Пәннің ОҚУ-Әдістемелік кешені «Статистикалық физика және физикалық кинетика негіздері» «5В011000 – Физика» мамандығы үшін ОҚУ-Әдістемелік материалдары
Тақырып: Термодинамиканың III заңы. Термодинамикалық функциялар
жүктеу/скачать 0,75 Mb.
|
| Тақырып: Термодинамиканың III заңы. Термодинамикалық функциялар.
Нернст постулаты бойынша барлық затттардың ортасында температурасы абсолюттік нольге тең болса, онда сол ортаның энтропиясының функциясының мәні нольге тең болады. S = 0 егер T = 0 (1.7) Осыдан термадинамиканың үшінші заңы тұжырымдалады: «Кез келген ортанының абсолюттік температтурасы ешқандай процесстерде нольге жетпейді, оған тек қана шексіз бағытталады» Классикалық термодинамиканың аппараты термиялық және калориялық күй теңдектерінің арасындағы байланыстарын белгілейді. Жүйелердің теримиялық күй теңдеуі деп жалпыланған координаттар, күштер және абсолюттік температура араларында байланыстарын көрсететін теңдеуді атайды. Мысалы, термиялық күй теңдігі деп жүйенің Клайперон теңдеуін айтуға болады: (1.8) немесе нақты газдарға арналған Ван дер Ваальс теңдеуі: (1.9) Мында Nk =R, N – бөлшектердің саны, ал меншікті көлем. Бұл термиялық теңдіктер эмпириялық түрінде тәжірибе арқылы табылады. Калориялық күй теңдуелері калориялық шамаларды температурамен және жалпыланған механикалық шамамлармен байланысын көрсетеді. Мысалы тұрде газдың күй немесе газдың жылу сыйымдылығының теңдеулерін алуға болады: және (1.10) Бірақ термодинамиканың апаратынан негізгі теңдеу (1.3) арқылы калориялық пен термиялық теңдеулердің белгіленген байланыстары тәжіриби теңдеулердің санын азайтады. Сол термодинамикада айтылыған калориялық және термиялық теңдеулердің байланысын көрсететін әдісті термодинамикалық потенциялдар немесе мінездемелік күй функциялар әдісі деп аталады. Ол әдісті Гиббс бірінші шығарған сондықтан оны басқаша Гиббс әдісі деп атауға болады. Ең карапайым термодинамикалық потенциял - термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясы Е (егер ол энтропиямен S және сыртқы параметрлер арқылы анықталатын болса). Бұл жағдайда (1.3) өрнекті жүйенің ішкі энергиясының дифференциалын анықтамасы түрінде қарастыруға болады: (1.11) мында:
(1.12) Бірінші теңдеу колoриялық боладыда, ал қалғандары термиялық күй теңдеуілері болады. Осы көрсетілген (1.12) олардың байланысы былай алынады: (1.13) Басқа термодинамикалық потенциал бос энергия: (1.14) Бос энергияның толық дифференциалын қарастырсақ: (1.15) осыдан:
, (1.16) ақырғы теңдіктеді салыстырсақ: (1.17) Осы алынған (1.16) және (1.17) теңдуелерден белгілі ГиббсГельмгольц теңдеуі шығады: немесе (1.18) Қарапайым жағдайларда, егер жалпыланған координата жалғыз көлем V болса, ал жалпыланған күш тек қана қысым Р болса, онда төрт термодинамикалық потенциал-дар пайдаланады. Олар: ішкі энергия , бос энергия термодинамикалық потенциал және энтальпия Егер ішкі энергия көлем мен энтропияға тәуелді болса, яғни E = E(S,V) онда: (1.19) сондықтан: және (1.20) Бос энергияны қарастырсақ (1.21) Яғни, сонымен қоса Термодинамикалық потенциал , енді салыстырсақ онда және (1.22) Енді энтальпия қарастырамыз: (1.23) ақырғы (1.23) алуға болады: (1.24) Осы қарастырылған теңдеулерді 1.19 1.21 саны және химикалық құрамы біртекті емес термодинамикалық жүйелерге пайдалануға болады. Егер құрамы біртекті емес термодинамикалық жүйенің молекулалрдың сандарын белгілесек, онда сол жүйенің толық энергиясының дифференциалы тең болады 1.25 мында - қосындылардың химиялық потенциалдары, сонымен бірге бос энергияның толық дифференциалы тең болады 1.24 Енді саны тұрақты емес термодинамикалық жүйенің құрамы бір текті болса, онда сипаттамалық термодинамикалық потенциал тең болады 1.25 Егер аддитивтік шартты пайдалансақ, онда Т,Р const 1.26 Яғни химикалық потенциал меншікті бір молекулаға қатнасты термодинамикалық потенциал боп табылады.
жүктеу/скачать 0,75 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|