Термодинамикалық жүйелердің түрлері
жүктеу/скачать 23,78 Kb.
|
| Термодинамикалық жүйелердің түрлері. Айналадағы ортадан ойша бөлінген дене немесе өзара әрекеттескен денелер тобы термодинамикалық жүйедеп аталады.Мұны бұдан былай тек жүйе деп қарастырамыз. Жүйе айналадағы ортадан белгілі бір нақты (фазааралық) бет арқылы бөлінеді және жүйедегі молекулалар саны өте көп болуы керек. Өйткені термодинамикада молекулалар саны аз жүйелер қарастырылмайды. Егер жүйенің ішінде бөлу беті болмай, барлық нүктелерінде қасиеттері бірдей болса, ондай жүйе гомогендік жүйе деп аталады, егер жүйеде бөлу беті болса, ол гетерогендік жүйе деп аталады.Жүйенің айналадағы ортамен әрекеттесуі әр түрлі, мәселен: механикалық, жылулық, энергияның басқа да түрімен, заттармен де алмаса алады. Егер осы байланыстардың ешқайсысы да болмаса, ондай жүйелер изоляцияланган (оқшауланган) жүйелер деп аталады. Айналадағы ортамен зат алмасудан басқа байланыста болатын жүйелер тұйық жүйелер деп аталады. Тұйық жүйеге: ішінде заты бар жабық ыдыс, баллондағы газ т.б. мысал бола алады. Затымен де, энергиясымен де айналадағы ортамен алмаса алатын жүйелер ашық жүйелер деп аталады (мысалы, тірі организмдер). Жүйе күйінің параметрлері экстенсивтік (сыйымдылық) және интенсивтік (қарқындылық)болып екіге бөлінеді. Экстенсивтік параметрлер жүйедегі заттардың мөлшеріне пропорционал болады. Оларға көлем, масса т.б. жатады. Интенсивтік параметрлер жүйедегі заттардың мөлшеріне байланыссыз болады. Оларға температура, қысым, тұтқырлық, концентрация және т.б. жатады. Термодинамиканың бірінші заңы. Алғашқы кезде термодинамика жылу мен жұмыстың бір-біріне түрленуін қарастырды, сондықтан да термодинамика (термо грекше – жылу, температура, динамика – күш, жұмыс, қозғалыс) деп аталды. Сонымен энергияның бір түрден басқа бір түрге айналу заңдылықтарын зерттейтін ғылым термодинамика деп аталады. Термодинамиканыңң бірінші заңы табиғаттың жалпы заңдарының бірі - энергияның сақталу заңының дербес бір түрі. Оны былай тұжырымдауға болады: энергияның түрлері бір-біріне эквивалентті және бірдей қатынаста (мөлшерде) ауысады.Бұл изоляцияланған жүйеде энергияның жалпы қоры тұрақты болатынын аңғартады. Термодинамиканың бірінші заңы жұмыс, жылу және жүйенің ішкі энергиясының өзгеруінің арасындағы байланысты көрсетеді. Кез келген процесте жүйенің ішкі энергиясының өзгеруі ΔU=U2-U1 жүйеге берілген жылу Q мен жүйе жасаған жұмыстың А айырымы тең болады: ΔU=Q - A Егер жүйені бастапқы және соңғы күйлері бірдей болса, процестің жүру жолдарына байланыссыз ΔU -дың мәні де бірдей болады. Бұл жоғарыда айтқандай, ішкі энергия күйдің функциясы екенін көрсетеді. Алайда жылу мен жұмыс мұндай қасиет көрсете алмайды, өйткені олар процестің жүру жолына байланысты болады және олар күйдің функциясы емес. Сондықтан өзгерістері өте аз процесс үшін теңдеуді (12) былайша жазамыз: dU=δQ – δА Мұндағы тек ішкі энергияның өте аз өзгерісі ғана дифференциалға