69. Тасымалдау құбылыстарының негізгі заңдары. Молекулалық қозғалыстың негізгі сипаттамалары

үйенің тепе-теңдік күйі бұзылғанда жүретін құбылыстарды зерттейтін ғылым физикалық кинетика деп аталады.

Тепе-теңдік күйі бұзылғанда газдарда жылудың немесе қозғалыс мөлшерінің ағыны пайда болады. Сондықтан осындай құбылыстарды тасымалдау құбылыстары деп атайды.

Тасымалдау құбылыстарының келесі үш түрі кездеседі: диффузия, жылу өткізгіштік және ішкі үйкеліс (тұтқырлық).

Жылу өткізгіштік құбылысы ортаның әр түрлі нүктелерінің температуралары әр түрлі болғанда жүреді және ортаның температурасы үлкен бөлігінен кіші бөлігіне жылу тасымалданады. Жылу ағыны дегеніміз белгілі бір беттен бірлік уақытта тасымалданатын жылу мөлшері болып табылады.

Газдарда жылу берілу: конвекция және жылу өткізгіштік, жылулық сәуле берілу арқылы болады.

Газдардың жылу өткізгіштігі газ молекулаларының жылулық қозғалысына байланысты жүреді. Жылдамдығы жоғары молекулалардың жылдамдығы төмен молекулалармен үздіксіз араласу нәтижесінде газдың бір қабатынан екінші температурасы төмен қабатына жылу тасымалданады.

1) Диффузия деп - әр түрлі қоспалардың молекулаларының жылулық қозғалыстың нәтижесінде өздігінен бір-бірімен араласып орналасуын айтамыз. Диффузия кезінде газдың І көлемінен ІІ көлеміне зат тасымалданады.

2) Жылу өткізгіштік құбылысы кезінде газдың температурасы жоғарғы көлемінен температурасы төмен көлемге энергия тасымалдайды.

3) Ішкі үйкеліс кезінде газдың бір қабатынан екінші қабатына импульс тасымалданады.

Диффузия кезінде масса, жылу өткізгіштік кезінде энергия, ішкі үйкеліс кезінде импульс тасымалданады. Сондықтан бұл құбылыстар тасымалдау құбылыстары деп аталады.

Газ молекуласының еркін жолының ұзындығы:

Газ молекуласының көршілес екі соқтығысу арасында жүріп өткен ара қашықтығын газ молекуласының еркін жолының ұзындығы деп атайды. Өлшем бірлігі   .

 

 

мұндағы: z –1 секундтағы соқтығу саны

 ,

 

 .

Газ молекуласының соқтығысу кезіндегі центрлерінің бір-біріне жақындайтын ең аз ара қашықтығын газ молекуласының эффективтік диаметрі деп атайды.

 - газ молекуласының эффективті қимасы, 

мұндағы:   екенін ескерсек

 .

Газ молекуласының еркін жолының орташа ұзындығы абсолют температураға тура пропорционал және газдың қысымына кері пропорционал.

Молекулалардың бейберекет қозғалысының салдарынан және олардың өзара соқтығысуларынан газ молекулалары белгілі бір жағдайда жылдамдықтар бойынша таралады, сондықтан олардың ішінде өте жылдамдары да, немесе өте баяулары да бар. Теория мен тәжірибе көрсеткендей молекулалардың жылдамдықтар бойынша үлестірілуі кездейсоқ емес, ол толық түрде анықталған. Осы үлестірілу молекулалық қозғалыстың хаостігіне қайшы емес, тіпті соның арқасында пайда болады.

70. Идеал газдардың молекула-кинетикалық теориясының негізгі заңдарын тұжырымдаңыз

Идеал газдардың негізгі заңдары. Идеал газ деп молекулалар арасында өзара әсерлесу күштері болмайтын, жеке молекулалар көлемі ыдыс көлемімен салыстырғанда өте аз, тіпті оны еске алмауға да болатын және молекулалар арасындағы өзара соқтығысу абсолют серпімді болатын газдарды айтады. Молекула-кинетикалық теория ашылғанға дейін идеал газдар қасиетін сипаттайтын көптеген зандар болған.

Бойль-Мариотт заңы. Газ күйіндегі заттардың меншікті көлемі болмайды. Сондықтан газдар ыдысқа толтырылғанда, сол ыдыстың көлемін толық алып тұрады және ыдыс қабырғаларына белгілі бір қысым күшін түсіреді. XVII ғасырдың ортасында ағылшын ғалымы Р. Бойль (1627-1691) және француз физигі З. Мариоттың (1620-1684) бір-біріне тәуелсіз жасаған тәжірибе қорытындылары температура тұрақты болғанда газ көлемінің (V) оның қысымына (р) тәуелді өзгеретінін тұжырымдады, яғни берілген газ массасы үшін тұрақты температурада оның қысымы көлеміне кері пропорционал өзгереді, яғни:

Бұл тәуелділікті изотерма деп аталатын гипербола қисығымен көрсетуге болады (1-сурет). Газ күйінің бір күйден екінші күйге тұрақты температурада өтуі изотермалық процесс деп аталады. Ал нақты газдар бұл заңдылыққа тек тығыздықтары өте аз болғанда ғана бағынады. Сонымен, тұрақты температурада р мен V тәуелділігі заттар қасиетін сипаттайды.

Гей-Люссак заңы. Газ көлемінің (V) оның температурасына (7) тұрақты қысымда (р = const) тәуелді болу шартын бірінші рет француз ғалымы Гей-Люссак (1778-1850) тағайындады: берілген газ массасы үшін 0ысым тұрақты болғанда, газ көлемі оның температурасына сызықты тәуелді өзгереді (р = const, т = const) : 

мұндағы: V0 — газдың 0°С — тағы көлемі, av — газдың көлемдік ұлғаюының термиялық коэффициенті. Тұрақты қысымда газ көлемі мен температураның тәуелділігі графикте түзу сызықпен көрсетіледі. Қысымның әрбір мәніне сәйкес келетін түзу сызық изобара деп аталады (2-сурет). Ал газ күйінің тұрақты қысымда өзгеруі изобаралық процесс делінеді.

Шарль заңы. Тұрақты көлемде газ температурасының қысымға тәуелді болатыны да анықталады, яғни берілген газдың массасы үшін көлемі тұрақты болғанда, газ қысымы оның температурасына сызықты тәуелділікте өзгереді.