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
Термодинамикалық процессБіртекті дене күйінің негізгі термодинамикалық параметрлері p, v және Т бір-біріне тәуелді және өзара белгілі бір математикалық теңдеумен өрнектеледі: f (p, v, T) = 0, оны термодинамикада күй теңдеуі деп атайды. Күй теңдеуі белгілі болса, онда қарапайым жүйенің күйін анықтау үшін – біртектілер және уақыт, масса, құрамы бойынша тұрақтылар (бірфазадан тұратын және химиялық өзгермейтін) – үшеудің ішінен екі тәуелсіз ауыспалыны білу жеткілікті: Р=f1(v, Т); v=f2(р,Т); Т= f3(v,Р) (8) Егер термодинамикалық жүйенің сыртқы жағдайы өзгерсе, онда жүйенің күйі де өзгереді. Термодинамикалық жүйенің бір тепе-теңдік күйден екінші тепе-теңдік күйге өтуі кезіндегі күй өзгерісінің жиынтығы термодинамикалық процесс деп аталады. Дене тепе-теңдік күйде болғанда, оның көлемінің барлық нүктелерінде қысым, температура, меншікті көлем және басқа да физикалық қасиеттері бірдей болады. Жүйе күйінің өзгеру процесі тепе-теңдікті де, тепе-теңдіксіз де болуы мүмкін. Егер процесс тепе-теңдікті күйде өтсе, онда оны тепе-теңдікті процесс дейді. Ең алдымен, термодинамика тепе-теңдік күй мен термодинамикалық жүйе күйінің өзгеру процесінің тепе-теңдігін қарастырады. Тек тепе-теңдік күй ғана күй теңдеулерінің көмегімен сипаттала алады. Қарапайым күй теңдеулері: Клайперон, Клайперон-Менделеев, Ван-дер-Ваальс, т.б. теңдеулері. Тепе-теңдік процесті сыртқы шарттардың шексіз баяу өзгерісі кезінде немесе жүйе күйін сипаттайтын параметрлердің өзгерісі параметрдің өз мәндерімен салыстырғанда шексіз аз болғанда ғана іске асыруға болады. Демек, нақты процестер тепе-теңсіз бола отырып, белгілі бір дәрежеде ғана тепе- теңдікке жуықтай алады, онымен ешуақытта дәл келе алмайды. Нақты процестердің тепе-теңсіздігі, ең алдымен, сыртқы шарттардың әсерінен осы процестің соңғы жылдамдықпен өтуімен анықталады және жұмысшы денеде тепе-теңдік күй орнатылып үлгермейді. Мысалы, цилиндрдегі поршень астындағы газдың жылдам кеңейуі немесе оның тез сығылуы кезіндегі жұмыс денесі көлемінің әр түрлі нүктелеріндегі температура және қысымның бірдей болмауы, яғни процесс тепе-теңдіксіз күйде болады. Математикалық тұрғыда, күй теңдеуі f(p,v,T) = 0 жүйенің үш осьті коор- динатасында p, v және T кейбір бетті сипаттайды, бұл беттік термодинамикалық бет деп аталады. Термодинамикалық жүйе күйі өзгерісінің тепе-теңдікті процестерін график түрінде көрсетуге болады. Негізінде, кез-келген түрде алынған тепе- теңдік күйі термодинамикалық бетте нүктемен беріледі, бұл нүктелердің жиынтығы жүйелердің үздіксіз өзгеруінде – қисықпен алынады. Бұл, тепе- теңдік процестің графикалық түрі болады. Үш өсті координат жүйесін қолдану өте қиын, сондықтан, процесті көрсету, белгілеу қисықтың өзімен емес, оның жазықтықтағы тік бұрышты координат жүйесіндегі проекцияларымен беріледі. Егер термодинамикалық бетті координата өстеріне параллель жазық- тықтармен қиса, онда бетте қисықтар пайда болады: v = const жазықтығымен қимасы p, T координаталарындағы температураға тәуелді қысымның өзгеру процесін сипаттайтын түзуді береді; осы түзумен сипатталатын процесс тұрақты көлемде өтеді және изохорлы деп аталады; p = const → v = f(T) → изобарлы; T = const → P = f(v) → изотермиялы. Техникалық термодинамикада тепе-теңдікті термодинамикалық процес- терді зерттеу үшін көбінесе екі өсті p, v координат жүйесі пайдаланады: абсцис- са өсі бойынша меншікті көлем, ал ордината өсі бойынша қысым салынады. p, v – координат жүйесіндегі тік сызық тұрақты көлемдегі изохорлы процесті, көлбеу сызық тұрақты қысымдағы изобаралық процесті, ал қисық гипербола түріндегі сызық (газ тәріздес күй үшін) температура тұрақты болған кездегі изотермиялық процесті көрсетеді. Термодинамикалық процестерді зерттеу кезінде тұйықталған немесе айналымды деп аталатын процестер ерекше орын алады, бұл кезде жүйе бірқатар бірізді күйлерден өте отырып, бастапқы күйге қайта оралады. Айналымды процесс цикл деп аталады. Кез-келген термодинамикалық процесте күй параметрлерінің өзгеруі процестің түріне байланысты болмайды, ол бастапқы және соңғы күйлерімен анықталады. Сондықтан, кез келген күйдің параметрлері осы күйдің функциясы болып табылады деуге болады. Келесі тарауларда бірқатар күйлердің функциялары қарастырылады, олар ішкі энергия, энтальпия, энтропия және т.б. Параметрлердің (күй функцияларының) жүйенің массасына тәуелді де, тәуелсіз де бола алатынын ескеру керек. Жүйенің массасына тәуелді емес күй параметрлері қарқынды параметрлер (қысым, температура, т.б.) деп аталады. Мәні жүйенің массасына пропорционал болатын параметрлер аддитивтік немесе экстенсивтік параметрлер (көлем, энергия, энтропия және т.б.) деп аталады. жүктеу/скачать 1,72 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|