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
Ван-дер-Ваальстың күй теңдеуіВан-дер-Ваальстың күй теңдеуі реал газдардың қасиеттерін талдамалы сипаттаудың алғашқы қадамдарының бірі болып табылады. Бұл теңдеу реал газдардың сапалық ерекшеліктерін және олардың идеал газдардан айырмашылықтарын көрнекі көрсетеді. Жоғарыда айтылғандай, реал газдар идеал газдардан молекулалардың және молекулалардың өз көлемдерінің арасында өзара әрекеттесу күштерінің бар болуымен ерекшеленеді. Өзара әрекеттесу күштері қатты және сұйық денелерде өте үлкен және газ тәріздес күйден сұйық күйге өтуге жақын газдарда жоғары. Демек, газ күйі қаншалықты сұйыққа өту аймағынан алыс болса, соншалықты молекулалар арасындағы қашықтық үлкен болады, яғни олардың арасындағы өзара әрекеттесу күші аз және реал газ күйінің идеалға жақындығы соншалықты жақын. Және керісінше, газ күйі сұйық аймағына жақын болған сайын, өзара әрекеттесу күші үлкен, оның идеал газ күйінен ауытқуы мәнді. Сонымен, реал газдар қасиеттерін зерттеу кезінде молекулалар мен оның көлемі арасындағы өзара әрекеттесу күштерін ескеру қажет. Бірінші жақындау жағдайы үшін Ван-дер-Ваальс өзінің теңдеуіне екі түзету енгізді, бұл түзетулер реал газдың идеал газдан ауытқуын ескереді. Молекулалардың өз көлеміне тәуелді, бірінші түзетуді қарастырайық. Клапейрон теңдеуін келесі түрде көруге болады: V = rT/p (57) Қысымның артуы кезінде көлем V төмендейді, егер р → , онда v → о. Бұл, молекулалар шексіз аз көлемді алатын идеал газдың анықтамасымен толығымен сәйкес келеді. Молекулалары соңғы көлемді алатын vмол реал газды қарастырсақ және молекулалар арасындағы саңылаулар көлемін ескерсе, онда молекулалардың қозғалысы үшін еркін көлем V – b тең, мұндағы b = vмол + vсаң. b шамасы — газды сығуға болатын ең аз көлем. Бұл жағдайларда Клапейрон теңдеуі келесі түрде болады: v – b = rT/p (58) Егер алынған тәуелділікте қысым р артатын болса және ұмтылса, онда еркін көлем (v–b) нөлге ұмтылады немесе v–b, яғни р → кезінде газ көлемі b шамасына ұмтылады, ол молекулалардың өзінің көлеміне тәуелді. Әрбір газ үшін b шамасы белгілі бір сандық мәнде болады. Клапейрон теңдеуі бойынша идеал газ теңдеуі келесідей анықталатын болғандықтан p = rT/v, (59) aл нақты газ үшін – b шамасын ескергенде: p = rT/(v–b), (60) онда бірдей температуралар кезінде нақты газдардың қысымы жоғары болады. Бұл реал газ да идеал газға қарағанда, еркін көлемнің төмен болуымен түсіндіріледі, яғни молекулалардың еркін өту ұзындығы да аз болады, өз кезегінде реал газ молекулаларының ыдыс қабырғасына көп рет соғылуына, яғни қысымның артуына әкеледі. Күй теңдеуіне енгізілген екінші түзету молекулалар арасындағы өзара әрекеттесу күштерінің әсерін ескереді. Идеал газда молекулалар өз қозғалысында еркін және ыдыс қабырғасына соғуы ешнәрсемен шектелмейді, өйткені молекулалар арасында өзара әрекеттесу күші жоқ. Реал газда молекулалар арасында өзара әрекеттесу күші бар болған кезде, ыдыс қабырғасына соғу күші төмен болады, өйткені ыдыс қабырғасына жақын барлық молекулалар ыдыс ішіндегі көрші молекулалармен тартылады. Демек, реал газдан түсетін қысым идеал газ қысымымен салыстырғанда, молекулалар арасындағы өзара әрекеттесу күштерін ескеретін, қысымға енгізілген түзетуді көрсететін ∆р шамасына аз болады. Бұл түзету ∆р тартылатын да, тартушы да молекулалар санына тура пропорционал, немесе газ тығыздығының квадратына тура пропорционал, немесе оның меншікті көлемінің квадратына кері пропорционал: ∆р= a 2 a / v2 , (61) мұндағы a – күй параметрлеріне тәуелсіз, әрбір газ үшін белгілі бір сандық мәнді қабылдайтын пропорционалдық коэффициент. Екінші түзетуді енгізе отырып, аламыз р = rT v b ∆p немесе р = жүктеу/скачать 1,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|