1-3 д ә р І стер тақырыбы: Физикалық химия пәні, оның зерттеу әдістері. Термодинамиканың негізгі түсініктері мен анықтамалары.Ішкі энергия, жұмыс және жылу

жүктеу/скачать 179,5 Kb. бет 1/2 Дата 07.02.2022 өлшемі 179,5 Kb. #89109

№1-3 Д Ә Р І СТЕР Тақырыбы:Физикалық химия пәні, оның зерттеу әдістері.Термодинамиканың негізгі түсініктері мен анықтамалары.Ішкі энергия, жұмыс және жылу. Физикалық химия – химиялық процестер мен химиялық құбылыстардың заңдылықтарын зерттейтін ғылым және қазіргі заманғы химия және химиялық технологияның теориялық негізі болып табылады. Физикалық химияның негізгі міндеттері – химиялық процестердің бағытын анықтау, олардың өту жылдамдықтарын және реакция өнімінің максимал шығымын алу жағдайларының негізгі заңдылықтарын орнату болып табылады. Термодинамиканың 3 зерттеу әдісі бар. Біреуі-термодинамикалық әдіс. Термодинамика деген ұғымды алғаш рет ғылымға енгізген Томсон (лорд Кельвин), грек тілінде термо-жылу, ал динамика қозғалыс деген мағананы білдіреді. Термодинамика жылу мен жұмыстың өзара байланысын зерттейтін ғылым. Термодинамикада энергияның бір түрден екінші түрге айлануын қарастыру арқылы әр түрлі құбылыстар зерттеледі. Ол процестің жүру механизмін, оның жылдамдығын қарастырмайды, тек қана соңғы нәтижесін беріп, бағытын көрсетеді, яғни оның өту себебін ашпай, тек процестің алғашқы және соңғы күйін көрсетеді. Бұдан шығатын қортынды: термодинамика тепе-теңдік процестердің күйін зерттейді, сондықтан да бұл сала термодинамика емес термостатика деп аталуы керек еді, яғни қозғалыс жоқ (тепе-теңдік күйде), алайда тарихи қалыптасқан жағдайға байланысты термодинамика деген атау қала берді және бұл күндерде ғылыми тілге мықтап енді. Термодинамика макрожүйелерді зерттейтін ғылым. Жеке бөлшектерді (молекулалар, атомдар, электрондар) термодинамика қарастырмайды. Ал енді термодинамиканың өзі негізінен үш тарауға бөлінеді: біріншісі –жалпы немесе физикалық термодинамика, екіншісі –техникалық термодинамика, үшіншісі- химиялық термодинамика. Жалпы термодинамикада, физика курсынан білесіздер, термодинамиканың негізгі заңдары беріледі, сонымен қатар физикалық мәселелерді шешуде бұл заңдардың қолданылуы қарастырылады. Техникалық термодинамикада жылу мен жұмыстың бір-біріне айналуы зертеледі, яғни мұндағы мақсат жылу қозғалтқыштар теориясын ұсыну және бұд қозғалтқыштардың (двигательдердің) пайдалы әсер коэффициенттерін (КПД) арттыру болып табылады. Химиялық термодинамика туралы айтпас бұрын жалпы термодинамиканың тарихына , оның дамуына аздап шолу жасап өтеу керек.Термодинамиканың негізін құрған француз әскери инженері Сади Карно, ол кісі 1824 жылы «Оттың қозғаушы күщіжәне осы күшті дамытатын машина туралы ойлар» деген еңбегінде жылу машиналары теориясының негізін жазып шықты. Алайда, бұл жұмыста Карно жылудың табиғатына дұрыс түсінік бере алмады, бірақта оның жасаған қортындылары дұрыс болды және осы күнге дейін термодинамикада үлкен роль атқарып келеді. 1842 жылы неміс ғалымдары Р.Майердің, 1843 жылы Г.Гельгольцтің еңбектерінде жылу мен әртүрлі жұмыстың бір-біріне эквивалентті екендігі дәлелденді, соның арқасында термодинамиканың 1-ші заңы дүниеге келді. 1850 жылы неміс ғалымы Р.Клаузиус термодинамиканың үлкен бір ұғымы –энтропияны ғылыми тілге енгізді. Міне, жалпы термодинамиканың осы заңдарын химиялық процестерге қолданған Америка ғалымы У. Гиббс болды. Сөйтіп, У. Гиббстің арқасында 1876 жылы химиялық термодинамиканың негізі салынды. Міне, содан бері 100 жылдан артық уақыт өтсе де бұл салада Гиббстен кейін, әлі күнге дейін көзге түсерлік үлкен жаңалықтар, өзгерістер жасалына қойған жоқ. Сөйтіп, өмірге физикалық химияның бір бөлімі – химиялық термодинамика келді.