36. .Пайдалы әсер коеффициенті.Термодинамиканың екінші бастамасы.

ТЕРМОДИНАМИКАНЫҢ ЕКІНШІ БАСТАМАСЫ Термодинамиканың бірінші бастамасы бойынша энергия сақталады. Энергияның сақталу заңы орындалатын, бІрақ табиғатта бақыланбайтын копте-ген процестерді кездестіруге болады. Мысалы, ыстық денені салқын денемен жанастырсақ, онда жылу әрқашанда ыстық денеден салқын денеге өтеді. керісінше ешуақытта да болмайды. Егер де жылу салқын денеден ыстық де-неге өткен жағдайда да энергия сақталған болар еді, бірақ мұндай процесс тіптен мүмкін емес. ЕндІ лақтырылған тасты қарастырайық. Ол Жер бетіне құлап түседі. Тас түсіп келе жатқан кезде оның бастапқыдағы потенциалдық энергиясы бірте-бірте кинетикалық энергияға айналып отырады. Ал тас Жер бетІне жеткен кезде, оның кинетикалық энергиясы тас пен Жердің ішкі энер-гиясына айналады (бұл дегеніміз осы денелердің молекулалары жеделірек қозғала бастайды, ал олардың температурасы сәл-пәл көтеріледі дегендІ білдіреді). Бірақ ешкім күнІ бүгінге дейін тастыд молекулаларының жылу-лық қозғалысы энергиясының оның кинетикалық энергиясына айналуының арқасында қайтадан көкке котерілгенін коре алған емес. Мүндай процесс кезінде де энергия сақталар еді, бірақ процесс табиғатта кездеспейді. Табиғатта бола алатын, бірақ оларға кері процесстер таоиғатта мүмкін болмайтын басқа да талай мысалдарды келтіруге болады. Келтірілген мысалдардағы кері процестер дс отетін болса, олар энергия-ның сақталу заңына ешқандай залал келтіре алмас едІ, энергияның сақталу заңы орындалған болар еді, яғни термодинамиканың бірінші бастамасы орын-далар сді. Процестердің қаіітымсыздығын түсіндіру үшін ғалымдар откен ғасырдың екінші жартысында термодинамиканың екінші бастамасы деп аталатын жаңа заңды түжырымдады. Бүл заң бойынша табиғатта қандай про-цестердің мүмкін, ал қандай процестердің мүмкін болмайтындығын айтып беруге болады. Термодинамиканың екінші бастамасын бірнеше түрде түжы-рымдауға болады, олардың барлығы да озара эквивалентті, тең баламалы. Ондай тұжырымдамалардаң біреулн Р. Ю . Э . Клаузиус (1822-1888) берді: табиги жагдайларда жылу ыстық денеден салқыи денеге өтеді, ал сшіқын денсдеп ыстық денеге жылу өз бетімен беріл.мейді. Бүл айтылған токтам тек белгілі түрдегі процеске ғана жататын болғандыктан, оны басқа түрдегі про-цестерге қалай қолдану керск екендігі түсініксіз. Басқа түрдегі процестерді де қамти алатын жалпыламырак түжырымдама кажет болды.

37. Тасымал құбылыстары.Жылу өткізгіштік.

жылу өткізгіштік.Макроскопиялық тұрғыдан қарағанда жылу өткізгіштік құбылысы бар ∆Q жылу мөлшерінің ыстығырақ қабаттан суығырақ қабатқа ауысуы болып табылады.

Молекулалық-кинетикалық теория тұрғысынан қарағанда жылу өткізу процесі деп молекулалардың өздерінің W орташа кинетикалық энергиясы көп болатын ыстығырақ қабаттан суығырақ қабатқа өтіп, осы қабаттағы молекулаларға энергияларының бір бөлігін беруінің айтамыз, керісінше, суық қабаттың молекулалары ыстығырақ қабатқа өтіп, осы қабаттағы молекулалардан біраз кинетикалық энергия алады. Осының нәтижесінде ыстық қабат суыйды да, суық қабат қызады. Сонымен dQ мөлшерінің берілуі, молекулалық- кинетикалық теория тұрғысынан қарағанда, dS аудан арқылы молекулалардың ретсіз қозғалысының белгілі бір мөлшердегі кинетикалық энергиясының көшуі болып табылады.

