43. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі. Үштік нүкте. Күй диаграммасы. Фазалық ауысу. 1 және 2 шекті фазалық ауысу.

Клапейрон - Клаузиус теңдеуі– заттың бір фазадан басқа бір фазаға (булану, балқу, сублимация, т.б.) ауысу процесін сипаттайтын термодинамикалық теңдеу. Клапейрон - Клаузиус теңдеуі бойынша тепе-тең күйде өтетін процестегі L фазалық ауысу жылуы (мысалы, булану жылуы, балқу жылуы) мына өрнек бойынша анықталады:

, мұндағы T – ауысу температурасы (изотермиялық процесс), dp/dT – фазалық тепе-теңдік қисық сызығындағы қысымның температура бойынша алынған туындысы, – 1-фазадан 2-фазаға ауысу кезіндегі зат көлемінің өзгерісі. Клапейрон - Клаузиус теңдеуі француз оқымыстысы Б.П. Э.Клапейрон (1799 – 1864) сұйықтық пен жылулық тепе-теңдікте тұрған конденсацияланған буға арналған Карно циклін талдау нәтижесінде алды (1834). 1850 ж. неміс физигі Р.Клаузиус (1822 – 1888) теңдеуді одан әрі жетілдіріп, оны басқа да фазалық ауысуларға арнап, қорытындылады. Бұл теңдеуді жылуды жұту немесе шығару арқылы өтетін кез келген фазалық ауысуларға қолдануға болады. Клапейрон - Клаузиус теңдеуін шешу үшін L, V1 және V2 шамаларының температура мен қысымға байланысты қалай өзгеретіндігін білу қажет. Мұның өзі күрделі мәселе. Әдетте, бұл тәуелділік тәжірибе жүзінде анықталып, Клапейрон - Клаузиус теңдеуінің сан мәні есептеледі. Клапейрон - Клаузиус теңдеуі таза заттармен қатар ерітінділерге және олардың жеке құраушыларына да қолданылады. Соңғы жағдайда Клапейрон - Клаузиус теңдеуін берілген құраушыдағы будың парциал қысымын, оның парциал булану жылуымен байланыстырады

Үштік нүкте, термодинамикада — заттың үш фазасының да бірдей бір мезгілдегі тепе-теңдік күйіне сәйкес келетін күй диаграммасындағынүкте. Фазалар ережесі бойынша жеке химиялық зат (бір құраушылы жүйе), тепе-теңдік кезінде, үш фазадан артық күйде бола алмайды. Бұл үш фазаның (қатты, сұйық және газ) бір мезгілде тепе-теңдікте болуы температура (Т) мен қысымның (р) белгілі бір мәндерінде ғана жүзеге асады. Мысалы, көмір қышқыл газы (СО₂) үшін Тү.н.T 216,6 К, рү.н.р 5,12 атм, су үшін Тү.н.Т 273,16 К (дәл), рү.н.4,58 мм сын. бағ.

44. Газдардағы электр тогы. Газ разряды. Плазма.

Газдардан электр тогының өтуін газ разряды деп атайды. Қалыпты жағдайда газ молекулалары электрлік бейтарап болады. Газдардан электр тогы өту үшін газ молекулаларын иондарға және электрондарға ыдырату қажет. Газдар сыртқы ионизаторлардың әсерінен оң иондарға және электрондарға ыдырайды. Бұндай ионизаторларға от, рентген, ультракүлгін сәулелері және т.б. әсерлер жатады.

Газдың атомы (молекуласы) иондалған кезде иондалу жұмысы атқарылады. Иондалу жұмысы деп электронды атомнан жұлып шығаруға жұмсалатын энергияны айтады. Біратомды газды соққымен иондау, иондаушы бөлшектін келесі кинетикалық энергиясында жүреді:

мұндағы: - иондалу жұмысы, М – атом массасы.

Газ разряды тәуелді және тәуелсіз болып екіге бөлінеді. Тәуелді газ разряды дегеніміз – сыртқы әсер тоқтағанда, газдардан электр тогы өту құбылысы тоқтайтын разряд, осыған қарама-қарсы құбылыс, яғни сыртқы әсер тоқтағанмен, электр тогы өту құбылыс байқалатын болса, бұл тәуелсіз разряд деп аталады.

Тәуелсіз разрядтың 4 түрі бар:

1.     Солғын разряд - салқын катоды бар разрядты түтікшелерде төменгі қысымда(бірнеше килопаскаль немесе одан төмен қысымдарда) жүреді;

2.     Ұшқындық разряд - газдардағы қалыпты атмосфералық қысымда, өте үлкен потенциалдар айырмасында жүреді (мысалы найзағай);

3.     Тәжді разряд - қалыпты атмосфералық қысымда, біртекті емес электр өрісінде жүреді;

4.     Доғалық разряд – орыс ғалымы В.В.Петров ашқан. Бұл газдық разряд электродтар арасында аз потенциалдар айырмасында, бірақ үлкен ток тығыздығында жүреді.

Плазма. Плазма дегеніміз – оң және теріс зарядтарының тығыздықтары бірдей аса ионданған күйдегі газды айтады. Плазма – заттың ерекше күйі.

Аса жоғары температура салдарынан пайда болатын плазма жоғарғы температуралық плазма деп аталады.

Плазманың иондану дәрежесі ионданған бөлшектер санының плазманың бірлік көлемдегі бөлшектер санына қатынасымен сипатталады. Осы шаманың мәніне қарап плазманың әлсіздеу ионданған, жеткілікті түрде ионданған және толығымен ионданған деп бөледі.

Плазмада ток тасушылардың концентрациясы өте жоғары. Сондықтан плазманың электр өткізгіштігі өте жоғары болады. Электронның қозғалғыштығы оң иондардың қозғалғыштығына қарағанда үлкен болғандықтан, плазмада токты негізінен электрондар тасиды.

Плазманың қасиеттері:

1. Толық иондану кезінде плазманың иондану дәрежесі өте жоғары болады.

2. Иондану кезінде плазмада оң және теріс зарядтар өзара тең болады.

3. Плазманың электр өткізгіштігі өте жоғары болады.

4. Электр және магнит өрістерімен күштірек әсерлесе алады.

Газ Разряды.Газды ортада қалыпты жағдайда еркiн зарядтар жоқ, орта электр тогын өткiзбейдi, оның молекулалары нейтралды, бейтарап. Газ молекулалары иондалса (мысалы, рентген сәулелерiмен), онда газдан электр тогы өтуi мүмкiн. Бұл процесс - газ разряды деп аталады. Сыртқы иондаушы әсерiнен пайда болған орындалған разряд өздiгiнше емес разряд деп аталады. Ток күшi I әр аттас электродтар арасындағы U кернеуге байланысты.