1.Бір және кез-келген моль үшін Клапейрон-Менделеев теңдеуі. Идеал газдың шартты үлгісі.

(1) Егер газдың массасы өзгермесе, тұрақты болады, онда p қысым температураға пропорционал. Егер көлемде молекула болса, онда , осыны ескеріп немесе , сондықтан .

Менделеев-Клапейрон теңдеуі. Ал газдың кез келген m массасы үшін күй теңдеуі былай анықталады.

өрнектегі газдың N молекулалар санын, мольдің анықтамасын қолданып, былай жазамыз . ; -> немесе осы өрнек идеал газдың кез келген m массасы үшін жазылған күй теңдеуі.

ТОЛЫКТЫРУ КЕРЕК

2.Изопроцестер (осы процестегі теңдеуі, графигі, жұмысы)

Термодинамикалық процесс деп қарастырылатын термодинамикалық жүйенің параметрлерінің өзгеруімен сипатталатын жүйенің күйінің өзгеруін айтады.Берілген жағдайда атомдарының арасындағы өзара әсерлесу күші елеусіз аз болатын газды идеал газ деп атайды.Қалыпты жағдайдағы газдарды идеал газ деп есептеуге болады. Термодинамикалық параметрлер арасындағы байланысты анықтайтын теңдеуді күй теңдеуі деп атайды.

. 1. Изотермиялық процесс: Тұрақты температурада өтетін процесс изотермиялық процесс деп аталады. .Изотермиялық процесті сипаттайтын заңды ағылшын ғалымы Бойль мен француз ғалымы Мариот бір-бірінен тәуелсіз, тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Бойль-Мариот заңы деп аталады.

Берілген газдың массасы үшін тұрақты температурада газ қысымының көлемге көбейтіндісі тұрақты болады.

немесе

 Изотермиялық процесті сипаттайтын графикті изотерма деп атайды. Графикте Т₁<Т₂.

2. Изобаралық процесс:

Тұрақты қысымда өтетін процесс изобаралық процесс деп аталады.

.Изобаралық процесті сипаттайтын заңды француз ғалымы Гей-Люссак тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Гей-Люссак заңы деп аталады.Берілген газдың массасы үшін тұрақты қысымда газ көлемінің температураға қатынасы тұрақты болады.

немесе .

Гей-Люссак заңын Цельсий шкаласындағы температураны пайдаланып келесі түрде жазылады:

мұндағы: - температурадағы газ көлемі, - температурадағы газ көлемі, - газ көлемінің ұлғаюының температуралық коэффициенті.

Изобаралық процесті сипаттайтын графикті изобара деп атайды. Графикте р₁<р₂.

3. Изохоралық процесс: Тұрақты көлемде өтетін процес изохоралық процесс деп аталады.

.

Изохоралық процесті сипаттайтын заңды француз ғалымы Шарль тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Шарль заңы деп аталады. Берілген газдың массасы үшін тұрақты көлемде газ қысымының температураға қатынасы тұрақты болады.

немесе .

Шарль заңын Цельсий шкаласындағы температураны пайдаланып келесі түрде жазылады:

,мұндағы: - температурадағы газ қысымы, - температурадағы газ қысымы, - газ қысымының температуралық коэффициенті.

 

Изохоралық процесті сипаттайтын графикті изохора деп атайды. Графикте V₁<V₂.

3.Температура. Идеал газдың ішкі энергиясы. Еркіндік дәрежелеріне сәйкес энергияның бірқалыпты үлестірілу заңы.

Кез келген заттың ыстық немесе суық болуын сипаттайтын ерекше шаманы температура деп атайды.

