Энергияның түрлері

Энергия дегенің жұмыс істеу қабілетілігі энергия формада кездеседі. Энергияның әрбір түрлі материя қозғалысының түрімен сәйкес келеді.

1.потенциялдың энергия бөлшектерінің өзара әрекетеуә орнына пайда болады_м

2.Кинетикалық энергия бөлшектері қозғалу сандарынан немесе жылулық қозғалысының энергиясы Q_к=f(Т)

3. Ішкі энергия ( Клаузис- И) И – күй параметрінің экстенсивті қасиетіне жатады, мәні системалар зат мөлшеріне жатады.

И- қор энергияны айтады, оған молекуланың айнамалу, түсу, тербемелі, қозғалыстын, атом және атом тобының ішкі молекуладағы тербелісінен атомдағы электроның

айналуынан яғни, молекула атом – ион, электрон, протон, нейтрон тағы басқа құрап тұрған бөлшектердің қозғалысымен әрекетусімен туратың энергия; И=Е_к+ Е n+E_m+E_д

Е _м- ішкі молекулалық энергия – дененің ішкі молекула бөлшектерінің өз аракетусу энергиясы, ол молекуланың құрамымен құрлысымен сипаталады. Ол тек заттын химиялық өзгеріске үшырағанда өзгереді, кейде оны химиялық энергиядеп атайды.Е –ядро дененің ішкі ядронық бөлшектерінің өз ара әрекетесу энергиясы, ол тек ядролық өзгеріс кезінде пайда болады, ол физикалық- химиялық процестерде ядролық энергия тұрақты

Адиабатааығы процесс - Q=0

Егер система қоршаған орта мен жұмысарқылы байланысты болсада яғни жұмыс энергия алып, жұмысістеп жылу бермейді және алмайтың процестерді айтады.

Қазіргі кездегі білім деңгейі заттың химиялық және ядролық энергияның абсалюты мәнін шамалап та бағалап алмайды, соңдықтан системаның ішкі энергиясының мәнін есептей алмайды сондықтан практикалық мақсаты энергиясы өзгерісінін ∆ U=U_2-U білседе жеткілікті

Энергия сыртан системаға сіңіріледі, ал кемісі энергия бөлінеді экзотермиялық реакцияда реагентің ішкі энергиясы өнімдердің ішкі энергиясының артық болғандықтан сыртқа ағылу түрінде бөлінеді, ал эндотермиялық реакцияда өнімдердікі жоғарға реагенттерге жетпейтін энергия сыртан сінірледі.

Термодинамикада зерттелетін объект термодинамикалық жүйе болып табылады.

Қоршаған ортадан шын мәнінде немесе ойша бөлінетін зат не заттар тобын жүйе деп атаймыз. Реакциялық ыдыс, гальваникалық элемент т.б. жүйе деп атауға болады немесе егер денелер оны құрайтын бөлшектер арасында жылу не зат алмасу болса және жүйе толығымен термодинамикалық параметрлермен сипатталса Бұлдай жүйені термодинамикалық жүйе деп атаймыз. Жүйемен тура және жанама байланысты болатын барлық нәрсе қоршаған орта деп аталады. Қоршаған орта өте үлкен көлем алады, ондағы жылу берулі мен қабылдау қоршаған ортаға әсер етпейді.

Қоршаған ортамен әсерлесуіне байланысты жүйелер ашық, жабық және изоляцияланған болып бөлінеді. Ашық жүйе деп қоршаған ортамен энергия және зат алмасуы болатын жүйені айтады. Мысалы - ерітіндісі бар ашық колба, одан еріткіш ұшып немесе қоршаған ортадан жылынып немесе суынады. Жабық жүйе деп қоршаған ортамен зат алмасу болмай теқ энергия және жұмыс алмасуы болатын жүйені айтады. Мысалы: тығыз жабылған колба. Изоляцияланған жуйе деп қоршаған ортамен зат алмасуы да, энергия алмасуы болмайтын жүйені айтады. Мысалы - термостаттағы химиялық реакция.

Жүйе гомогенді және гетерогенді болып бөлінеді. Бір фазадан тұратын жүйені гомогенді жүйе деп атайды. Бірнеше фазадан тұратын жүйені гетерогенді жүйе деп атайды. Мысалы: мүз - су, су - бензол. Беттік шекпен бөлінген, барлық нүктелерінде бірдей физикалық қасиеттерімен өрнектелетін гетерогенді жүйенің бөлігін фаза деп атайды.

