§3. Больцманнын таралу заны.

129

таралуы болып табылады. ( 1 1 ) өрнекті пайдапанып, ( 1 0 ) өрнекті

төмендегідей жазуга болады:

п - п 0е ІТ, (12)

мұндагы п0- молекуланың потенциялык энергиясы нольге тең

болатын бірлік көлемге келетін молекулалар саны, п-молекуланың

потенция-лық энергиясы Ер-га тең болатын кеңістіктегі нүктелерге

сәйкес келетін бірлік көлемдегі молекулапар саны.

( 12 ) - өрнектен потенциялық энергиясы аз болатын жерлерде

молекулапардын тығыз орналасып, ал потенциялық энергиясы көп

болатын жерлерде — сирегірек орналасатындыгын көреміз.

( 1 2 )-өрнек бойынша, молекуланың потенциялық энергиясының,

мэндері ЕР| және Ер2 болатын нүктелердегі п,-дің п2-ге катынасы

≪2

Больцман, (12) таралудың, одан шығатын (13) өрнектінде тек

жердің тартылыс күшінің потенцнялык өріс жагдайында гана

емес, кез келген күштін потенциялык өрісінде хаосты жылулык

козгалыс күйінде болатын кез келген бірдей бөлшектер жиынтығы

үшін де орындапатындығын дәлелдеді. Осыған сәйкес (12) өрнек

бойынша таралу Больцманнын таралу заңы деп аталады.

Максвеллдің заңы бөлшектердін кинетикалык энергиялары

бойынша таралуын аныктаса, Больцманнын заны бөлшектердін

потенциялык энергияларынын мәндері бойынша таралуын

аныкгайды. Таралу заңдарынын екеуіне де тэн нәрсе ол —

экспоненциялык көбейткіштін барлыгы, онын дәрежесінде жеке

молекуланын кинетикалык энергиясынын немесе оган сәйкес

потенциялык энергиясының, молекуланың жылулык коз-

галысынын орташа энергиясына катынасы түр.

130

XI тарау. Термодинамиканың бірінші

БАСТАМАСЫ.

§1. Термодинамика зерттейтін негізгі мәселелер.

Термодинамика алгашкыда жылудын жүмыска айналуы

жөніндегі гылым ретінде пайда болды. Алайда, термодинамика

негізінде жаткан заңдардың жаппы сипаты сонша, казіргі кезде

термодинамикапық тәсілдер зор табыспен кептеген физикалық жэне

химиялық процесстерді зертгеуге және зат пен сәуле шыгару

қасиеттерін тексеруге қолданылады.

Термодинамика заттың каснеттерін жэне айналу процестерін

тексерген кезде кұбылыстардың микроскопнялык картинасын

қарастырып жатпайды. Құбылыстарды ол тәжірибелерден қорытылып

шыгарылган бірнеше негізгі зацдарга (бастамаларга) сүйене отырып

қарастырады. Осы себептіде термодинамикада табьшган кор-

тындылардың дәлдігі, оның негізінде жаткан зандардың дәлдігіне

сәйкес келеді. Ал соңгыларды алатын болсақ, олар толып жаткан

тәжірибелердің жалпыламасы боп табылады.

Термодинамика негіздеріне оның алгашқы екі бастамасы

жатады.

Бірінші бастама энергияның бір түрден басқа түрлеріне

айнапғанында байқалатын сандық қатыстарды тагайындайды.

Екінші бастама осы энергия айналымдары кай жагдайларда

жүзеге асатынын анықтайды, яғни процесстердің қай багытта өтуі

мүмкін екенін анықтайды.

Физиканың процесстерді осы энергетикалык түргыдан

карастыратын тарауы термодинамика деп аталады.

Термодинамикада тепе-тең күй үғымы мен кайтымды процесс

үгымдары үлкен роль аткарады.

Денелер жүйесі немесе жай жүйе деп, қарастырылып отырган

денелер жиынтығын айтамыз. Сүйық жэне онымен тепе-тең

қалыптагы бу жүйенің мысалы бола алады. Атап айтқанда, жүйе бір

денеден де күрылады.

Кез келген жүйе температура, қысым, көлем және т.с.с.

мэндер арқылы айырылатын эр түрлі күйде бола алады. Жүйенің

күйін сипаттайтын осындай шамалар күй параметрлері деп

аталады.

Қандай да бір параметрдің барлық уақытта анықталған мэні

бола бермейді. Мысапы, дененің эр түрлі нүктелерінде температура

бірдей болмаса, онда дененің белгілі бір Т параметрі бар деп айта

131

алмаймыз. Бұл жағдайда күй тепе-тен емес күй деп атапады. Егер осы

денені басқа денелерден оңашапап жэне өз бетіне қалдыратын болсақ,

онда температура қапыптасып, дененің барлық нүктелері үшін бір Т

мэнін кабылдайды - дене тепе-тең күйге ауысады. Осы Т мәні дене

сыртқы әсердің нәтижесінде тепе-тең күйден ауысканға дейін

өзгермей қалады.

Басқа параметрлер үшін де, мысапы, Р қысым үшін де осылай

орындалады.

Сонымен, жүйенің тепе-тен күйі деп жүйенің барлық

параметрлері, сыртқы жағдайлар өзгермей қалған кезде жеткілікті

уақыт бойы түрақты болып калатын белгілі мәндерін сақтайтын күйін

айтамыз. ■ Тепе-тен күйлердің үздіксіз тізбегінен қүрылған процесс тепе-

тен процесс деп аталады.

Тепе-тен күй жэне тепе-тец процесс үгымы термодинамикада

үлкен роль атқарады. Термодинамиканың барлық сандық

қортындыпары тек тепе-тең процестер үшін ғана нақты орындалады.

Қайтымды процесс деп, кері багытта өткізуге болатын

процесті тура бағытта өткізгенде жүйе кандай күйлерден өтсе, кері

багыттағы сондай күйлер тізбегінен өтетін процесті айтады.

Дөцгелек процесс (ягни цикл) деп, жүйе бірсыпыра

өзгерістерге үшыраганнан кейін апгашқы күйіне кайтып келетін

процесті айтады.

Термодинамикаға негіз болған заңдар термодинамика

бастамалары деп аталады. Олар тәжірибелер нэтижесінде табылган

деректерді жалпылап қорыту арқылы тағайындалган; бүл

бастамалардың сенімді екендігі олардан шыгатын аса көп

кортындылардың алдағы жерде тиісті тәжірибелер нэтижелерімен дэл

келіп отыратындығынан көрінеді.