айналады. Осы теңдеулер - (12) және (13) термодинамиканың бірінші заңының математикалың өрнектері болып табылады. Оларды XIX ғасырдың орта шенінде Д. Джоуль мен Р. Майер бір-біріне қатыссыз анықтағанын, кейінірек Г. Гельмгольц механикалық жұмыс орнына жұмыстың басқа түрін енгізіп тұжырымдағанын айта кеткен жөн. Термодинамиканың бірінші заңы дифференциалды түрде былай жазылады: dU=δQ - δА - δА/ теңдеудегі А´ жүйенің көлем өзгерісіне байланыссыз жұмыстың барлық түрін көрсетеді. Кейде А´ -ны “пайдалы жұмыс” деп те атайды. Осы уақытқа дейін тұйық жүйені қарастырдық. Егер изоляцияланған жүйені қарастырсақ, ол үшін δQ=0; δА =0 болады. Осыған орай ондай жүйелерге термодинамиканың бірінші заңы былай жазылады: dU=0 және U = сопst Яғни изоляцияланған жүйеде ішкі энергия тұрақты болады. Ашық жүйелер үшін ішкі энергия - жүйенің массасына байланысты болатын экстенсивтік шама. Сондықтан ашық жүйелер үшін термодинамиканың бірінші заңы былай жазылады: dU=Q – А + Ем және dU=δQ – δА – dЕм (17) Мұндағы Ем - жүйенің массасының өзгеруіне байланысты энергия. Термодинамиканың бірінші заңының көп тұжырымдарының бірі - бірінші текті мәңгілік двигатель жасауға болмайтындығы. Ондай двигатель - энергия жұмсамай жұмыс істейтін двигатель. Әрине оның болуы мүмкін емес, өйткені ол термодинамиканың бірінші заңына қарсы келеді. Термодинамиканың бірінші заңын кейбір процестерге қолданып көрейік. Идеал газдың изотермиялық ұлғаюын қарастырайық. Бұл процесс қайтымды деп есептейік. Сонда Гей Люссак-Джоуль заңына сәйкес жүйенің ішкі энергиясы қарастырып отырған жағдайда өзгермейді, яғни ΔU=0. Ендеше Q=A яғни газға берілген жылудың бәрі ұлғаю жұмысын жасауға кетеді екен. Сонымен идеал газдың қайтымды изотермиялық ұлғаю жұмысы берілген жылудың нәтижесінде болатынын көреміз. Ол жұмыстың шамасы мынаған тең: Изобарлық процесте Р=сопst. Олай болса, ондай процестерге термодинамиканың бірінші заңын былай жазуға болады. QР = ΔUР - P(V2- VI) Бұдан изобарлық процесс кезінде жүйеге берілетін жылудың бәрі бірдей ішкі энергияны көбейтуге емес, біраз бөлігі ұлғайтуға кететіні байқалады. 20-теңдеуді былай деп жазуға болады: QР=U2 - UI +РV2 - PV1=(U2+РV2)-(U1 +РV1) Мұнда 1-теңдеуді ескеріп (энтальпияны енгізіп), былай жазамыз: QР= Н2- H1= ΔНР (21) Бұдан изобарлық процесте жылу энтальпияның өзгерісіне тeң екен. (Н) күйдің функциясы eкeнін ескерсек, онда QР да күйдің функциясы екенін көреміз. Жоғарыда қарастырылғандардан екі түрлі жағдайда: 1) P=сопst және 2) V=сопst жылудың (Qр және Qv), күйдің функциялық қасиетін көрсететінін білуге болады. Термодинамиканың бірінші заңын адиабаттық процестерге қолданбай тұрып, жылусыйымдылық ұғымына толығырақ тоқталып өтейік. Ішкі энергия. Энтальпия. Гесс Заңы. Гесс Заңының 1 салдары. Гесс Заңының 2 салдары. Гесс Заңының 3 салдары. Гесс Заңының 4 салдары. Энтропия ұғымы. Термодинамиканың екінші заңы. Гиббс Энергиясы. Гиббс энергиясын табу әдістері. Қайтымды және