Жүйенің барлық физикалық және химиялық қасиеттерінің жиынтығын жүйе күйі деп атайды. Жүйе күйін термодинамикалық параметрлер өрнектейді, ол энергиямен өлшенетін жүйенің интенсивті қасиеттері. Интенсивті қасиеттері деп массаға байланысты болмай, жүйелер байланысқанда (контактіде) теңелетін қасиеттерін айтады. (Т, Р, Р, С, М). Массаға байланысты жүйенің қасиеттерін экстенсивті деп атайды. (V, m, C (жылу сыйымдылығы), U, H, S, A, G) темродинамикалық потенциал. Өлшеуге көнетін (интенсивті қасиеттері) параметр - 0-лерді күйдің негізгі параметрлері деп атайды. Өлшеуге көнбейтін (U, H, S, A, G) параметрді күй параметрлерінің негізгі функциясы (күй функциясы) деп атайды.

Кез-келген термодинамикалық жүйе үзіліссіз қозғалыста жүрген атомдар мен молекулалардан тұрады. Қозғалысты сандық жағынан сипаттайтын шама энергия болып табылады. Ішкі энергия жүйенің жалпы жиынтық энергиясын көрсетеді. Ол сол жүйені құрайтын барлық қозғалыс энергиясы мен бөлшектердің өз әсерлесуінен тұрады –

молекуалық қозғалыстың кинетикалық энергиясы, (полекулм) аралық бөлшектердің тартылу және тебілу энергиясы, молекула ішіндегі не химиялық энергия, электронның қозу энергиясы ядро ішіндегі және сәуле энергиясы. Ішкі энергия шама, зат табиғатына, оның массасына және жүйенің күй параметріне тәуелді. Дж/моль мен өрнектеледі. Заттың толық жиынтық эенергиясын анықтау мүмкін емес, себебі жүйені ішкі энергиясыз қалдыруға болмайды, сондықтан т/д-да ішкі энергия өзгерісін қарастырады ∆-жүйе қасиетінің соңғы өзгерісі.

Термодинамикада ішкі энергиямен қатар Н энтальпияны кеңінен қолданады.

Тұрақты қысым жағдайындағы жүйенің энергиясын энтальпия дейміз, энтальпия ішкі энергия мен потенциалды энергияның қосындысынан тұрады.

Н = U + pν

Энталышя да, ішкі энергия сияқты күй функциясы болып табылады. U, Р және V жүйенің қасиеттері болып табылады. Химиялық реакцияларда жылу берілу тұрақты қысымы да ж білудің қажет, ал U жүйе көлем өзгерісін ескермейді. Н пен U арасындағы айырмашылық негізінде газдарда жақсы білінеді.

үретін болғандықтан, энтальпияның химияда өте үлкен маңызы бар. Сондықтан Н

ΔН = Нсоң- Нбаст.

Жүйеден қоршаған ортаға энергия берілуі және керісінше жүру жылу (Q) және (W) ретінде өтеді. Жүйенің бір бөлігінен молекулалардың ретсіз қозғалыстың нәтижесінде екінші бөлігіне тасымалдайтын энергия түрін жылу дейміз. Шекаралық бетке молекулалар соғылу нәтижесінде бір жүйеден екінші жүйеге берілетін энергия мөлшерін жылу мәлшері дейміз. Жылу процесспен байланысты, жүйе күйімен емес, сондықтан Q күй функциясы болмайды. Жылудың соңғы мөлшерін Q деп белгілейді де, өте аз жылуды - б Q . Жылу мөлшері (Дж).

Жүйеден қоршаған ортаға және керісінше жылу берілудің түрін жұмыс дейміз, яғни жұмыс өлшемі берілген энергияның сандық сипаттамасы. Жұмыс та жылу сияқты процесспен байланысты. Жұмыс та (Дж) өлшенеді. Жылудан айырмашылығы энергия берілу молекулалардың белгілі бір бағытта ретті қозғалысының нәтижесінде жүреді

Бақылау сұрақтары:

1. Физикалық химияның бөлек пән болып бөлінуі. Қашан басталды, оның дамуы?

2. Физикалық химияны дамуыны қандай салымдар еңбек сіңірді?

3. Физикалық химия қандай тараулардан тұрады?

4. Химиялық термодинамика нені зарттейді, негігі ұғымдары қандай?

5. Термодинамикалық жүйе түрлері. Ондағы процестерді, жұмыстарды сипатта

Әдебиеттер:

1. Киреев В.А. Курс физической химии. – М.Химия, 1995 г., 6-10 с.

2. Страмберг А.Г., Семченко Д.П. Физическая химия. – М.-Высшая шкла, 1993 г., 8-12 с.

3. Оспанов Х.Х. Физическая химия. – Алматы, 1999 г., 6-12 с.

4.. Жайлауов С. Физикалық химия. Алматы: Рауан, 1992

5. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1983.

6.. Жайлау С.Ж., Кулажанова К.С. Физическая и коллоидная химия. – Алматы: Санат, 1999, с. 234.

2 дәріс