Термодинамиканы бірінші бастамасы.

Термодинамикада макраскопиялы денелерді жылулы асиеттері оларды микроскопиялы табиатымен байланыстырылмай, кптеген тжірибелер арылы аныталан, бастамалар деп аталтын негізгі ш заа сйеніп зерттеледі.Термодинамиканы бірінші бастамасы энергияны саталу жне трлену задарынсипаттайды.

Жйеге берілген жылу млшері оны ішкі энергиясыны згерісі мен жйені сырты кштерге арсы жасайтын жмысына жмсалады:

.(8.2)

Бл термодинамикалы жйе шін энергияны саталу жне трлену заы. Жылу энергиясы тек ішкі энергия мен жмыса ана трленуі ммкін: ішкі энергия – энергияны микроскопиялы, ал жмыс – макроскопиялы трі.

Жйеге берілген жылуды аз млшеріні жйе жасайтын элементар жмыс пен ішкі энергияны аз згерісіне жмсалатынын сипаттайтын бл зады детте мына трде жазады:

. (8.3)

Жылу мен жмыс жне ішкі энергия згерісі жазылулары арасындаы згешелікті, жоарыда айтыландай, тере физикалы маынасы бар.

Термодинамиканы бірінші заына енетін барлы шамалар о, теріс немесе нл болуы ммкін. Егер жйеге жылу берілсе , алынса .

Егер жйе, мысалы жмыс денесі, периодты жмыс істейтін озалтыш ішінде процесс бойынша бастапы кйге айта оралып отырса, онда ал осыдан . Олай болса, ешандай периодты жмыс істейтін озалтыш оан берілген энергиядан арты жмыс жасай алмайды. Бірінші текті мгі озалтыш жасау ммкін еместігін длелдейтін бл тжырымдама термодинамиканы бірінші заы деп аталады.

Идеал газды тепетедіктегі кйіні згерісі шін термодинамиканы бірінші бастамасын мына трде жазуа болады:

(8.7)

 

 

36-СРА

Термодинамикадаы жмыс – газбен жмыс істегенде оны р уаытта клемі згереді: V=V2-V1

A=Pv A=P(v2-v1)

Газ тек клемі згергенде жмыс атарады. Егер газды клемі лайса, газ о жмыс атарады, ал газ сыылса (клемі азайса) теріс жмыс атарады. Егер газды ысымы траты болса, онда газды клемі v1-ден v2-ге згергенде атарылатын жмыс A=P(v2-v1) рнегімен аныталады.

Термодинамикадаы 2 трлі жмыс:

Газды жмысы: A^ газ лайса Сырты кщтержі жмысы: А газ сыылса

Термодинамикадаы жмыс P(v) графигі астындаы фигураны ауданына те:

37-СРА

Жылу сыйымдылыы — дене температурасын 1°С-ге немесе 1 калорияа жоарылату шін берілетін жылу млшері. Яни, денені (заттекті) андай да бір процестегі кйіні мардымсыз шексіз згерісі кезінде алатын жне олара температураны жоарылату шін ажет болатын жылу млшері. Массаны жылу сыйымдылыыны бірлігі меншікті жьлу сыйымдылыы деп аталады. Жылу сыйымдылыыны ысымы траты газдар шін С жне клемі траты газдар шін С болып ерекшеленеді. Бірінші жадайда денені жьлулы лаюына байланысты (денені геометриялы лшемдеріні згеруіне) сырты кштерге арсы механикалы жмыс жасалады, ал екінші жадайда денені жылуы кезінде оны геометриялы лшемдері згермейді жне энергиясын лайтуа жмсалады. ысым траты болан кездегі жылу сыйымдылыы клемі траты болан кездегі жылу сыйымдылыынан немі арты болады. Суды 15°С кезіндегі жылу сыйымдылыы Ся бірге те деп алынады. алыпты ысым (1 атм.) Жне температура 50°С боланда ауаны меншікті жылу сыйымдьшыы 0,24 кал/ г.град. те. Клем траты болан кезде С — 0,17 кал/г.град; су буы шін (темпе-ратура 0°С боланда) Ср = 0,44 кал/г.град жне С = 0,34 кал/г.град. Меншікті жьшу сыйымдылыыны денені тыыздыына кбейтіндісі клемдік жылу сыйымдылыы деп аталады.[1]

Мольдік жылу сыйымдылыы деп млшері бір моль затты температурасын бір Кельвинге згертуге ажетті жылу млшерін айтады. лшем бірлігі – Дж/моль .К.

Изохоралы процесс.

Изохоралы процесс кезінде газ жмыс нольге те жне жйеге берілген жылу млшері жйені ішкі энергиясын згертуге жмсалады.

Ішкі энергия згерісі ,

мндаы: - траты клемдегі мольдік жылу сыйымдылыы.

 

Изобаралы процесс. P=const

Изобаралы процесс кезінде термодинамиканы жйеге берілген жылу млшері жйені ішкі энергиясын згертуге жне жйені сырты денелермен жмыс атаруына жмсалады:

Жйеге берілген жылу млшері: ,

мндаы: - траты ысымдаы мольдік жылу сыйымдылыы.

 

Газды траты ысымдаы жне траты клемдегі мольдік жылу сыйымдылытарыны айырмасы универсал газ тратысына те. Cp траты ысымдаы мольдік жылу сыйымдылыы рашан CV траты клемдегі мольдік жылу сыйымдылыынан лкен болады

ыздыру траты ысым кезінде болса, онда газ лаяды да сырты денелерге о жмыс жасайды. Демек, бл жадайда газды температурасын 1 К–ге арттыруа траты клем кезіндегіге араанда жылу кбірек керек болады дедік, сондытан CP>СV болды, длірек айтанда газды универсал тратысына R арты болады. Енді термодинамиканы бірінші бастамасы бойынша (8.12) рнекті былайша жазайы: CP=(dUm/dT)+( рdVm/dT) (8.14) мндаы dUm/dT=СV. Ал Менделеев-Клапейрон тедеуін (рV=RТ, р=Const) деп есептеп, V жне T арылы дифференциалдап, рdV=RdТ алынан мндерді (8.14) формулаа ойса: CP=СV+R (8.15)

Бл Майер тедеуі деп аталады. Соныменен, идеал газды 1 моліні темпе-ратурасын траты ысымда 1 К-ге арттыранда оны жасайтын жмысы газды универсал газ тратысына те болады: A=R. (8.16)

Сонда меншікті жылу сыйымдылыы денені тегін сипаттайды екен.

(8.2) жне (8.13) рнектерден СV =(i/2)R (8.17) аламыз.

Майер тедеуіне (8.17) рнекті оятын болса, CP=(i/2)R+R=(i+2)/2)R

шыады. Жылу сыйымдылытарды атынасын g рпімен белгілейміз, сонда шыатын формула: g=CP/СV=(i+2)/i (8.18)

Мнда g>1 жне газды трінен туелді болады.

38-СРА