Статистикалық және термодинамикалық зерттеу әдістері
Сансыз көп атомдар мен молекулалардан тұратын денелердегі макроскопиялық процестерді зерттейтін физиканың бөлімі-молекулалық физика және термодинамика деп аталады. Бұл процестерді зерттеу үшін бір-бірінен сапалық айырмашылығы бар, бірақ бір-бірін толықтыратын статистикалық және термодинамикалық екі әдісті қолданады. Сансыз көп молекулалардың қалпы (тыныштық немесе қозғалыс күйі) статистикалық әдіспен зерттеледі. Бұл әдіс бойынша макроскопиялық жүйенің қасиеті сол жүйені құрайтын бөлшектердің қасиеті мен қозғалысының ерекшеліктері, жылдамдық, энергия тағы басқа шамаларының орташа мәндерімен анықталады. Мысалы, дененің температурасы оның молекуласының ретсіз қозғалысының жылдамдығына тәуелді, бірақ бір уақытта әртүрлі молекуланың жылдамдығы түрліше болғандықтан, температура сол молекулалардың орташа арифметикалық мәнімен анықталады. Әрине бір молекуланың температурасы туралы сөз болуы мүмкін емес, олай болса денелерді макроскопиялық сипаттау тек оны құрайтын молекулалардың саны көп болғанда ғана орынды.
Cұрақтар
1. Молекулалық физика және термодинамика - физиканың қандай бөлімі?
2. Макроскопиялық процестерді зерттеу үшін қандай әдістер
қолданылады?
Идеал газ күйінің теңдеуі
Массасы
кез-келген газдың күйі оның термодинамикалық
параметрі- көлем (
),
қысым (
)
және температура (
)
арқылы сипатталады. Мысалы тұрақты (
)
газ үшін
(
);
(
);
(
)
болатын үш заңның (Бойль-Мариотт, Гей-Люссак, Шарль ) бар екені мектеп курсынан белгілі. Осы заңдардың бәрін бір теңдеумен өрнектеуге болады. Жоғарғы жеке-жеке процесстерде (изотермиялық, изобаралық, изохоралық) бір параметр тұрақты болып, қалған екеуінің арасындағы байланыс қарастырылып еді. Ал көп жағдайларда осы үш параметр бірдей өзгеретін күй кездеседі.
Газдың
алғашқы күйінің параметрлерін
,
,
деп, екінші күйінің параметрлерін
,
,
деп белгілейік. Бірақ бірінші күйден
екінші күйге төмендегідей сатылы түрде
көшсін делік:
а)
алдымен Т1 температураны өзгертпей
(Т1
)
қысымды р1 ден р2-ге дейін
өзгертелік. Осы кезде газ көлемі
болсын. Т1
болғандықтан Бойль-Мариотт заңы бойынша
бұдан
(7.1)
б)
енді қысымды өзгертпей
, газ температурасын Т1-ден Т2-ге
дейін өзгертелік, онда көлем де өзгеріп,
оның да мәні
дан
-
ға артады не кемиді.
болғандықтан Гей-Люссак заңы бойынша
бұдан
(7.2)
(7.1), (7.2) теңдіктерден
бұдан
(7.3)
яғни газ қысымының көлеміне көбейтіндісінің оның абсолют температурасына қатынасы, газдың берілген массасы үшін тұрақты:
(7.4)
Қысым
мен температура өзгергенде, оған сәйкес
көлем де өзгереді,бірақ (7.4) қатынастың
мәні өзгермейді де газ тұрақтысы деп
аталатын В шамасына тең болады. Бұл
коэффициенттің шамасы газдың массасына
және газ табиғатына байланысты. (7.4)
теңдеуінен
шығады. (7.4а)
Бұл өрнекті газ күйінің теңдеуі немесе Б. Клапейрон теңдеуі деп атайды.
Cұрақтар
Идеал газ дегеніміз не? Газ күйі қандай параметрлермен
сипатталады ?
Бойль-Мариотт, Гей-Люссак, Шарль заңдарын өрнектеңіздер
Газ күйінің теңдеуін қорытып шығарыңыздар