Тақырып. ТЕРМОДИНАМИКА НЕГІЗДЕРІ

Термодинамикалық жүйенің ішкі энергиясы U - жүйені құрайтын мик-робөлшектердің (молекулалардың, атомдардың, т.б.) хаостық қозғалы-сының энергиясы мен осы бөлшектердің өзара әсерлесуінің энергиясы. Жүйе тұтас объект ретінде қозғалғанда, кинетикалық және сыртқы өрістегі потенциалдық энергиясы ішкі энергияға жатпайды. Жүйенің ішкі энергиясы – оның термодинамикалық күйінің бір мәнді функциясы. Жүйенің кеңістіктегі жағдайын толығымен анықтайтын тәуелсіз айны-малылар саны еркіндік дәрежелерінің саны деп аталады. Молекула-лардың еркіндік дәрежелерінің жалпы саны:

(67)

Ілгерілемелі және айналмалы қозғалыстың бір еркіндік дәрежесіне , тербелмелі қозғалыста бір еркіндік дәрежеге энергия сәйкес келеді. Бір молекуланың орташа кинетикалық энергиясы:

. (68)

Бір моль идеал газдың ішкі энергиясы:

. (69)

Массасы m идеал газдың ішкі энергиясы:

. (70)

Термодинамиканың бірінші бастамасы: жүйеге берілген жылу мөлшері жүйенің ішкі энергиясын өзгертуге және жүйенің сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқаруына жұмсалады.

ТД-ның бірінші бастамасының дифференциалдық түрдегі теңдеуі:

. (71)

Жұмыс пен жылу – термодинамикалық жүйе күйінің өзгеру процестерінің энергетикалық сипаттамасы. Идеал газ сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқарса, элементар жұмыс оң болады:

Жүйе бір күйден екіншіге ауысқанда (1→2) атқарылған жұмыс:

Жүйе периодты түрде бастапқы күйіне қайтып оралып тұрса, оның ішкі энергиясы өзгермейді: Яғни, қыздырғыштан берілетін энергиядан артық жұмыс атқаратын периодты түрде жұмыс істейтін жылу машинасының болуы мүмкін емес.

1 моль идеал газ үшін ТД-ның бірінші бастамасының теңдеуі:

. (72)

Тұрақты көлемде берілген жылу ішкі энергияның артуына жұмсалады:

1 моль газдың ішкі энергиясының өзгеруі: . Осыдан: . Изобарлық қызу процесінде: .

. (73)

Осы (73) формула Майер теңдеуі деп аталады: изобарлық мольдік жылу сыйымдылығы изохорлық мольдік жылу сыйымдылығынан мольдік газ тұрақтысы R шамасына артық. Майер теңдеуінің еркіндік дәрежелерінің саны арқылы жазылуы:

Адиабаттық және политроптық процестер

Термодинамикалық жүйеде оны қоршаған сыртқы ортамен жылу алмаспай ( ) орындалатын процесті адиабаттық деп атайды.

Адиабаттық процесс үшін Пуассон теңдеуі: (74)

Мұндағы - адиабата көрсеткіші. Пуассон теңдеуінің:

температура мен көлем арқылы жазылуы: (75)

температура мен қысым арқылы жазылуы: (76)

Адиабаттық процесс үшін термодинамиканың бірінші бастамасы:

. (77)

1) , сыртқы күштердің жұмысы есебінен газдың ішкі энергиясы артады, яғни .

2) , газ ішкі энергиясының кемуі есебінен сыртқы күштерге қарсы жұмыс атқарады, яғни .

Адиабаттық процесте атқарылатын жұмыс:

(78)

ТД жүйенің тұрақты жылу сыйымдылығында ( ) орындалатын процесс политроптық деп аталады. Политроптық процестің теңдеуі:

(79)

мұндағы политропаның көрсеткіші:

Политроптық процестің дербес жағдайлары:

			Адиабата теңдеуі
			Изотерма теңдеуі
			Изобара теңдеуі
			Изохора теңдеуі