9. Әр түрлі температурада химиялық процестің және фазалық ауысулардың жылу эффектілерін есептеу жолдады.

Кез-келген химиялық процестіңжылу эффектісі температураға тәуелді. Бұл тәуелділікті Кирхгоф теңдеуі көрсетеді: Q_P = ΔH, Q_V= ΔU

()_P= ()_P = Σν_iC_P = ΔC_P

Бұл теңдеу арқылы жылу эффектісінің Т₁-Т₂ аралығында қалай өзгеретінін ж/е Т₂ температурадағы жылу эффектісінің мәнін анықтауға мүмкіндік береді. Ол үшін алғашқы теңдеуден интеграл алуымыз керек.: ΔН₂ =ΔН₁ +

Және Т1 температурадағы жылу эффектісі , Т1 ж/е Т2 температуралардағы жылу сыйымдылық белгілі болуы керек.

Кирхгоф теңдеуі үш түрлі жағдайларда қолданылады және осы үш жағдай үшін алынғаг теңдеулер бірінші, екінші, үшінші ретті болып табылады.

Бірінші ретті жуықтау. Бастапқы заттардың жылу сыйымдылықтарының қосындысы түзілген заттардың жылу сыйымдылықтарының қосындысына тең болса ΔС_Р = 0 болады. Ал ΔН₁ =ΔН₂ = const болады. Яғни реакцияның жылу эффектісі температураға тәуелді емес.

Екінші ретті жуықтауда Т₁-Т₂ аралығы аз болып, температураға тәуелді емес болғанда қолданылады. Реакцияның жылу эффектісін есептеу келесі жолмен жүзеге асырылады: ΔН₂ =ΔН₁ + → ΔН₂ =ΔН₁ + C_P (Т₂ – Т₁)

Үшінші ретті жуықтау Т₁-Т₂ аралығы өте көп болып, осы аралықта фазалық ауысулар орын алған жағдайда қолданылады.Бұнда С_Р жылу сыйымдылықтың температураға тәуелділігі ескеріледі. С_Р = f(T) . Ол тәуелділік тәжірибе жүзінде анықталған мына қатармен беріледі Δ С_Р = Δa+ ΔbT + ΔcT² + ΔdT³

a, b, c, d – зат табиғатына байланысты эмпирикалық коэффициентер. Сонда Т₂ жылу эффектісі тең:

ΔН₂ =ΔН₁ + ΔaТ₂+

Егер Т₁-Т₂ температуралық аралықта фазалық ауысулар орын алған болса Кирхгоф теңдеуі келесі жолмен өрнектеледі:

ΔН₂ =ΔН₁ + dT + ΔН_Қ.К. + dT + ΔН_БАЛ. + dT + ΔН_БУЛАНУ + dT

Бұндағы ΔН_Қ.К.,ΔН_БАЛ. , ΔН_БУЛАНУ – қайта кристалдану, балқу ж/е булану жылулары. – заттың төменгі температуралық кристалдық, жоғары температуралық кристалдық, сұйық ж/е газ күйлеріндегі жылу сыйымдылықтары.

10. Идеал газдар қатысымен өтетін әр түрлі процестер үшін термодинамиканың бірінші заңы.

Термодинамиканың бірінші заңы - жүйенің сыртқы ортадан алған жылу мөлшері оның ішкі энергиясының өзгеруіне ж/е сыртқы ортаға кететін жұмысты өндіруге жұмсалады. : Q = ΔU– A.

Енді термодинамиканың бірінші заңын идеал газдардағы изопроцестер үшін қолданайық:

• Изохоралық процестерде (V=const) газ жұмыс жасамайды А=0, сәйкес

Q = ΔU = U_T1 – U_T2

Бұндағы U_T1 ж/е U_T2 газдың бастапқы ж/е соңғы күйдегі ішкі энергиялары. Идеал газдардың ішкі энергиясы тек температураға тәуелді ( Джоуль заңы). Изохоралық қыздыру кезінде газ жылуды жұтады(Q>0) ж/е оның ішкі энергиясы артады. Ал суытқан кезде(Q<0) жылу газдан сыртқа бетіледі, сәйкес ішкі энергия кемиді.

• Изобаралық процестер үшін (p=const) газдың жасайтын жұмысы былай өрнектеледі:

A = p (V₂ –V₁) = pΔV

Ал термодинамиканың бірінші заңы бұндай процесс үшін : Q = U_T1 – U_T2 + p (V2 –V1) = ΔU - pΔV

Изобаралық ұлғаю кезінде (Q>0) газ жылуды жұтып, оң жұмыс жасайды. Ал изобаралық сығылу кезінде (Q<0) жылу сыртқы ортадан газға беріледі. Нәтижесінде А<0 . Изобаралық сығылу кезінде газ температурасы кемиді Т₂ <Т₁, ішкі энергия азаяды ΔU<0.

• Изотермиялық процестерде газ температурасы өзгермейді, сәйкесінше ішкі энергияда өзгермейді ΔU =0. Изотермиялық процестер үшін термодинамиканың бірінші заңыкелесі теңдікпен беріледі : Q = A. Изотермиялық ұлғаю кезінде алынған жылу сыртқы ортаға жұмсалатын жұмысқа кетеді. Ал сығу кезінде газды сығуға кеткен күштер сыртқы ортаға берілетін жылуға айналады.

Термодинамикада изопроцестермен қатар адиабаталық процестер қарастырылады. Адиабаталық процес – сыртқы ортамен жылу алмасу болмайтын процесс. Оған адиабаталық ұлғаю және сығылу процестері жатады. Бұндай процестерде Q = 0 , сондықтан термодинамиканың бірінші заңы былай өрнектеледі: A = - ΔU. Яғни газ ішкі энергиясының кемуі есебінен жұмыс жасайды. Адиабаталық ұлғаю кезінде газ оң жұмыс жасайды, сондықтан оның ішкі энергиясы кемиді, осыдан газ температурасы төмендейді. Нәтижесінде адиабаталық процесс кезінде изотермиялық процеске қарағанда қысым тезірек төмендейді.