Реал жүйелердің құрылысы және күй теңдеуі



бет1/11
Дата31.01.2018
өлшемі0,88 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Реал жүйелердің құрылысы және күй теңдеуі

Біз мектепте көбіне идеал жүйелердің заңдылықтарын оқимыз. Ең алдымен идеал газдың заңдылықтарын еске түсірейік. Идеал газ деп молекулаларының арасында алыстан әсерлесу потенциалы жоқ, әсерлесу тек молекулалар өз-ара соқтығысу кезінде ғана болатын газды айтады. Егер біз осындай газдың күй теңдеуін білсек, ол теңдеуден газда болатын процесстердің, және басқада заңдылықтарын шығарып алуға болады.

Идеал газдың күй теңдеуін ғылымда Клапейрон –Менделеев теңдеуі деп атайды. Массасы m-ге тең газ үшін бұл теңдеуді былай жазады:

PV= (m/м) RT (1)



Мұндағы Р-газ қысымы, V-көлемі, Т-температурасы, м-газдың бір молінің массасы, Дж/(моль. К)-универсал газ тұрақтысы – Больцман тұрақтысымен Авогадро санының көбейтіндісінен тұрады. Соңғы келтірілген k,N-шамалары да барлық газдар үшін тұрақты болғандықтан R-ді универсал тұрақты деп атайды. Егер де біз газдың тек бір молін ғана қарастырсақ, онда Клапейрон-Менделеев теңдеуін мына түрде жазамыз:

PV=RT, (2)

Өйткені m=м.

Енді мысал үшін газда болатын кейбір процесстерді сипаттайтын теңдеулерді осы (1) немесе (2) теңдеулерден шығарып көрейік.

1. Изобаралық процесс газ қысымы тұрақты болған жағдайда жүреді:

P=Const, онда (2) теңдіктен осы процесстің теңдеуін аламыз:


V/T= Const. Мұны Гей –Люссак заңы деп атайды.

2. Изохоралық процесс газ көлемі тұрақты болған жағдайда жүреді.

V= Const, онда (2) теңдіктен оның теңдеуін аламыз:

Р/T= Const . Мұны Шарль заңы деп атайды.

3. Изотермалық процесс газ температурасы тұрақты болған жағдайда жүреді:

T= Const, онда (2) теңдіктен оның теңдеуін аламыз:

Р/V= Const. Мұны Бойль –Мариотт заңы деп атайды.

Дәл осы тәрізді басқа да кез-келген политроптық процесстердің де теңдеулерін осы (2) теңдікпен термодинамиканың 1 – бастамасына сүйеніп табу қиын емес. Идеал газда болатын басқа да түрлі құбылыстардың сипаттамаларын түсіндіргенде күй теңдеулерінің ролі өте үлкен.

Ал, табиғатта бар реал жүйелердің қасиеттерін зерттеуде де олардың күй теңдеулерін тауып, оларды пайдаланудың ролі аса зор екенін айрықша айтқан жөн. Ол теңдеулерді алудың жолы тек статистикалық микроскоптық теорияда жатыр. Бірақ оларды табу статистикалық физикада да өте күрделі мәселе. Оның ең басты қиындығы дене молекулаларының арасындағы әсерлесудің аналитикалық түрін табудың күрделілігінде жатыр. Осы уақытқа дейін реал денелердің күй теңдеулерінің аналитикалық түрі әлі жазылған емес. Бірақ бұл физиканың актуальді мәселесінің бірі. Әр зат үшін, көптеген жағдайда, күй теңдеулерін таблица түрінде қолданып келеді. Ол теңдеулерді физикада, техникада, химияда, астрономияда, энергетикада, т.б. да кеңінен қолданады.

Ал, күй теңдеуі молекулалардың арасындағы әсерлесу потенциалымен тығыз байланысты. Сондықтан молекулалардың әр сорты өз күй теңдеуін береді. Молекулалары әсерлесетін газдар мен сұйықтар үшін универсал теңдеу жоқ.



Молекулалардың ара қашықтығы өте аз болған жағдайда олардың арасында тебісу күші бар. Өйткені әр молекула өзі алып жатқан көлемге басқа молекулаларды жібермеуге тырысады. Ал екі молекула осы қашықтықтан алыстай бастаса олардың арасындағы әсерлесу тартылыс күшіне ауыса бастайды. Бірақ ара қашықтық молекуланың 23 радиусындай жерге жеткенде тартылыс күші әлсіреп аяғында жоққа айналады. Байланыс потенциалының молекула арақашықтығына байланысы мына 1- суретте берілген.


Егерболса, молекулалар арасында - тебісу күші, ал болғанда тартылу күші әсер етеді. Дәлірек айтқанда, бұл әсерлесу әр молекула түрі үшін түрліше болады. Сондықтан практикада қолданылатын эмпирикалық потенциалдардың түрлері көп. Солардың ішінде ең көп қолданылатыны Леонард –Джонс потенциалы мен Ван-дер –Ваальс потенциалы болып табылады. Бұл потенциалды жазғанда молекулалар арасында тек екі бөлшектік қана әсерлесу бар деп есептейді. Шындығын алғанда олардың арасында көп бөлшекті әсерлесу де бар. Әсіресе сұйықтар молекулаларында бұл әсерлесу үлкен роль атқаруы мүмкін. Ал потенциалдардың тартылыс күшіне сәйкес келетін бөлігі молекула ара қашықтықтарының алтыншы дәрежесіне кері пропорционал кемиді:

Каталог: files
files -> Бастауыш білім беру деңгейінің ОҚу пәндері бойынша үлгілік тақырыптық жоспарлары
files -> Астрономия Мазмұны
files -> Қазақстан тарихы 5 сынып. 2013-2014 оқу жылы
files -> Расул гамзатов
files -> Жамбыл атындағы республикалық жасөспірімдер кітапханасы Қазақстан ақын – жазушылары ХХ ғасырда
files -> «№ мектеп-лицей» мемлекеттік мекемесі Күнтізбелік- тақырыптық жоспар
files -> Ермұхан Бекмахановқа Сыздайды жаным, мұздайды қаным, жан аға!
files -> Жамбыл атындағы республикалық жасөспірімдер кітапханасы Қазақстан ақын – жазушылары ХХ ғасырда
files -> Қазақстан Республикасы Білім және ғылым министрлігі, жергілікті атқарушы органдар көрсететін білім және ғылым саласындағы мемлекеттік қызмет стандарттарын бекіту туралы


Достарыңызбен бөлісу:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©engime.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

енгізу | тіркеу
    Басты бет


материалдарды жүктеу