Температура заттың жылылық қасиетін сипаттайтын шама

Термометрлік шаманың температураға тәуелділігін сандық түрде сипаттау үшін, температураның өлшем бірлігін енгізуіміз керек. Температураның өлшем бірлігі ретінде “градус” (латынның gradus – адым) тағайындалған.Екінші температураның және аралық-тағы кез келген температуралардың мәнін анықтауға болады. Сөйтіп, температуралық шкала құрылады

Идеал газдың молекуласының орташа энергиясы (2.5 бап) былай анықталады: (2.47)мұндағы – Больцман тұрақтысы, – газдың температурасы, –молекула массасы, – молекуланың орташа квадраттық жылдамдығы.Бұл теңдеу молекулалары материялық нүктелер және олар тек ілгерілемелі қозғалыста деп есептелетін идеал біратомды газ үшін жазылған. Егер газдың молекулалары бірден көп атомдардан құралған болса, мұндай көпатомды молекула айналмалы және тербелмелі қозға-лыста болуы мүмкін, онда бұл қозғалыстармен байланысты энергияны ескеру қажет.

Біз алдымен біратомды газды қарастырамыз және оның белгілі массасындағы заттың барлық молекулаларының энергиясын анықтай-тын өрнекті табамыз. Егер газ молекуладан құралса, онда олардың жалпы энергиясы мынаған тең болады: . (6.2)Бір моль газ үшін (6.2)-ші өрнектің түрі былай жазылады: , (6.3)мұндағы – универсал газ тұрақтысы, – Авогадро саны.Осы (6.3) өрнекпен анықталатын энергияны идеал газдың (бір молі үшін) ішкі энергиясы деп атайды.Жалпы жағдайда дененің ішкі энергиясы деп, оның құрамындағы молекулаларына қатысты “көзге көрінбейтін” энергиясын айтады. Сондықтан дененің немесе денелер жүйесінің ішкі энергиясы заттың құрамындағы барлық қозғалыстағы молекулаларының кинетикалық энергиясы, молекуланың атомдарының қозғалысының кинетикалық энергиясы (молекула көпатомды болса) мен ондағы молекулалардың өзара әрекеттесуінің потенциалдық энергиясы және атомның құрамы-на кіретін микробөлшектердің кинетикалық және потенциалдық энергиясы да ескерілуі мүмкін. Бірақ, бұған газдың тұтас дене ретіндегі қозғалысының кинетикалық энергиясы және сыртқы күштер өрісінде орналасқандағы потенциалдық энергиясы қосылмайды.Идеал газдың белгілі массасының ішкі энергиясы (6.2) және (6.3) өрнектер бойынша тек температураға тәуелді, газдың қысымы мен көлеміне тәуелді емес. Нақты газдар үшін бұл айтылғандар орындал-майды.Идеал газдың температурасын өзгерту үшін, оның ішкі энергиясын өзгерту керек екендігі, осы (6.2) және (6.3)-ші формуладан көрінеді. Ал механикадан белгілі, энергияның өзгеруі жұмыс істеумен байла-нысты: дененің энергиясы өзгереді, егер дене жұмыс істесе немесе дененің үстінен жұмыс істелсе, онда осы энергия өзгерісі істелген жұмысқа тең болады. Олай болса, газдың немесе кез келген дененің температурасының өзгеруі тек механикалық жұмыс істелгенде байқа-лады деп ойлауға болады. Мәселен, денені қыздыру үшін оның үсті-нен жұмыс істелуі қажет, ал суыту үшін дене өзі жұмыс істеуі керек.

Бөлшектің кинетикалық энергиясының үш тәуелсіз құраушыға бөлінуі, оның үш еркіндік дәрежеге ие материялық нүкте ретінде қарастырылуымен байланысты. Механикалық жүйенің еркіндік дәрежелер саны деп, оның кеңістіктегі орнын және конфигурациясын анықтайтын тәуелсіз координаттар санын айтады. Сондықтан, біратомды молекуланың еркіндік дәрежелер саны үшке тең, онда әр еркіндік дәрежесіне -ге тең энергия сәйкес келеді.

Дж/моль∙К,

Дж/моль·К ,

сондықтан .

Молекулалары үшатомды немесе одан көпатомды газдар үшін мольдік жылу сыйымдылықтарының мәндері мынадай:

Дж/моль·К,

Дж/моль·К,

Дж/моль·К.