Сонымен, жылудың берілуін ішкі энергияның тасымалдануы ретінде қарастырамыз. Диффрузия құбылысын қарастырғанымыздай, температурасы Т, және Т2 болатын екі қабырғалары паралель ыдыстың ішінде газ орналасқан болсын. Біз стеционар жағдайда қарастырамыз. Температура айырымы аса үлкен емес деп алып газ тығыздығының өзгеруін ескермейміз, яғни газ молекулаларының консентрациясы барлық жерде бірдей. Бірақ Т1›Т2 болғандықтан, сол жақтан оң жаққа ds ауданы арқылы өтетін молекулалардың кинетикалық энергиясы біршама артық болады. Сонымен ішкі энергияның тасымалдануы жүреді де, Бұл жылу алмасу құбылысы деп аталады. V-const болғандықтан сыртқы жұмыс жасалмайда: dn= dv n= גdS*n (גּ= dx=√*dl

Ретсіз қозғалыс кезіндегі бір молекулаға қатысты орташа кинетикалық энергияның мынаған тең екенін білесіз: W= kt= *T= dw=dv=dQ

Мұндағы Cv-мольдік жылусыйымдылығы:

Na-авогадро тұрақтысы:

Температура Х координатасының функциясы болып табылады. Сонда:

W1= גּ*ds*n , ал W2= גּds*n (3,22)

T(x-dx)= T - dx, ал T(x+dx)=T(x)+ *dx екенін ескеріп,W1-W2=V1-V2=Q1-Q2 ойға алып былай жазамыз:

Dq = ג*dsn [ T (x) - dx) - t (x) + dx (3,23)

Бұдан мынаны аламыз:(dx= dl) ауыстырамыз:

dQ= nגv * dsdג

Алынған өрнекті былай жазуға болады: ds= - X *ds*d (3,24)

Сонда идеал газ үшін алынған коэфицент: X= λ√ (3,25)

Жылу өткізгіштік коэфиценті деп аталады Міне, сөйтіп біз теңдеуінің ХХ-ғасырдың басында макроскопиялық тұрғыдан алыған фурье теңдеуімен, яғни ішкі жылу өткізгіштік теңдеуімен бірдей екенін көрсетеміз:

Кейінгі фурье теңдеуі меншікті жылу ағыны qж( ) үшін былай жазылады:

qж=z g rad T (3,26)

алынған 3,25 өрнегін былайша түрлендіруге болады p*Cr

Мұндағы Cr- газлдың тұрақты төлемдегі меншікті жылу сыйымдылығы, бұдан жылуөткізгіштік коэфиценті мынаған тең болады: X= p√*λ*Cr (3,25a)

η-ішкі үйкеліс коэфиценті сияқты х жылу өткізгіштік коэфиценті де газдың қысымына тәуелді болмайды. Бұл да Р қысымға р тығыздық тура пропорционал, екі еркін жүру жолының орташа ұзындығы оған кері пропорционал екеніне байланысты. Газдардың температурасын жоғарлатқанда олардың жылуөткізгіштік коэфиценті біршама артады, ол молекулалар жылдамдығының өсіуімен түсіндіріледі. Бқл тәжірибе жүзінде дәлелденген. Егер жылуөткізгіштік коэфиценті мен динамикалық тұтқырлық коэфицентінің қатынасын қарастырсақ, тең екенін көреміз. Ал енді тұтқырлық коэфиценті мен диффузия коэфицентінің қатынасын қарастырсақ, олардың мынадай байланыста екенін көреміз: Д=г/р – бұл кинемаикалық тұтқырлық деп аталады, ол өзінің өлшем бірлігі және сан мәні бойынша Д-ға тең екен. Жылдамдық диффузиясының коэфиценті, жоғарыда алынған теңдеулерді салыстырсақ, тасмалдау құбылысының жалпы бір заңдылыққа бағынатынын байқау қиынға соқпайды. Осыған сүйеніп барлық тасмалдау процестеріне ортақ кинетикалық теңдеуді жалпы түрде былай жазуға болады: q= Lx

мұндағы д-ағын( мысалы, жылу ағыны) L- кинетикалық коэфиценті ( ортаның,дененің ағынды өткізу қабілетін сипаттайды). Х- термодинамикалық күш( процестің қозғаушы күші) Стационар емес жылуөткізгіштік процесі үшін ∆Т=(∆Т) l ; егер =d ескерсек, диффузия жағдайында алынған теңдеуге( 3,18) ұқсас теңдеу аламыз.