қайтымсыз реакциялар түсінігі. Қандай жағдайларда химиялық реакция қайтымсыз? Химиялық тепе-теңдік константасы туралы түсінік. Қайтымды реакциялар үшін әсер етуші массалар заңы. Химиялық тепе-теңдіктің ығысуы деп аталады. Ле-Шателье принципін тұжырымдау. Температураның химиялық тепе-теңдікке әсері. Қысымның химиялық тепе-теңдікке әсері. Концентрация қысымының химиялық тепе-теңдікке әсері. Фазалық тепе-теңдік. Қайтымды және қайтымсыз реакциялар. Концентрация реакциясының жылдамдығына әсері. Температураның реакция жылдамдығына әсері. Қысым реакциясының жылдамдығына әсері. Катализатордың реакция жылдамдығына әсері. Активтендірілген кешен теориясы. Күрделі реакциялар. Катализ: жалпы мәліметтер. Коллоидтық жүйелердің жалпы сипаттамасы. Коллоидтық жүйелерді алу әдістері. Коллоидты ерітінділерді тазарту әдістері. Адсорбция; негізгі ұғымдар мен анықтамалар Сұйық-газ бетіндегі Адсорбция. Шекарадағы Адсорбция қатты дене – газ. Шекарадағы Адсорбция қатты-ерітінді. Броундық қозғалыс. Диффузия. Осмос. Седиментация. Седиментациялық талдау. ҚЭҚ және оның пайда болу себептері. ҚЭҚ құрылысының Гельмгольц теориясы. ҚЭҚ құрылысының Гуи-Чепман теориясы. ҚЭҚ құрылысының Штерн теориясы. Электрокинетикалық құбылыстардың практикалық маңызы. Коллоидтық жүйелердегі жарықтың шашырауы. Рэйлей теңдеуі және оны қолдану шарттары. Сіңірілетін жарық. Бугер – Ламберт – Бер Теңдеуі. Коллоидтық жүйелерді бояу. Коллоидтық жүйелерді зерттеудің оптикалық әдістері. Ультрамикроскопия Нефелометрия. Турбидиметрия. Термодинамика және химиялық термодинамика ұғымы. Термодинамикалық параметрлер. Фаза және фазалық тепе-теңдік, жүйенің термодинамикалық күйі туралы түсінік. Энергияның бір жүйеден екінші жүйеге ауысу формалары. Жылу және жұмыс: ұқсастықтар мен айырмашылықтар. Изохоралық процесс. Изобарлық процесс. Изотермиялық процесс Адиабаталық процесс. Кирхгоф Заңы. Процестің өзіндік шарттары. Су күйінің диаграммасы. Гиббс фазалық ережесі. Тізбекті реакциялар. Химиялық реакцияның орташа және шынайы жылдамдығы. Молекулалық және реакция ретілігі. Бірінші реттілігін реакциялар. Екінші реттілігін реакциялар. Үшінші реттілігін реакциялар. Реакция реттілігін анықтаудың графикалық әдісі. Реакция реттілігін анықтау үшін кинетикалық теңдеуді таңдау әдісі. Реакция реттілігін анықтау үшін жартылай айналу уақытын анықтау әдісі. Гетерогенді химиялық реакциялардың кинетикасы. Фотохимиялық реакциялар. Біртекті және гетерогенді катализ. Автокатализ. Жарнамалау. Катализатордың улануы. Ферментативті катализ. Беттік керілуді анықтау әдістері. Физикалық және химиялық адсорбция. Беттік керілуді өзгертетін заттардың жіктелуі. Беттік-белсенді заттардың жіктелуі. Траубе Ережесі-Дукло. Лангмюрдың мономолекулалық адсорбция теориясы. Поляни полимолекулалық адсорбция теориясы. Песков-Фаянс ережесі. Мицелла құрылымы. Браун мен Перреннің тәжірибелері. жүктеу/скачать 23,78 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|