыйымдылық
- Майер теңдеуі
| Жылу сыйымдылық
Заттың меншікті жылу сыйымдылығы деп 1 кг затты 1 К-ге қыздыруға қажетті жылу мөлшеріне тең шаманы айтамыз: Жылу сыйымдылығының өлшем бірлігі — джоуль бөлінген килограмм-кельвин (Дж/(кг × К)). Мольдік жылу сыйымдылық—1 моль затты 1 К-ге қыздыруға қажетті жылу мөлшеріне тең шама: (1) мұндағы n=m/М—заттың мөлшері. Молярлық жылу сыйымдылықтың өлшем бірлігі — джоуль бөлінген моль-кельвин (Дж/(моль × К)). Меншікті жылу сыйымдылық с молярлық Сm жылу сыйымдылықпен мына қатынас арқылы байланысады (2) мұндағы М — заттың молярлық массасы. 1-сурет 2-сурет (1) және (2) формулаларды ескере отырып, 1 моль газға арналған термодинамиканың бірінші бастамасының өрнегін жазамыз: (3) Егер газ тұрақты көлемде қызатын болса, сыртқы күштердің жұмысы нолге тең болады (1) және газға сырттан берілетін жылу оның ішкі энергиясының артуына әкеледі: (4) яғни, тұрақты көлемдегі газдың молярлық массасы СV 1 моль газдың температурасын 1 К-ге арттырған кездегі ішкі энергиясының өзгерісіне тең. (1) формулаға сәйкес сонда (5) Егер газ тұрақты қысымда қызатын болса, онда (3) өрнегін мына түрде жазуға болады: процестің түріне байланысты емес және үнемі СV –ға тең болады (4), және T (p=const) бойынша Клапейрон — Менделеев pVm=RT (4) теңдеуін дифференциалдап, аламыз (6) өрнегі Майер теңдеуі деп аталады; ол Ср үнемі СV –дан газдың молярлық тұрақтысына тең шамаға үлкен болатынын көрсетеді. Бұл тұрақты қысымда газ қызған кезде оған газдың ұлғаюына қажетті қосымша жылу мөлшері қажет етілетіндігімен түсіндіріледі, себебі, қысымның тұрақты болуы газ көлемінің ұлғаюына байланысты. (5) қолдана отырып, (6) өрнегін мына түрде жазуға болады (7) Термодинамикалық процестерді қарастыруда әр бір газға сәйкес Сp –ның СV –ға қатынасын білу маңызды: (8) (5) және (7) формулаларынан шығатыны, молярлық жылу сыйымдылықтар еркіндік дәрежесінің санымен анықталады, және ол температураға байланысты емес. Энергияның еркіндік дәрежесі бойынша біркелкі таралу заңына сәйкес (§ 50), бөлме температурасы үшін СV = 7/2 R. Сутегінің сапалық эксперименттік тәуелділігінен шығатыны, СV (сурет 80), СV температураға тәуелді: төмен температурада (»50 К) СV =3/2 R, бөлме температурасында — CV = 5/2R және аса жоғары температурада — Сv=7/2 R. Мұны төмен температурада молекулалар тек ілгерілмелі қозғалыста болады, бөлме температурасында олардың айналулары қосылады, ал жоғары температураларда осы екі түрге тағы молекулалардың тербелісі қосылатындығымен түсіндіруге болады. Теория мен эксперименттің сәйкес келмеуін түсіндіру қиын емес. Жылу сыйымдылықты есептеу кезінде, молекулалардың тербелісі мен айналу энергиясының квантталуын ескеру қажет. Егер жылулық қозғалыстың энергиясы жеткіліксіз болса, мысалы, тербелісті тудыруға, онда бұл тербелістер жылу сыйымдылыққа өз үлесін қоспайды. Екі атомды газ - сутегінің бөлме температурасындағы жылу сыйымдылығы 7/2R орнына 5/2 R тең болатыны осымен түсіндіріледі. Дәл осылайша төмен температурада жылу сыйымдылықтың кемуін, және жоғары температурада артуын түсіндіруге болады. жүктеу/скачать 0,97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|