Идеал газды ішкі энергиясы. Ішкі энергияны згеруі.

6.2 Саба міндеті:

1.Сублимация жне десублимация туралы ындыру.

2.Білімгерлерді білімдерін арттыру, тередету.

3.Білімгерлерді ыптылыа йрету.

6.3 Дріс тезисі:

Термодинамика – жылулы былыстарды теориясы. Онда денелерді атомды–молекулалы рылысы ескерілмейді. Термодинамикалы жйеде жретін кез келген процесс термодинамикалы процесс деп аталады.

Макроденелерде механикалы энергиямен атар, здерiнi iштерiне тйыталан энергияа ие. Ол – iшкi энергия. Ол барлы энергетикалы трленулердi балансына кiредi. Механикалы жмыс жасамай-а денелердi ыздыранда, оларды iшкi энергиясы лаяды. Iшкi энергияны механикалы энергияа айналуыны керi процесi болатыны сзсiз. Ішкі энергия ымын 1851 жылы У.Томсон енгізген.

Молекула–кинетикалы теория трысынан аланда ішкі энергия денені райтын блшектерді здік серлесуіні потенциалды энергиясыны жне оларды бейберекет жылулы озалысыны кинетикалы энергиясыны осындысынан трады.Идеал газдарды iшiнде зiнi физикалы асиеттерi бойынша арапайым болып табылатын газ - бiр атомды газ (гелий, неон, аргон жне т.б.).
Егер молекулаларды серлесуіні потенциалды энергиясы нлге те болса, идеал газды ішкі энергиясы оны барлы молекулаларыны жылулы озалысыны кинетикалы энергиясыны осындысына те:

Денені ішкі энергиясын екі трлі тсіл – механикалы жмыс істеу жне жылу алмасу жолымен згертуге болады. Механикалы процестер кезінде бір денеден екінші денеге берілетін энергияны лшемі А жмыс болып табылады. Жылу алмасуды ш трi бар - жылуткiзгiштiк, конвекция жне суле шашу (сулелi жылу алмасу). Жылу алмасу кезінде дене энергиясыны згерісін сипаттайтын физикалы шаманы жылу млшері деп атайды да, Q ріпімен белгілейді. Жылу млшері деп денеге жылу алмасу жолымен берілетін энергияны айтады, Q=1 Дж.Жылу сыйымдылы деп денені температурасын бір градуса згерту шін ажетті жылу млшеріне сан жаынан те шаманы айтады: .Денені жылу сыйымдылыы оны массасына, химиялы рамына жне термодинамикалы кйіне байланысты. Бірлік массалы біртекті денені жылу сыйымдылыын меншікті жылу сыйымдылыы деп атайды. . Меншікті жылу сыйымдылыты бірлігі – 1Дж/кг*К

Идеал газ клемін лайтан кездегі сырты ысыма арсы істелінетін элементар жмыс мына формула арылы аныталады:

атты денелерді кебуі сублимация (лат. Sublimo – ктеріп тастау) немесе рау деп аталады. Сублимация кезінде молекулалар атты дене бетінен тікелей «жлынып шыып» газ тріздес кйге теді. Кбіне газ кйінен тотамай, бірден атты кйге тетін кері процесті де баылауа болады (десублимация).Сондай-а сублимация атты жне газ трізді фазалар атар мір сретін температура мен ысымны барлы интервалында болатын булануды бір трі. Сублимация шін ажетті энергия сублимация жылуы деп аталады. Металды кристалдар сублимациясыны нтижесінде бір атомды булар пайда болады; ионды кристалдар буланып, газды фазада полярлы молекулалар рады; молекулалы кристалдар молекулалардан тратын бу тзеді. Сублимацияны негізгі кинетикалы сипаттамасы – сублимация жылдамдыы. Сублимация жылдамдыы – уаыт бірлігі ішінде сублимацияланатын затты массасы. Зат сублимациясыны шекті жылдамдыыны температура жне газ трізді фаза асиеттеріне туелділігі арылы Жер маындаы орбиталардан жерге тсетін арышты аппараттара жылуораныштыы шін олданылатын затты тадауды анытайды. Сублимация атты заттарды тазалау шін кеінен олданылады.Кптеген атты денелерді, мысалы, камфора мен нафталинні иісі болады. Бл белгілі жадайларда атты дене сйы кйге сопай, бірден газ кйіне те алады деген сз. Шындыында, атты денені молекулалары бізді мрнымыза жетпесе, біз оны сезбеген болар едік. Олай болса, ауада осы затты молекулаларыны боланы. Азы тлікті жне баса даматериалдарды сублимацияны кмегімен кептіру ндірісте ке олданылады. Тама нерксібінде температураны тмендету шін р.а мзды жиі пайдаланылады, себебі, ол тікелей атты кйден газа айналады.

6.4 лестірмелі материал:электронды кітаптар, тесттер, карточкалар

6.5 Пайдаланан дебиеттер:

1. Физика: Жалпы білім беретін мектепті жаратылыстану-математика баытындаы 10-сыныбына арналан оулы/ Б.Кронгарт, В.Кем, Н.ойшыбаев.-д., толыт. 2-бас. Алматы: Мектеп, 2010-384 б., сур.

2. Физика: Жалпы білім беретін мектепті жаратылыстану-математика баытындаы 11-сыныбына арналан оулы/ С.Тябаев, Ш.Насохова, Б.Кронгарт, т.б.- Алматы: “Мектеп” баспасы. -384 б., сур.

3. Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000

4. Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсыны есептер жинаы. – М., Наука, 2000

5. Иродов И.Е. Жалпы физика курсыны есептер жинаы. М: Наука, 2006

6.6.Баылау сратар:

1.Сублимация дегеніміз не?

