1 Сурет. Идеал газдың диаграммасы.
Сондықтан
идеал газдың мольдік күйін екі өлшемді
диаграммасында нүкте ретінде, ал
квазистатикалық процесі – үздіксіз
сызықпен көрсетілген. 1 нүкте бастапқы
газ күйін, ал 2 нүкте соңғы газ күйін
сипаттайды. Көлемін аз
шамасына өзгерткен кездегі жасалған
жұмысы көлем өзгерген кездегі түскен
қысымға тең:
(1)
(1)
суреттен
көрінетіндей
бұл жұмыс
биіктікті және
енді
штрихталған жазықтыққа тең. Сондықтан
жолы арқылы 1 күйінен 2 күйге ұлғайту
кезінде газдың жасаған жұмысы процесс
графигінен және ось абсциссасымен
шектелген қисық сызықты ауданға тең.
Бұл процесте газбен сыртқы күштің
жасаған жұмысы Ньютонның үшінші заңына
сәйкес газ жұмысынан тек таңбасымен
ерекшеленеді. Енді
және
жолы
бойынша 1 күйден 2 күйге газды ұлғайту
кезіндегі жасалған сыртқы күш жұмысы
әртүрлі. Бірақ, газдың
ішкі энергия өзгерісі өту жолынан
тәуелді емес.
Дәріс №4. Жылудинамикасы процестеріндегі жылудинамикасының бірінші заңына қосымша.
Изохоралық процесс.
Изохоралық деп, газдың көлемі өзгермейтін процессті айтамыз. V=const шарты кезінде газ күйінің теңдеуінен изохоралы процесс кезінде идеал газдың қысымы оның абсолютті температурасына тура пропорциональ (Шарл заңы):
(1)
Изохоралық
процесс кезінде газ жұмыс жасамайды,
немесе
кезінде
.
Осыдан изохоралық
процесс кезінде газдан алынған жылу
мөлшері толығымен оның ішкі энергиясын
өзгертуге
кетеді:
(2)
Мұнда біз термодинамикада қабылданған белгілеулерді қолдандық: егер осы процесс кезінде қандай да бір параметр өзгеріссіз қалса, онда ол бізді қызықтырған шама кезінде индекс болып табылады. Мысалы, Qv белгілеуі былай оқылады: тұрақты көлем кезінде алынған жылу мөлшері; cv — тұрақты көлем (изохоралы жылусиымдылық) кезіндегі меншікті жылусиымдылық және т.б.
Изохоралық меншікті жылусиымдылықты (2) сәйкес анықтаймыз:
(3)
Немесе М газ массасының жеке бөлігінің N молекула санына қатынасы бір молекула массасын береді: m=M/N.
(3) өрнекті қолдана отырып, біз кез-келген біратомды газдың меншікті жылусиымдылығын, яғни бір атомнан тұратын газ молекуласын есептеп шығара аламыз. Олардың санына инертті газдар (гелий, неон, аргон және басқалар), металл буы жатады.
Көптеген жағдайларда меншікті жылусиымдылық орнына молярлы жылусиымдылықты С* қолданған тиімді.
(4)
мұндағы т* — газдың молекулалық салмағы, яғни бір киломоль массасы. Киломоль массасы бір молекула массасының киломольдегі молекула санына қатынасының туындысына тең, яғни Авогадро санына тең:
(5)
(3) – ке (2) және (5) - ден cv және т* мәнін қоя отырып, алатынымыз:
(6)
Изобаралық процесс.
Изобаралық деп, тұрақты қысым кезінде жүретін процесс аталады. Газ күйінің теңдеуінен p=const шарт кезінде шығатыны: изобаралық процессе кезінде идеал газ көлемі оның абсолютті температурасына тура пропорциональ ( Гей-Люссак заңы):
(7)
Газдың изобаралық ұлғаюы кезінде жасалатын жұмыс тіпті қарапайым түрде шешіледі. Шындығында, р=const болса, онда:
(8)
мұндағы V\ — бастапқы және V2 — соңы көлем. Графикте бұл жұмыс тіктөртбұрыш ауданымен көрсетілген (1 сурет).
