Не термодинамика
жүктеу/скачать 0.83 Mb.
|
U m C T v бұл тəуелділіктер жалпы физика курсынан белгілі. Егер термодинамикада мұндай тəуелділіктер тəжірибелер негізінде тағайындалса статистикалық термодинамикада теориялық тұжырымдардан шығарылады. Барлык ішкі параметрлер сыртқы параметрлер мен температураның функциясы екендігі тағайындалған. Мысалы, көлемнің, температураның жəне бөлшектер санының берілуі газ күйін толық анықтайды, яғни энергия, қысым, энтропия сияқты шамалар осы V, Т жəне N параметрлері арқылы өрнектеледі. Микробөлшектер жүйесінің статистикалык заңдылықтарын сипаттауда энергия ұғымының маңызы үлкен екендігі тағайындалды. Статистикалық əдісті пайдалануда жүйенің энергиясының оны құрайтын бөліктердің энергияларының қосындысына тең екендігі аса маңызды. Термодинамикада да энергияның осы басты маңызды қасиеті сақталады. Мұнда жүйенің кеңістіктегі қозғалысы қаралмайтындықтан жүйенің энергиясы оның ішкі энергиясына тең болады. Ішкі энергия жүйенің температура жəне сыртқы параметрлер арқылы анықталатын күйінің бір мəнді функциясы болып табылады. Энергияға мұндай қөзқарас статистикалық физикада да орын алады. Оның заңдары бойынша ішкі энергияны канондық үлестіру бойынша анықталған жүйенің энергиясының орта мəніне тең деп қабылданады: E E l E kT E U E E E l kT E Термодинамика, статистикалық физика сияқты, жүйенің энергиясы оны құрайтын бөліктердің энергияларының қосындысына тең болады дейтін аддитивтік шамаларды ғана пайдаланады. Əрине бұл қарастырып отырған объектінің шектік, идеал жағдайы болып табылады. Негізінде екі бөліктен тұратын жүйенің энергиясы осы бөліктердің энергиялары мен олардың өзара əсерлесу энергияларының қосындысына тең. Бірақ макроскопиялық жүйелер үшін соңғы қосынды - əсерлесу энергиясы ескерілмейді. Термодинамикада ішкі энергияның осынша маңызды болуы энергияның сақталу заңының салдары. Ішкі əнергияның басқа түрлеріне ауысуын, басқа денелерге берілуін анықтау термодинамиканың негізгі міндеттерінің бірі. Жылулық қозғалыстар теориясында температура негізгі ұғымдарға жатады. Гиббс үлестіруінде біз статистикалық температураны қарастырдык, ол микробөлшектердің ішкі қозғалыстарының өлшемі жəне тепе-теңдіктегі күйді сипаттайтын. ның мəні бөлшектердің энергия бойынша үлестіруімен тікелей байланысты, ол неғұрылым үлкен болған сайын жүйеде энергиясы жоғары бөлшектерде көп болады жəне керісінше. Сонымен қатар статистикалық температура параметрлері бірдей, немесе əр түрлі екі жүйенің арасында тепе-теңдік бар ма, жоқ па соны анықтауға мүмкіндік береді. Осы сияқты термодинамикада температура байланыстағы екі жүйенің жылу алмасуын сипаттайды. Температуралары Т1 жəне Т2 екі жүйе берілсін. Оларды бір жүйеге біріктірейік. Канондық үлестіруде тепе-теңдік қалыптың тек Т1=Т2 шартында ғана орындалатындығы белгілі. Ал күйлердің температуралары əр түрлі болса олардың арасында жылу алмасу болады, жүй тепе- теңдік қалыпқа ұмтылады. Жылу алмасуда бір дененің температурасы төмендейді, ал екіншісінікі ұлғаяды. Яғни, жылу температурасы жоғары деңгейден температурасы төмен денеге беріледі. Статистикалык физика тұрғысынан түсінікті бұл жылу алмасу құбылысы термодинамикада температура ұғымының негізіне жатады. Нақты сыртқы параметрлері бар екі жүйені алайық. Олардың əр біреуі тепе-теңдік қалыпта болсын. Егер оларды байланыстырсақ жүйелер өзара əсерлесуі мүмкін, олардың арасында энергия алмасу пайда болады. Мұнда екі мүмкіндік бар: не біріккен жүйе тепе-теңдік қалыпта қалады, не тепе-теңдік қалып бұзылып, жүйелердің күйі өзгереді. Жалпы барлық макроскопиялық жүйелердің өзара тепе-теңдік қалыптан ауытқу касиеттері болады. Демек термодинамикалық жүйелердің күйін сипаттайтын арнайы шама енгізілуі қажет жəне ол термодинамикалык температура деп аталады. Температураны өлшеу үшін термодинамикалық жүйелердің транзитивтік қасиетін пайдаланамыз. Үш, А, В, С, -тепе-теңдіктегі термодинамикалық жүйе берілсін. Егер жүйелерді байланыстырсақ С жүйесі А жəне В жүйелерінің əр біреуімен тепе-теңдік қалыпқа келеді. Басқа сөзбен айтканда А жəне С жүйелерінің де температуралары бірдей болады. Температураны өлшеу үшін денелер жүйесін белгілі бір күйде алып оларға температураның сан мəндерін беру кажет. Ол үшін температура шкаласы үғымы енгізіледі. Температураның өзгеруі жүйенің басқа да ішкі параметрлерінің өзгерісіне соқтырады. Бекітілген сыртқы параметрлер жағдайында дененің температурасы белгілі бір сан мəнімен сипатталады. Термометрлердің барлық түрінің жүмыс істеу қағидасы осы тұжырымға негізделген. Термометрлерді құрылысына қарай температураның шамасы: сынап бағанасының көтерілуі, газдың көлемі, электр кедергісі, термо э.қ.к т.б. өзгеруі сияқты шамалар арқылы бағаланады. Берілген нақты термометр арқылы анықталған температура эмпирикалық температура деп аталады. Жалпы термодинамикада температура өлшеу термометрдің табиғатынан тəуелсіз түрде анықталады. Температураның кең тараған түрі - Кельвин шкаласы: Мұнда
E t 273,15 K t Цельсий шкаласы бойынша алынған температура. (2) Кельвин шкаласын пайдаланып газ термометрі арқылы өлшенген Т - температураны статистикалық температурамен өлшенген температурамен сəйкестендіруге болады kT жəне температураны Кельвинмен емес, энергиялық бірлік - Джоуль арқылы анықтайды 1K ~ 1,38 1023 Дж жүктеу/скачать 0.83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|