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
Ішкі энергияГаздың ішкі энергиясы ретінде денеде немесе денелер жүйесінде қамалған барлық энергия алынады. Бұл энергияны энергияның жеке түрлерінің қосындысы түрінде көрсетуге болады: молекулалардың кинетикалық энергиясы, потенциалдық энергия және т.б. Дененің ішкі энергиясы келесідей жазылады: U = Uкин + U пот + U0 (74) мұндағы Uкин – молекулалардың ішкі кинетикалық энергиясы; U пот – молекулалардың ішкі потенциалдық энергиясы; U0 —интегралдау тұрақтысы. Ішкі кинетикалық энергияны келесі құрамаларға бөлуге болады: U = Uкин үд + Uкин.ай. + Uтер (75) мұндағы Uкин үд – молекулалардың үдемелі қозғалысының кинетикалық энергиясы; Uкин.ай – молекулалардың айналымды қозғалысының кинетикалық энергиясы; Uтер – бір-біріне салыстырмалы атомдар ядроларының тербелмелі қозғалыстарының энергиясы. U0 шамасы абсолютті нөл температурасы кезіндегі нөлдік энергияны немесе ішкі энергияны көрсетеді. Т = 0 кезінде молекулалар мен молекулаларға кіретін атомдардың жылулық қозғалысы тоқтайды, бірақ атомдар ішіндегі бөлшектер қозғалысы жалғасады. Ішкі энергияның абсолюттік мәнін термодинамика әдістерімен анықтау мүмкін болмағандықтан, жүйені термодинамикалық талдау кезінде ішкі энергияның абсолюттік мәндерін емес, ал оның өтетін процестер нәтижесіндегі өзгерісін алуға тура келеді, сондықтан көптеген термодинамикалық есептерді шығару үшін U0 мәні талап етілмейді және оны нөлге теңейді. Техникалық термодинамика ішкі энергияның кинетикалық және потенциалдық құрамалары өзгеретін процестерді ғана қарастырады. Сондықтан ішкі энергия ұғымына, идеал газдар үшін, молекулалар қозғалысының кинетикалық энергиясын және молекуладағы атомдардың тербелісті қозғалысының энергиясын енгізеді, ал реал газдар үшін қосымша, молекулалар арасындағы олардың ара қашықтықтарына тәуелді өзара әрекеттесу күшінің болуымен байланысты энергияның потенциалдық құрамын да енгізеді. Ішкі энергияның кинетикалық құрамалары толығымен дене температурасымен анықталатын болғандықтан, ал оның потенциалдық құрамасы берілген температурада меншікті көлемге де тәуелді болатындықтан (молекулалардың ара қашықтығы), толық ішкі энергия екі параметрдің функциясы болады және дененің берілген күйінде анықталған шамаға ие бола алады. Демек, күй параметрі бола отырып, ішкі энергия жүйенің бірмәнді үздіксіз және ақырғы функциясын бірмезгілде көрсете алады. Ішкі энергия аддитивті немесе экстенсивті параметр болып табылады, өйткені оның шамасы дене массасына тәуелді. 1 кг жатқызылған күрделі жүйенің ішкі энергиясы, оның жеке құрамаларының меншікті ішкі энергияларының қосындысына тең, яғни u u1 u2 ... un ui 1 (76)
Энергияның сақталу заңынан, термодинамикалық жүйе өзінің әрбір күйінде тек қана ішкі энергияның бір мәніне ие бола алатыны белгілі. Егер жүйе берілген күйде ішкі энергияның әртүрлі мәнінде болады деп болжасақ, онда біз осы айырманы жүйенің күйін өзгертпестен қолдана алар едік. Мұндай жағдай энергияның сақталу заңына қарама – қайшы. Сондықтан газдың меншікті ішкі энергиясының өзгерісі процестің сипатына немесе жүру жолына тәуелді болады: u2 u1 f ( p2 , v2,T2 ) f ( p1 , v1 ,T1 ) (77) Бұл барлық процестерде көрнекі көрсетіледі (1 сурет) 1 сурет. Газдың меншікті ішкі энергиясының өзгерісі 2 2 2 1 2 (3)du (4)du (5)du (6)du (6)du (78) 1 1 1 2 1 Ішкі энергияның өзгерісі бірдей болады. Айналымды процестерде меншікті ішкі энергияның өзгерісі нөлге тең. du жетілуі толық дифференциал болады. Газ күйі күйдің негізгі параметрлерімен анықталатындықтан, меншікті ішкі энергияны күйдің кез-келген екі параметрінің функциясы ретінде қарастыруға болады: жүктеу/скачать 1,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|