Классикалық (феноменологиялық) термодинамикада энергияның әр түрінің өзара түрлену заңдары оқылады. Техникалық термодинамика жылу мен жұмыстың өзара түрлену заңдылықтарын қарастырады
жүктеу/скачать 1,72 Mb.
|
Классикалы (феноменологиялы ) термодинамикада энергияны р т р
Идеал газдар күйінің теңдеуіЖоғарыда айтылғандай, күй теңдеуі жалпы түрде келесідей жазылады: f(p,v,T) = 0 (16) Бұл теңдеу нақты (реал) газ үшін де, идеал газ үшін де дұрыс. Дегенмен, көптеген принципті қиындықтардың болуымен, реал газдар үшін, олардың күйінің өзгеруінің барлық аймақтарын қамтитын, әмбебап теңдеу әлде де алынған жоқ. Күйдің мейлінше қарапайым теңдеуі идеал газ үшін алына алады. Молекулярлы-кинетикалық теория бойынша, газдың абсолютті қысымы сан бойынша көлемнің бірлігінде қамтылған молекулалардың үдемелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясының 2/3 тең: Р = ⅔ n/v mw2/2 (17) мұндағы n – меншікті көлемдегі молекулалар саны; v – газдың меншікті көлемі; m – молекула массасы; w – молекулалардың үдемелі қозғалысының орташа квадраттық жылдамдығы; mw2/2 – молекуланың орташа кинетикалық энергиясы. Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясы молекуланың орташа кинетикалық энергиясы мен абсолюттік температура арасындағы тура пропорционалдықты орнықтырады: mw2/2 = ВТ (18) мұндағы: Т – абсолюттік температура; В – пропорционалдық коэффициент. Соңғы теңдікті ескерсе теңдеуді (17) келесі түрде жазуға болады: рv = ⅔nВТ. (19) Егер теңдеуді (19) газдың екі күйіне жатқызса, онда олардың әрқайсысы үшін аламыз: Р1V1 = ⅔nВТ1 немесе Р2V2 = ⅔nВТ2 Бірінші теңдеуді екіншісіне бөле отырып: Р1V1 / Р2V2=Т1/Т2 немесе Р1V1 / Т1 = Р2V2 / Т2 (20) Параметрлер арасындағы тәуелділік (20) Бойль-Мариотт пен Гей- Люссактың заңдарын бірге қарастырудан да алына алады, сондықтан көбінесе бұл тәуелділікті Бойль Мариотт пен Гей-Люссактың біріккен заңы деп атайды. Соңғы теңдеу идеал газдың меншікті көлемін қысымға көбейтіп абсолютті температураға бөлінген шамасы, кез-келген тепе-теңдікті күй үшін тұрақты шама екенін көрсетеді: рV/Т = соnst. (21) кг газға келтірілген тұрақты шама R әріпімен белгіленеді және газ тұрақтысы деп аталады: рv/Т = R немесе рv = RТ. (22) Теңдеу (22) идеал газдар күйінің термиялық теңдеуі немесе сипаттаушы теңдеуі деп аталады. Бұл теңдеуді француз физигі Клайперон 1834 ж. шығарды, сондықтан соның атымен аталады. Массасы m (кг) газдың еркін мөлшері үшін күй теңдеуі келесі түрде болады: PV=mRT, (23) мұндағы Р – газ қысымы, Па; V – газдың еркін мөлшерінің көлемі, м3; m – газ массасы, кг; Т – газдың абсолюттік температурасы, К. Газ тұрақтысы R әрбір газ үшін, газ табиғатына тәуелді және оның күйіне тәуелсіз, белгілі бір мәнді қабылдайтын физикалық тұрақтыны көрсетеді. Газ тұрақтысының физикалық мәнін айқындайық. Бірінші күй үшін Клайперон теңдеуін жазамыз: PV1=mRT1, (24) Осы қысымдағы екінші күй үшін PV2=mRT2, (25) Екінші теңдеуден біріншісін алып тастай отырып, аламыз P(V2-V1)=mR(T2-T1), осыдан (26) R=P(V2-V1)/m(T2-T1) (27) Оң бөлігінің алымы газдың тұрақты қысым кезіндегі жұмысын көрсетеді. Егер температуралар айырмасы (T2-T1) 1 °С, ал газ массасы 1 кг тең болса, онда газ тұрақтысы, қысымның тұрақты кезінде және температураның 1 °С өзгеруі кезіндегі процестегі 1 кг газдың джоульмен есептелген жұмысы болады. Газ тұрақтысы келесі мөлшерлікте болады: (V V ) н / м2 м3 н м Дж R = 2 1 = m(T2 T1 ) кг град кг К кг К (28) Осы түрдегі Клайперон теңдеуі тек қана идеал газдар үшін қолданбалы. Дегенмен, бұл теңдеуді тәжірибе үшін жеткілікті дәлдікте төменгі қысымды және жоғары температуралы реал (нақты) газдар үшінде қолдануға болады. жүктеу/скачать 1,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|