1.Изохоралық процесс.
Изохоралық процесс кезінде газға берілетін энергия:
Тұрақты көлемдегі газдың меншікті жылу сыйымдылығы:
Изохоралық процесс кезіндегі берілген жылу мөлшері:
Бір атомды идеал газ үшін:
Газ күйінің тұрақты көлемде (V =const) өзгеруі изохоралық процесс делінеді. Бұл процесс Шарль заңымен сипатталады. Газдың көлемі тұрақты болса, қысымы температураға пропорционал болады.
(3)
3– сурет. Изохоралық процесс
мұндағы - қысымның термиялық коэффициенті. Графигі изохора делінеді. (.3- сурет).
Газ күйінің өзгерісі тек тұрақты массада өтетін болса, атап айтқанда 1 моль, ал басқа параметрлерінің барлығы өзгеретін жағдайда, газ параметрлерінің өзара байланысы төмендегідей теңдеу арқылы берілетіндігі тәжірибеде дәлелденген:
(.4)
Бұл теңдеуді 1834 жылы француз инженері Клапейрон қорытып шығарған. Осы формуладағы V көлем орнына V0 молярлық көлемді алған жағдайда
(5)
(4) теңдіктің оң жағындағы тұрақты шаманың мәнін анықтап жазсақ, ол универсал газ тұрақтысына тең, яғни
мұндағы R-универсал газ тұрақтысы, R=8,31Дж/мольК. Бұл теңдеуді 1875 жылы Менделеев қорытып шығарған. Егер газдың 1 молінің V0 көлеміндегі газ массасы м (молярлық масса) болса, V көлемдегі газ массасы m болады. Ендеше m массалы газ көлемі
(6)
болады.Онда кез келген m массалы газ үшін Менделеев-Клапейрон теңдеуі былай жазылады:
(7)
2. Идеал газдардың жылу сыйымдылығы.
Бір атомды газдар үшін еркіндік дәрежесі і=3 болады, сондықтан:
,
,
.
Екі атомды газдар үшін і=5, онда:
,
,
.
Үш атомды газдар үшін i=6, онда:
,
.
Кейбір газдар үшін Cv, Cp, г –нің эксперименттік мәндері
2.8.5.1 – сурет. Идеал газдардың молярлық жылу сыйымдылығы
Классикалық теория бойынша идеал газдардың жылу сыйымдылығы температураға байланыссыз. Ал тәжірибелер жылу сыйымдылықтың температураға байланысты екенін көрсетеді. Сутегінің жылу сыйымдылығының температураға байланыстылығы (2.8.5.1) -суретте көрсетілген.
тек
орташа температураларда ғана орындалады.
Жоғарғы температураларда (Т>2000К)
болады. Ал төменгі температураларда
(Т<50K)
,
яғни төменгі температурада екі атомды
газдың жылу сыйымдылығы бір атомды
газдың жылу сыйымдылығына ұмтылады:
Мұндай жағдайды кванттық теория түсіндіреді. Егер атомдарды тербелуші бөлшек (осциллятор) деп қарастырсақ, онда оның энергиясы классикалық теория бойынша үздіксіз өзгереді, ал кванттық теория бойынша секірмелі түрде өзгереді.
Осциллятор энергиясы Энштейн бойынша мынадай формуламен өрнектеледі:
(2.8.5.1)
Екі атомды газдың ішкі энергиясы:
(2.8.5.2)
а)
<<kT
болған кезде
(2.8.5.3)
онда (2.8.5.2 ) - тің екінші қосылғышы (2.8.5.3) –ні ескерген жағдайда
болады.
Ал, газдың ішкі энергиясы
.
онда
болады.
б) >>kT болғанда
ендеше
,
формулалармен анықталады.
Температура әрі қарай төмендегенде молекулалардың айналмалы қозғалысының еркіндік дәрежесі болмайды, яғни .