Лекция Лекциялар модуль. Жүйенің термодинамикалық тепе-теңдігі Кіріспе. Термодинамиканың негізгі анықтамалары мен түсініктемелері

Өзіндік бақылау сұрақтары

1. 
   Қандай жүйелер көпкомпонентті?
   
2. 
   Бинарлық жүйеде фазалар саны қанща?
   
3. 
   Қаныққан бу қысымының температураға тəуелділігі (өрнегі).
   
4. 
   Қаныққан бу қысымының температураға тəуелділігі (Р-Т диаграмма).
   
5. 
   Тұрақты температурада қаныққан ерітіндінің р, р_s жəне сұйық ерітіндінің концентрациясы арасындағы байланыс.
   
6. 
   T=const болғандағы р мен x₂ арасындағы байланыс.
   
7. 
   Бинарлық ерітінді үшін P-x диаграммасын сызыңыз.
   
8. 
   Тұрақты температурада x₁ мен x₂ арасындағы байланыс.
   
9. 
   Клапейрон-Клаузиус теңдеуі
   
10. 
    p=const болғандағы Т мен x арасындағы байланыс.
    
11. 
    Идеал бинарлық сұйық - бу екіфазалық жүйенің тепе-теңдігі жəне фазалық ауысуындағы негізгі ерекшеліктер.
    

9лекция

5 модуль. Заттардың тепе-теңдіксіз қасиеттері. Қайтымсыз процестер. Тепе- теңдіксіз қайтымсыз процестердің негізгі түсініктемелері. Диссипация құбылысы. Локалдық тепе-теңдік. Ағындар жəне қайнар көздері туралы ұғым. Тепе-теңдікті термодинамиканың заңдарының жалпылықтылығы. Тепе-теңдікті термодинамиканың шектелуі.
Түйінді сөздер: қайтымды, қайтымсыз процесстер, оқшауланған жүйе,, жабық жүйе,, ашық жүйе, тепе-теңсіздік, толық тепе-теңдік, механикалық тепе-теңдік, термодинамикаық тепе-теңдік, ағын, ағын көздері, локалдық, флуктуация, физикалық элементар көлем, кернеулік тензоры.
Қысқаша мазмұны. Термодинамикалық тепе-теңдік ұғымының механикалық тепе-теңдікпен өзгешелігі мүлде баска сипатқа ие болады. Термодинамикалық жүйенің молекулалары (температура асқын төмен болмаса) теңдеспеген күштер əрекетінде болып жан-жақты мүмкін бағыттарда қозғалады. Термодинамикалық жүйе деп басқа денелермен жəне өзара энергия жəне (немесе) зат алмаса алатын бір немесе бірнеше денелер жиынтығын атайды. Мұнда тепе-теңдік ұғымды жүйені тұтас алғанда кейбір бірлескен (лат. collectіvus – жинақтау, бірге, бірлескен, коллективтік) сипаттамаларына жатқызады, айталық, температура, қысым немесе компонент концентрациясы сияқты. Бұл сипаттамалар жүйе əрекеттерін макроскопты түрде бенелейді жəне күй параметрлері деп аталады. Егер алмасуға жауапты X_і жəне сыртқы ортаның Х_e сипаттамаларының мəндері жүйе мен сыртқы ортада бірдей болса, онда жүйе термодинамикалық тепе-теңдік күйде болады.. Сыртқы ортамен энергия жəне зат алмаспайтын жүйені оқшауланған жүйе деп атайды. Егер оқшауланған жүйелерде энергия диссипациясы болса, онда жүйенің энтропиясы өседі. Энергияның диссипациясы (лат dіssіpatіo – шашырау) деген реттелген процестердің (қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясы, электр тогының энергиясы жəне т.б.) бөлігінің энергиясы реттелмеген процестердің энергиясына өтуі, ең ақырында - жылуға. Энергияның диссипациясы байқалатын жүйелер диссипативтік жүйелер деп аталады, олар динамикалық жүйелер болады. Мысалы, механикада қозғалыстағы дененің толық энергиясы үздіксіз кеміп (шашырайды), энергияның механикалық емес басқа түрлеріне (мысалы, жылуға) өтеді.
Энтропия dS өсімшесінің екі құраушысын ажырату қажет: біріншісі d_eS жүйе шекарасынан энтропия тасымалдауын (сыртқы ортамен əсерлесуден туындайтын энтропия ағынын) суреттейді; екіншісі d_іS жүйеде өндірілген (жүйедегі ішкі өзгерістермен байланысты энтропия бөлігі) энтропияны белгілейді, сондықтан dS тең болады:
dS d_eS  d_iS
Энтропия өндірісіне тек қана қайтымсыз процестер үлес қосады. Бұндай процестерге химиялық реакциялар, диффузия, жылуөткізгіштік, тұтқырлық тағы да басқа процестерді жатқызуға болады.Термодинамиканың екінші бастамасынан тағы да уақыттың бір бағыттылығы шығады; уақыттың оң бағытын екінші бастама энтропия өсуімен байланыстырады.
Берілген бет арқылы бірлік уақытта массаның тасымалдауын J масса ағыны деп атайды. Көпкомпоненттік жүйе үшін жеке J_і компоненттің ағын шамаларын білу керек. Масса ағыны белгіленген бет арқылы заттың тасымалдауын сипаттайды, ал бет елес, жалған (фиктивті) да түрінде болуы мүмкін. Импульс векторлық шама болғандықтан, берілген бет арқылы импульстің П_x, П_y, П_z үш бағытта ағыны болады, осылардың əрбірі берілген бет арқылы бірлік уақытта өтетін импульс проекциясының шамасын көрсетеді. Онда импульстың 3 меншікті ағыны _х, _y, _z бар, оның əрбіреуі элементар dS ауданның бағытталуына тəуелді. Егер dS аудан x,y,z осьтеріне перпендикуляр бағытталған болса, онда əрбір _і-де үш _іх, _іy, _іz компоненттерге ие болады. Сөйтіп, импульс ағыны 9 компонентті (9 бағытты) шама, демек осы жиынтығы импульстың меншікті ағын тензорын құрастырады. Ағындарды макроскопты жəне микроскопты деңгейде суреттеуге болады. Макроскоптық моделде газ континуум (латынша сontіnuum - үзіліссіз) ретінде қарастырылады жəне тиісті суреттеуі макроскоптық жылдамдық, тығыздық, қысым жəне температураның координаттар мен уақыттан тəуелділігі арқылы беріледі. Микроскоптық немесе молекулалық модель газдың құрылымын сансыз дискретті молекулалар жиынтығы ретінде қарап, кез келген уақыт мезетінде барлық молекулалардың орны жəне жылдамдығы туралы мəліметтерді қамтамасыз етеді.
Оқшауланған жүйеде энтропия ағыны d_eS нөлге тең, сондықтан:
dS=d_іS0, d_eS=0.
Бұл өрнек энтропия ешқашан кемімейді деген термодинамиканың екінші бастамасының классикалық тұжырымдамасына сай жəне оның бұл қасиеті қайтымсыз процестер байқалуын анықтайтын критерийін береді. Болжау бойынша орташалағанда
ұсақ масштабты флуктуациялар жойылған кеңістік жəне уақыт интервалдарын ^r жəне ^t

бейнелейді. ^r
бейнелейтін локалды аймақ элементар физикалық көлем (ЭФК) деп

аталады. Осындай кеңістік координаттар жəне уақыт жүйесін енгізуді кеңістік пен уақытты ірітүйірлі тегістеу деп атайды.

жүктеу/скачать 75.57 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: