Осы дәріске ағымдық, аралық, қорытынды бақылау бойынша тест тапсырмалары және сұрақтар Қайтымды және қайтымсыз процестерді қалай түсінесіз?
Термодинамиканың II-ші заңы анықтамасы.
Реакцияның жылу эффектісі деген не?
Карно циклін қалай түсінесіз?
Максималды пайдалы әсер коэффициенті.
Энтропияұғымын қалай түсінесіз?
Термодинамикалық ықтималдық деген не?
Больцман теңдеуін жазыңыз.
1.Қай теңдеу Гиббстің теңдеуі?
A) ∆G=∆H+ P∆V;
B) dU = TdS – PdV + ∑μιni;
С) ΔG = ΔH + T(∂ΔG/∂T)р;
D) ∆G=∆H-T∆S;
E) (dG/dT)P = - S.
*****
2.Төмендегі теңдеудің қайсысы дұрыс емес?
A) Cp =Cv +R;
B) Cp = (∂H/∂T)p;
С) Cp = (dS/dT)p/T;
D) Cv =(∂U/∂T)v;
E) барлық теңдеу дұрыс.
*****
3.Қандай термодинамикалық функцияны оқшауланған системада жүретін процестің өлшемі ретінде қолданады?
A) S;
B) U;
С) G;
D) H;
E) F.
*****
4.Абсолюттік нольде химиялық реакцияның энтропиясының өзгерісі тең:
A) 8,314 Дж/моль* К;
B) заттардың табиғатына тәуелді;
С) нольге;
D) 1,987 кал/моль * К;
E) шекті параметрлерге тәуелді.
5.Адиабаттық жағдайдағы газдың ұлғаю жұмысы:
A) A = RTln(V2/V1);
B) A=RTln(P1/P2);
C) A= - Cv(T2-T1);
D) A=PdV;
E) ∆U=0.
*****
6.Идеал газдың ішкі энергиясы тұрақты температурада көлемі артқанда:
A) артады;
B) кемиді;
C) төменгі температурада артады, жоғарыда кемиді;
D) өзгермейді;
E) нақты газдың табиғатына байланысты.
*****
7.Конденсация процесі қандай агрегаттық күйге ауысқанда болады?
A) сұйық күйден газға өткенде.
B) сұйық күйден қаттыға өткенде.
C) қатты күйден сұйыққа өткенде.
D) қатты күйден газға өткенде.
E) газ күйінен сұйыққа өткенде.
*****
8.Қату процесі қандай агрегаттық күйге ауысқанда болады?
A) сұйық күйден қаттыға өткенде;
B) қатты күйден сұйыққа өткенде;
C) газ күйінен сұйыққа өткенде;
D) қатты күйден газға өткенде.
E) сұйық күйден газға өткенде
*****
9.Бу түзілу процесі қандай агрегаттық күйге ауысқанда болады?
A) сұйық күйден қаттыға өткенде
B) сұйық күйден газға өткенде;
C) газ күйінен сұйыққа өткенде;
D) қатты күйден газға өткенде.
E) қатты күйден сұйыққа өткенде;
*****
10.Балқу процесі қандай агрегаттық күйге ауысқанда болады?
A) газ күйінен сұйыққа өткенде;
B) сұйық күйден қаттыға өткенде;
C) қатты күйден сұйыққа өткенде;
D) қатты күйден газға өткенде.
E) сұйық күйден газға өткенде.
11. «Энтропия» түсінігін термодинамикаға енгізген:
A) Ван-дер-Ваальс.
B) Гиббс;
С) Кирхгофф;
D) Гесс;
E) Клаузис
1
№ 4
дәріс
№4 Сипаттамалық функциялар, термодинамикалық потенциалдар. Термодинамиканың үшінші бастамасы. Жоспар: Байланыс энергиясы және энтропия. Гиббс-Гельмгольцтің теңдеуі.
Термодинамиканың негізгі функциялары.
Изохора-изотермиялық және изобара-изотермиялық потенциалдар.
Химиялық процестің жұмысы. Химиялық реакция кезіндегі термодинамика күйлерінің өзгерісі.
Термодинамиканың үшінші бастамасы.
Термодинамиканың бірінші және екінші заңын біріктіретін теңдеуден алынады:
Пайдалы жұмыс квазистатикалық процестер үшін максималды. Теңдеуден көрініп тұрғанындай пайдалы жұмыстың шамасына, жүйенің кеңею жұмысы енбейді. Химиялық реакциялардағы максималды пайдалы жұмысты алуға болмақ, егер оны гальваникалық элементте квазистатикалық жүргізсе. Алынатын жұмыстың шамасы реакцияның жүріп өту жағдайынан тәуелді. Егер өздігінен жүретін процесс жағдайында өтетін болса, онда:
Теңдеудің оң жағындағы толық дифференциал. Квазистатикалық процесс үшін кезінде болмақ:
және
Осы тұста пайдалы жұмыс ( квази) күй функциясының қасиетіне енеді, яғни тек жүйенің соңғы және бастапқы күйімен анықталынады және процестің жолынан тәуелді емес, ол жүйенің ішкі энергиясына теңеледі. Теңдеуге сәйкес
ішкі энергия (жүйе қасиеттерінің бірі) тәуелсіз айнымалылардың S,V айқын функциясы. Жарты дифференциалдың қасиетін пайдалана отырып, теңдеуден алынбақ:
=P
Мінеки осылайша, ішкі энергия туындысының көмегімен жүйенің термодинамикалық қасиеттерін Т мен Р өрнектеуге болады. Қатынастан алынатыны сол, ол температура тұрақты көлем кезіндегі энтропияпың артуымен жүйенің ішкі энергиясы өсуінің өлшемі, ал қысым - тұрақты энтропия кезіндегі жүйенің үлкеюімен бірге ішкі энергия кемуінің өлшемі болады екен. Жүйе күйінің мұндай функңиялары, олардың тура қатынасуы-мен немесе олардың туындыларының көмегімен тиісті параметрлері бойынша жүйенің барлық термодинамикалық қасиеттері айқын көріністе өрнектеліне алатынды, сипаттамалық функциялар деп атайды. Бірінші сипаттамалық функцияларды Массье (1869ж.) енгізген. Сипаттамалық функциялардың анықтамасына орай оларға, егер тәуелсіз айнымалы ретінде V мен енгізсе, онда нақ осы жағдайдағы ішкі энергияны жатқызу қажет. Энтропияны тікелей өлшеу мүмкін болмағандықтан да сипаттамалық функция ретіндегі энтропияны термодинамикадағы қолданбалық мәселелерді шешу кезінде пайдаланады.V мен Т сияқты, Р мен Т параметрін эксперименттік жол мен табуға болады. Егер химиялық реакция тұрақты қысым мен температура кезінде термодинамикалық қайтымсыз (статикалы емес) өтетін болса, онда Н термохимиялық (колориметриялық не Гесс заңының негізіндегі есептеу) әдісімен анықталуы мүмкін. Көбейтінді Т- жылулық, ол жүйеден сыртқы ортаға беріледі немесе керісінше, одан жұтылады да сол арқылы жүйедегі изотермиялық жағдайды сүйемелдейді, қолдайды. Мінеки осылайша, жүйе сыртқы ортамен жылулық жанасуда (түйісуде) болуы керек, ондағы температура тұрақты және жүйедегі температураға тең.
Энтропияны сипаттамалық функция ретінде қарастырауға болады. Сонымен, квазистатикалық процестің жүріп өтуі жағдайына тәуелділіктегі максималды пайдалы жұмыс термодинамикалық функцияның U,H,A,G келуіне тең:
Механикалық жұмыс потенциалдың кемуіне тең болатыны сияқты, сипаттамалық функциялар U=f(s,v), H=f(s,p), A=f(v,t), G=f(p,t) да термодинамикалық потенциалдар деп аталады.
Статикалық емес процестердегі энтропия өзгерісі. Жүйе екі жолмен бастапқы күйінен соңғы күйіне ауысады делік: квазистикалық және статикалық емес астатикалық. Термодинамиканың бірінші заңына сәйкес квазистикалық жол үшін ал астатикалық үшін . шамасы жүйенің тек бастапқы және соңғы күйімен ғана анықталынатын болғандықтан, онда екі процестердегі де бірдей болмақ.
Егер оқшауланған жүйедегі тепе-теңдік пен өзіндік процестің бағыттылытындығы жайлы жүйедегі энтропия өзгерісі бойынша талқыласа, ал жабық жүйелердегі бұл сұраққа жауапты пайдалы жұмыстың W шамасына негіздей отырып алады. Шынында да кез-келген квазистатикалық және бейстатикалық процесті жүзеге асырғанда жүйе жұмыс жүргізуге (W>0) қабілетті болмақ. Мысалға, химиялық реакция үшін максималды пайдалы жұмысты алуға болады, егер оны гальваникалық элементте квазистатикалық жолмен Р мен Т тұрақты кезде жүргізсе. Сонымен жабық жүйедегі өздігінен жүретін процестің шарты болмақ:
Демек, кез келген физика-химиялық не химиялық процестің өздігінен жүріп өтетін кезінде жүйенің сәйкесті параметрлері тұрақты қалып, жабық жүйедегі термодинамикалық потенциалдар кішіреюі керек. Жүйедегі тепе-теңдік орнаған түста сәйкесті параметрлердегі термодинамикалық потенциалдар минималды шамаға жетеді.
Тұрақты қысым мен температура кезінде жабық жүйедегі процестердің басым көпшілігі іс жүзінде жүргізілетіндіктен процестің өздігінен жүру мәселесі Гиббс энергиясының өзгеруі негізінде шешіледі. Өздігінен жүретін процес мүмкін болмақ, егер:
, ал жабық жүйедегі тепе-теңдіктің критериі болады
