Е. Т. Акимбеков физика пәнінен дәрістер курсы нұр-Сұлтан 2020
-дәріс. ТЕРМОДИНАМИКА БАСТАМАЛАРЫ
жүктеу/скачать 3.65 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Кілттік сөздер
| 9-дәріс. ТЕРМОДИНАМИКА БАСТАМАЛАРЫ
Дәрістің мақсаты: Термодинамика заңдарын, жылу процестерін оқып үйрену; Термодинамиканың 1-бастамасын изопроцестерге қолдана білу. Кілттік сөздер: Термодинамика бастамалары, цикл, дөңгелек процесс, изопроцестер, Карно циклі, жылу машинасының пайдалы әсер коэффициенті. Қарастырылатын сұрақтар: Термодинамиканың бірінші бастамасы және изопроцестерге қолдану. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Карно циклі, ПӘК, Карно теоремасы. Клаузис теоремасы. Энтропия. Термодинамиканың екінші бастамасы және физикалық мәні. Термодинамика – энергияның түрленуiне қатысты жалпы заңдарға негiзделген жылулық процесстер туралы ғылым. Бұл заңдар молекулалық құрылымдарына байланыссыз барлық денелер үшiн орындалады. Термодинамика – физикалық процестерді энергетикалық тұрғыдан қарастыратын сала. Термодинамика денелер мен табиғат құбылыстарының тек макроскопиялық қасиеттерін ғана зерттейді. Жылулық процестерді зерттеудің өте маңызды тәсілі термодинамикалық тәсіл болып табылады. Бұл әдістің мағынасы мынада.Тәжірибе кезінде қарастырылып отырған процесті сипаттайтын макроскопиялық шамалардың сан мәндері өлшенеді. Оларды көбіне термодинамикалық параметрлер деп атайды. Осындай тәжірибелердің нәтижелері бойынша олардың арасындағы заңды байланыстарды тағайындайды, содан соң осы байланыстарды, дұрыстығы күмән тудырмайтын табиғаттың жалпылама заңдарының негізінде матеметикалық жолмен талдайды. Осындай талдаулар болатын табиғаттың жалпылама заңдарын термодинамиканың бастамалары дейді. Термодинамикалық әдіс көптеген құбылыстардың өту жолын бере алғанымен,ол бірақ осы құбылстардың неліктен осылай өтіп жатқандығын түсіндіре алмайды. Термодинамикалық әдістің бұл жетімсіз жерлерін молекулалық-кинетикалық теория толықтырады, ол көптеген құбылыстарды осындай моделдің негізінде түсіндіреді. Сөйтіп құбылыстарды зерттеудің осындай 2 маңызды әдістері бірін-бірі толықтырып, өтіп жатқан процестерді тереңірек түсінуге мүмкіндік береді. Термодинамика макроскопиялық жүйелердің термодинамикалық тепе-теңдік күйдегі жалпы қасиеттерін, күйаралық ауысу процестерін зерттейді. Термодинамика тәжірибелік екі бастамаға және Нернстің жылулық теориясына (термодинамиканың үшінші бастамасы) негізделген. Термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясы U- жүйені құрайтын микробөлшектердің (молекулалардың, атомдардың, т.б.) хаостық қозғалысының энергиясы мен осы бөлшектердің өзара әсерлесуінің энергиясы. Жүйе тұтас объект ретінде қозғалғанда, кинетикалық және сыртқы өрістегі потенциалдық энергиясы ішкі энергияға жатпайды. Жүйенің ішкі энергиясы – оның термодинамикалық күйінің бір мәнді функциясы. Жүйенің кеңістіктегі жағдайын толығымен анықтайтын тәуелсіз айнымалылар саны еркіндік дәрежелерінің саны деп аталады. Молекулалардың еркіндік дәрежелерінің жалпы саны: (9.1) Ілгерілемелі және айналмалы қозғалыстың бір еркіндік дәрежесіне , тербелмелі қозғалыста бір еркіндік дәрежеге энергия сәйкес келеді. Бір молекуланың орташа кинетикалық энергиясы: . (9.2) Бір моль идеал газдың ішкі энергиясы: (9.3) Массасы m идеал газдың ішкі энергиясы: (9.4) Термодинамиканың бірінші бастамасы: жүйеге берілген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге және жүйенің сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқаруына жұмсалады. ТД-ның бірінші бастамасының дифференциалдық түрдегі теңдеуі: (9.5) Жұмыс пен жылу – термодинамикалық жүйе күйінің өзгеру процестерінің энергетикалық сипаттамасы. Идеал газ сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқарса, элементар жұмыс оң болады: Жүйе бір күйден екіншіге ауысқанда (1→2) атқарылған жұмыс: Жүйе периодты түрде бастапқы күйіне қайтып оралып тұрса, оның ішкі энергиясы өзгермейді: Яғни, қыздырғыштан берілетін энергиядан артық жұмыс атқаратын периодты түрде жұмыс істейтін жылу машинасының болуы мүмкін емес. 1 моль идеал газ үшін ТД-ның бірінші бастамасының теңдеуі: (9.6) Тұрақты көлемде берілген жылу ішкі энергияның артуына жұмсалады: 1 моль газдың ішкі энергиясының өзгеруі: . Осыдан: . Изобарлық қызу процесінде: . (9.7) Осы (9.7) формула Майер теңдеуі деп аталады: изобарлық мольдік жылу сыйымдылығы изохорлық мольдік жылу сыйымдылығынан мольдік газ тұрақтысы R шамасына артық. Майер теңдеуінің еркіндік дәрежелерінің саны арқылы жазылуы: (9.8) Термодинамиканың І бастамасын процестерге қолдану 1) Изотермиялық процесс. T=const. Изотермиялық процесс кезінде жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі нольге тең және жүйеге берілген жылу мөлшері жүйенің сыртқы денелермен жұмыс атқаруына жұмсалады. U=0, Q=A немесе dQ=dA Изотермиялық процесс кезіндегі атқарылатын жұмыс: 2) Изохоралық процесс. V=const. Изохоралық процесс кезінде газ жұмыс нольге тең және жүйеге берілген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге жұмсалады. жүктеу/скачать 3.65 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|