1 Сурет

Бұл жұмыс газдың температурасының өзгерісі арқылы өрнектелуі мүмкін.

(9)

Идеалды газдан алынған жылу мөлшері ұлғаюға кеткен жұмыс сияқты газдың ішкі энергиясының ұлғаюына кетеді.

Біз газды изобаралық қыздыру үшін көп жылау мөлшері қажет болатынын көреміз. Бұл шындығында, газдың ішкі энергиясы екі жағдайда да бір шамасы өзгереді, бірақ изобаралық процесте газ әлі де ұлғайту жұмысын жасайды, ал изохоралық процесс кезінде жұмыс жасалмайды.

Шындығында, изобаралық жылусиымдылық изохоралықтан үлкен, бір атомды газ үшін:

(10)

Осы уақытта . Сәйкесінше, мұндай газдың молярлы изобаралық жылусиымдылығы:

(11)

Изобаралық жылусиымдылықтың изохоралыққа қатынасы Пуассон коэффициенті деп аталады:

(12)

Барлық біратомды газ үшін Пуассон коэффициенті бір мәнге ие болады:

Изотермиялық процесс.

Изотермиялық деп газдың температурасы тұрақты кезде өтетін процесті айтады. Жоғарыда көрсетілгендей газ қысымы мен көлемі арасындағы қатынас изотермиялық процесте Бойль және Мариотт заңымен өрнектеліп, р—V және р—р осьтерінде изотерма графигімен сызылған.

Изотермиялық процесс кезінде газдың ішкі энергиясы өзгермейді, немесе Т₂—Т₁=Т. Осыдан кейде дұрыс емес қорытынды шығады: изотермиялық процесс кезінде газ температурасы өзгермейді, онда газға жылу керек емес. Бұл дұрыс емес шешім! Термодинамиканың бірінші заңынан шығатыны:

(13)

Яғни, изотермиялық процесс кезінде газға газ жасайтын жұмысқа тең біршама жылу мөлшерін беру керек.

Сондықтан изотермиялық процесс кезінде газға жылу беріледі, ал оның температурасы бұл кезде өзгермейді, онда изотермиялық жылусиымдылық түсінігі мағынасыз болып қалады.

Егер процесс изотермиялық болса, яғни температура өзгеріссіз болса, онда газ жылу сиымдылығы өте үлкен санмен өрнектеледі, немесе бөлшек бөлімі нольге ұмтылады да бөлшектің өзі шексіз өседі. Тура осы мағынада изотермиялық процесс кезінде газ жылусиымдылығы шексіз үлкен.

Адиабаталық процесс.

Адиабаталық процесс деп қоршаған ортамен жылуалмасу жүрмейтін жүйенің процесін айтамыз. Осы анықтамаға сәйкес . Осыдан газдың адиабаталық жылусиымдылығы нольге тең: с_ад=0.

Газбен жүретін процесс үшін адиабаталық деп есептеуге болады, газ жылумен оқшауланады, яғни оны адиабаталық қабықпен оқшаулайды (Дьюара ыдысы сияқты).

Политропалық процесс.

Квазистатикалық процесс кезінде жүйеден алынған жүйе мөлшері – жылусиымдылық деп аталып физикалық шамамен сипатталады. Жылусиымдылық келесі формуламен анықталады:

(14)

Жүйе температурасын - ға өзгерткен кездегі алынған жылу мөлшері әртүрлі процесс үшін бірдей емес. Сондықтан жылусиымдылық та әртүрлі болады. Жылусиымдылық заттың өзімен емес, осы заттың белгілі – бір процесімен анықталады.

Термодинамиканың бірінші заңының көмегімен сиымдылық үшін әртүрлі процесс кезінде өрнек алуға болады. Бұл үшін термодинамиканың бірінші заңының теңдеуін өзгеше түрде алуға болады.

(15)

мұндағы - қарастырылған жүйеден бөлек сыртқы дене жасаған жұмыс. (15) теңдеуді процестің аз бөлігіне және қарастырылған жүйеге қолдана отырып, жасалған жұмыс (13) теңдеуі келесі түрге ие болады:

(16)

(16) теңдеудің көмегімен 1 моль идеал газ үшін әртүрлі процесс кезінде сиымдылықты есептеп шығарамыз. Идеал газдың ішкі энергиясы тек қана оның температурасынан тәуелді және біратомды газ үшін - ға тең. Газ көлемі өзгермейтін изохоралық процесс үшін және (16) формуласы көмегімен алатынымыз:

(17)

жылусиымдылығы тұрақты көлем кезінде молярлы жылусиымдылық атауына ие болды. Ол жабық ыдыстағы газдың қыздырылуы кезіндегі процесті сипаттайды. Ал егер газ вертикальді қабырғалы цилиндрге үстінен жүгі бар поршенмен жабылған болса, онда газдың қыздырылуы тұрақты қысым кезінде жүреді. Мұндай изобаралық қыздырылу газдың ұлғаюымен жүреді, онда ол жүгі бар поршенді көтере отырып жұмыс жасайды. Сондықтан тұрақты қысымы кезінде жылусиымдылық тұрақты көлем кезіндегі сиымдылықтан көп болады. 1 моль идеал газ күйі теңдеуінен тұрақты қысым кезінде табамыз. Енді (16) теңдеуі көмегімен алатынымыз:

(18)

Бір атомды газ үшін , сондықтан . және жылусиымдылықтары (17) формуладан көрініп тұрғандай тұрақты. Олар кез-келген көлемде және қысымда жүретін процестер үшін бір мәнге ие. Жылусиымдылық тұрақты болып қалатын процесс политропалық процесс деп аталады. Изохоралық және изобаралық процесс политропалық процесс болып табылады. Политропалық процестің басқа негізгі мысалы адиабаталық процесс, яғни жүйе жылулық оқшауланған. Сыртқы ортамен жылу алмасу болмаған кезде термодинамиканың бірінші заңы мына түрге ие болады:

(19)

яғни, жүйедегі ішкі энергия өзгерісі тек сыртқы күштердің жұмысы есебінен жүреді.