Оның мақсаты, тағы бір рет қайталап айтсақ, жалпы термодинамиканың заңдарын химиялық процестерге қолдану. Термодинамика классикалық және статистикалық болып та бөлінеді. Классикалық (феноменологиялық) термодинамика жекелеген атом, молекула сияқты бөлшектерді емес, бу машиналарының, іштен жанатын двигательдердің жұмыс істеу ерекшіліктерін, кристалдану, электролиз сияқты макроскопиялық жүйелерді зерттейді. Ал статистикалық термодинамика жекелеген атом, молекула сияқты бөлшектерді қарастырады, олардың біріккен сипаты мен қасиеттерін айқындайды. Бұл сала кейіннен пайда болды. Жүйе-қоршаған ортадан, яғни кеңістіктен шын мәнінде немесе ойша бөліп алынған жеке бір бөлігі. Термодинамикалық жүйе - өзара бір-бірімен және басқа денелермен энергия немесе зат арқылы әрекеттесетін жүйе. Термодинамикалық жүйе бірнеше түрге бөлінеді: оқшауланған, жабық және ашық. Оқшауланған жүйе-қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмаспайтын жүйе. Жабық жүйе- қоршаған ортамен затпен алмаспай, тек қана энергиямен алмасатын жүйе. Ашық жүйе-қоршаған ортамен зат арқылы да, энергия арқылы да алмасатын жүйе. Егер жүйе өзгермейтін күйге келіп, қоршаған ортамен ешқандай да алмасу немесе әрекеттесуге түспесе, мұндай жүйені тепе-теңдік күйдегі жүйе деп атайды. Мұндай жағдайда жүйенің барлық бөлшектерінде температура, қысым және зат концентрациясы бірдей болады. Сыртқы жағдай өзгермей жүйе өздігінен тепе-теңдік күйден шықпайды. Жүйе гомогенді және гетерогенді болып бөлінеді. Гомогенді жүйе-бірдей қасиеттері бар бір текті жүйе немесе бір ғана фазадан тұратын жүйе. Гетерогенді жүйе-екі немесе бірнеше фазадан тұратын жүйе. Фаза-өзіне тән физикалық-химиялық қасиеттері бар, басқа бөліктерден беттік қабат арқылы бөлініп тұратын жүйенің гомогенді бөлігі. Күй параметрлері-жүйенің қасиетін және күйін сипаттайтын шамалар. Мысалы берілген дененің күйін анықтайтын параметрлер қысым, температура және көлем ТЕРМОДИНАМИКА Термодинамикадағы негізгі ұғымдар Термодинамикада зерттелетін объектіні жүйе деп атайды. Жүйе дегеніміз кеңістіктің бөліп алынған бір бөлігі. Бұл бөлік бір немесе бірнеше денеден тұрады. Жүйе айналадағы ортадан ойша немесе шын мәнінде алынған шектермен шектеліп бөлінеді.Жүйені құратын денелер өзара бір-бірімен және басқа денелермен энергия не зат алмасу арқылы әрекеттесуі мүмкін. Осындай жағдайда бұлар термонинамикалық жүйе болып саналады. Термодинамикалық жүйе айналадағы ортамен әрекеттескенде, олардың арасында жылу алмасуы байқалып, жұмыс өндіріледі. Термодинамикада макроскопиялық денелер (жүйелер) қарастырылады. Олар саны көп, ең кемінде 1020 - 1025 бөлшектен (атомдар,молекулалар) тұрады. Жұйедегі микробөлшектердің, қасиеттерін мысалы, құрылысын ескермей, тіпті оларды білмей де, макроскопиялық денелердің көп қасиеттерін білуге болады. Ол үшін термодинамиканың әдістері қолданылады. Денелерді құратын микробөлшектер жылу әсерінен ылғи да қозғалыста болады. Жүйедегі бөлшектердің жылу қозғалыс мөлшері температура арқылы өлшенеді. Бұл жағдай термодинамиканың маңызды және негізгі тұжырымы болып, аксиома түрінде беріледі.Жылу теп-теңдігінде барлық термодинамикалық денелерде температура бірдей болады. Мұны кейде термодинамиканың нольдік заңы деп атайды. Барлық денелер температуралы екні және оны өлшеуге болатындығын күнделікті тәжирбиеден көреміз. жүктеу/скачать 179,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу: