1. Термодинамиканың негізгі бастамалары және заңдары

Кез-келген химиялық өзгеріс барысында жылу белініп не сіңіріледі, немесе химиялық реакция нәтижесінде өзге бip жұмыстар атқарылады. Мысалы, өзіміз білетін бензиннің жануы барысында жылу белініп, двигатель жұмыс істейді, машина қозғалысқа ие болады.

Міне, осы жылу және жұмыс шамалары бойынша химиялық реакцияның жүруін санды түрде сипаттауға мүмкіндік туындайды екен және осы мәселемен айналысатын ілімді химиялық термодинамика деп атайды.

Жүйе (система) - өзімізді қоршаған ортаның кеңістіктегі бөлігі, дене тобы, зат немесе заттар жиыны.

Термодинамикалық жүйе - сыртқы қоршаған ортадан ойша белініп

қарастырылатын, өзара жылу және механикалық әсерлесуде болатын дене не заттар жиыны, тобы.

Термодинамикалық жүйені жабық, ашық және оқшауланған деп үшке бөледі.

Жүйе - өзін қоршаған ортамен зат алмаспай тек энергиясымен ғана алмасса - жабық, ал зат алмасуы да орын алса - ашық жүйе деп аталады.

Оқшауланған (изолированный) жүйеде - қоршаған ортамен зат және энергия алмасуы орын алмайды.

Жүйені құрайтын дене бөліктері белгілі бip кеңістік бөлігінде бетпен шектеліп, және де сол бөліктің өн бойында химиялық құрамы, құрылымы, термодинамикалық қасиеттері бірдей болса, онда осы бөлікті – фаза – деп атайды.

Жүйе құрайтын фазалар бірдей агрегаттық күйде болса - біртекті (гомогенді), ал әртүрлі күйде болса - әртекті (гетерогенді) деп бөлінеді.

Жалпы термодинамикалық жүйе тыңғылықты сипаттау үшін, оның физикалық - химиялық қасиеттерінен, яғни көлемі, қысымы, температурасы, химиялық құрамы және т.б. хабардар болуымыз керек. Осы орайда өзімізге таныс күй теңдеулерінің тәуелділігінен өзара байланыста болатын шамалар туралы дәйекті ұғым алуымызға мүмкіндік туындайды.

Аталған күй теңдеулерінде кездесетін айналмалылар күй шамалары (параметрі) деп аталынады.

Кез-келген күй шамаларыныц өзгepici термодинамикалық құбылыс (процесс) деп аталынады да күй шамасының тұрақтылығына қарай төмеңдегіше жіктелінеді:

р = const – изобарлы,

V = const – изохорлы,

Т = const – изотермиялы,

Сыртқы қоршаған ортамен жылу және зат алмаспай жүретін құбылыс – адиабатты деп аталып pV^γ = const теңдеуімен өрнектеледі. Мұндағы γ – адиабата көрсеткіші және бұл құбылыс оқшауланған жүйелерде орын алады.

1.1.2 Термодинамиканың бірінші заңы

Термодинамиканың бірінші тануының негізгі түрі былай айтылады:

1. Түрлі энергиялар бір-біріне тең эквиваленттілік қатынаста айналады.

2. Оңашаланған күйде энергияның әр түрінің қысымы өзгермейді.

3. Бір түрден екінші түрге айналғанда энергия жоғалмайды да, жаңадан пайда болмайды.

4. Жұмысты жоқтан шығаратын машина жасау мүмкін емес.

Термодинамикалық жүйемен энергия алмасуы - жылу мен жұмыс түрінде орын алатындықтан аталған шамалар ішкі энергия өзгерісімен тәуелді байланыста болады.

Жүйеге, жылу түрінде берілген энергия, жүйе ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқаруға жұмсалады.

Күнделікті өмірде, тұрмыста орын алатын жылу, жұмыс және ішкі энергия шамаларының өзара байланыстығы термодинамика ілімінің бірінші бастамасы деген атпен төмендегінше тұжырымдалады.

Оқшауланған жүйенің энергиясы тұрақты шама: U ~ const.

Жүйеге қоршаған ортадан жылу түрінде берілген энергия - оның ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқарады және бұл математикалық тілде төмендегідей өрнектеледі:

Q = ∆U + A,

мұндағы: - жылу мөлшері;

- ішкі энергия өзгерісі;

- жұмыс шамасы;

T,p=const

A=p∆V

осыдан шығатыны

Міне осыдан, – қосындысы Н – энтальпия деп атайды. Демек, энтальпия термодинамикалық жүйені толықтау сипаттайтын энергетикалық шама. – болғандықтан, энтальпия шамасы да күй функциясы болып табылады, оған ішкі энергия қасиеттерінің бәрі де тән.