2.Меншікті жылу сыйымдылыы дегеніміз не?

Таырып №10. Термодинамиканы бірінші бастамасы. Термодинамиканы бірінші бастамасын трлі жылулы процестерге олдану. Табиаттаы процестерді айтымсыздыы. Термодинамиканы екінші бастамасы туралы тсінік.

6.2 Саба міндеті:

1.Термодинамиканы бірінші, екінші бастамалары жне табиаттаы процестерді айтымсыздыы туралы ындыру.

2.Білімгерлерді білімділігін арттыру, тередету.

3.Білімгерлерді ыптылыа трбиелеу.

6.3 Дріс тезисі:

Бл жерде біз системаны ішкі энергнясы тсінігін ке пайдаланатын боламыз: жйені ішкі энергиясы деп газды барлы молекулаларыны барлы энергияларыны осындысын тсінетін боламыз. Системаны ішкі энергиясыны системаа жмыс атаруды арасында немесе айсы-бір жылу млшерін беруді арасында артуы тиіс деп ктуге болады.

Джоульды (жне таы баса кптеген алымдарды) тжірибелеріні аркасында аса маызды за тжырымдалды, ол за бойынша: тйыталган жйені ішкі энергиясыны згерісін мына трде жазуа болады

(2.5)

Мндагы Q системаа берілген жылу млшері, А - системаны атаран жмысы. Егер жмыс системаа атарылатън болса, онда ол теріс болады да, артады. Дл осылай, егер жылу млшерін система беретін болса, онда бл шама теріс болады. (2.5) тендеу термодинамиканы бірінші бастамасы деп аталады. Ол физиканы лы зандарыны бірі, онь дрыстыын барлы тжірибелер дерлік длелдейді. 2 жылу млшері де, А жмыс та жйеге энергия беру жне одан ал у тсілдері болып табылатындыктан, ішкі энергия да сйкес згеріп отырады. Сондытан да, термодинамиканы бірінші бастамасы энергияны сатаяу заыны басаша тжырымдамасы болып табылады.

(2.5) тендеу тйыталан системалар шін орындалады. Оны тйыталан системалара да олдануа болады, ол шін системадаы затты артуынан немесе кемуінен болатын ішкі энергияны згерісін ескеру керек. Ошауланан жйе шін

Болады демек

Жйені ішкі энергиясы да системаны кй функциясы болып табылады, себебі системаны кез-келген кйде, сол кйге сйкес келетін, наты ішкі энергиясы болады.

Егер термодинамиканы бірінші бастамасын днфференциалды трде жазатын болса, онда жылу млшері

Тмендегі шарттарды анааттандыратын термодинамикалы процесті айтымды процесс деп атайды:

a) Оны арама-арсы баыттарда бірдей жргізуге болады;

b) Тура жне кері процестер жргеннен кейін дене жне онымен серлесетін сырты денелер бастапы кйге айтып оралады.

Осы шарттарды е болмаанда біреуін анааттандырмайтын кез келген процесс айтымсыз процесс деп аталады. Термодинамикалы процесті айтымдылыыны ажетті жне жеткілікті шарты оны тепе-тедігі болып табылады.

Сонымен наты жылулы процестерге баыттылы тн. Шындыында да, оларды барлыы з бетінше жреді жрі нтижесінде ысым, температура, тыызды, химиялы рам жне т.б. параметрлер тееседі.

Наты жылулы процестерді баыты, сол сияты айтымсыздыы термодинамиканы екінші заы деп аталатын табиатты іргелі задарыны бірімен аныталады.

Термодинамиканы екінші заы зара йлесімді бірнеше трде айтылады:

1) Жылу ешашан суыыра денеден жылыра денеге берілмейді.

2) ыздырыштан алынан жылу млшерін толыымен жмыса айналдыратындай процесті жзеге асыру ммкін емес.

Жылулы озалтыш деп кдімгі отын немесе ядролы отынны ішкі энергиясын механикалы энергияа айналдыратын рылыны айтады. Осы масат шін отын жанан кездегі немесе ядролы реакциялар кезіндегі блінетін энергия жылу алмасу арылы айсібір газа немесе сйыа беріледі. Олар лайанда сырты кштерге арсы жмыс істеледі де андай да болмасын механизм озалыса келтіріледі.

Кез келген озалтыш негізгі ш бліктен: жмысты зат, ыздырыш жне суытыштан трады. Жмысты зат – газ немесе бу ыздырыштан Q₁ жылу млшерін алады да, клемін лайтып жмыс істейді. ыздырышты Т₁ температурасы отынны жану есебінен траты сталады. Сыыланда жмысты зат температурасы траты Т₂ суытыша Q₂ жылу млшерін береді. немі Т₁> Т₂ боландытан лайандаы газды ысымы сыыландаыдан арты болады. Бл озалтышты пайдалы жмыс атаруын реттейді.

Іштен жану жне реактивтік озалтыштарда суытышты ролін оршаан орта атарады.

озалтышты пайдалы сер коэффициенті тмендегі атынаспен аныталады: =1- Q₁/ Q₂

Соы атынастан тіпті шыынсыз жмыс істейтін идеал жылу озалтышыны зіні ПК-і 100%-тен кем екендігі шыады.

1824 жылы француз инженері Садди Карно жылу машинасыны ПК-іні е лкен мні ыздырышты Т₁ температурасы мен суытышты Т₂ температурасына туелді жне тмендегідей рнекпен аныталатындыын таайындады:

=( Т₁- Т₂)/ Т₁