Termodinamikada sistemin ilkin vəziyyətindən son vəziyyətinə keçidləri öyrənərkən prosesin istilik effektini bilmək vacibdir. İstilik tutumu anlayışı bu təsirlə sıx bağlıdır. Bu məqalədə biz qazın izoxorik istilik tutumu dedikdə nə nəzərdə tutulduğu sualını nəzərdən keçirəcəyik.
İdeal qaz
İdeal qaz hissəcikləri maddi nöqtələr hesab edilən, yəni ölçüləri olmayan, lakin kütləsi olan və bütün daxili enerjisi yalnız molekulların hərəkətinin kinetik enerjisindən ibarət olan qazdır. və atomlar.
Hər hansı real qaz ideal olaraq təsvir edilən modeli heç vaxt təmin etməyəcək, çünki onun hissəcikləri hələ də bəzi xətti ölçülərə malikdir və zəif van der Waals bağlarından və ya başqa növ kimyəvi bağlardan istifadə edərək bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Lakin aşağı təzyiq və yüksək temperaturda molekullar arasındakı məsafələr böyük olur və onların kinetik enerjisi potensial enerjini onlarla dəfə üstələyir. Bütün bunlar real qazlar üçün ideal modeli yüksək dəqiqliklə tətbiq etməyə imkan verir.
Qazın daxili enerjisi
Hər hansı bir sistemin daxili enerjisi potensial və kinetik enerjinin cəminə bərabər olan fiziki xüsusiyyətdir. İdeal qazlarda potensial enerji laqeyd qala bildiyi üçün onlar üçün bərabərliyi yaza bilərik:
U=Ek.
Burada Ek kinetik sistemin enerjisidir. Molekulyar kinetik nəzəriyyədən istifadə edərək və universal Klapeyron-Mendeleyev vəziyyət tənliyini tətbiq etməklə U üçün ifadə almaq çətin deyil. Aşağıda yazılıb:
U=z/2nRT.
Burada T, R və n müvafiq olaraq mütləq temperatur, qaz sabiti və maddənin miqdarıdır. z-qiyməti qaz molekulunun sərbəstlik dərəcələrinin sayını göstərən tam ədəddir.
İzobarik və izoxorik istilik tutumu
Fizikada istilik tutumu öyrənilən sistemi bir kelvin qızdırmaq üçün ona verilməli olan istilik miqdarıdır. Əks tərif də doğrudur, yəni istilik tutumu sistemin bir kelvinlə soyuduqda buraxdığı istilik miqdarıdır.
Sistem üçün ən asan yol izoxorik istilik tutumunu təyin etməkdir. Sabit həcmdə istilik tutumu kimi başa düşülür. Sistem belə şəraitdə iş görmədiyi üçün bütün enerji daxili enerji ehtiyatlarının artırılmasına sərf olunur. İzoxorik istilik tutumunu CV simvolu ilə işarə edək, onda yaza bilərik:
dU=CVdT.
Yəni daxili enerjinin dəyişməsisistemin temperaturunun dəyişməsi ilə düz mütənasibdir. Bu ifadəni əvvəlki abzasda yazılmış bərabərliklə müqayisə etsək, ideal qazda CV düsturu əldə edirik:
СV=z/2nR.
Bu dəyər sistemdəki maddənin miqdarından asılı olduğundan praktikada istifadə etmək əlverişsizdir. Buna görə də, xüsusi izoxorik istilik tutumu anlayışı, yəni ya 1 mol qaz, ya da 1 kq üçün hesablanan bir dəyər təqdim edildi. Birinci dəyəri CV simvolu ilə, ikincini - CV simvolu ilə işarə edək. m. Onlar üçün aşağıdakı düsturları yaza bilərsiniz:
CV=z/2R;
CVm=z/2R/M.
Burada M molyar kütlədir.
İzobarik sistemdə sabit təzyiqi saxlayaraq istilik tutumudur. Belə bir prosesə misal olaraq, qızdırılan zaman pistonun altında silindrdə qazın genişlənməsini göstərmək olar. İzoxorik prosesdən fərqli olaraq, izobar proses zamanı sistemə verilən istilik daxili enerjinin artırılmasına və mexaniki işlərin yerinə yetirilməsinə sərf olunur, yəni:
H=dU + PdV.
İzobar prosesin entalpiyası izobar istilik tutumunun və sistemdəki temperaturun dəyişməsinin məhsuludur, yəni:
H=CPdT.
Əgər 1 mol qazın sabit təzyiqində genişlənməni nəzərə alsaq, o zaman termodinamikanın birinci qanunu belə yazılacaq:
CPdT=CV dT + RdT.
Tənlikdən sonuncu hədd alınırKlapeyron-Mendeleyev. Bu bərabərlikdən izobar və izoxorik istilik tutumları arasında əlaqə yaranır:
CP=CV + R.
İdeal qaz üçün sabit təzyiqdə xüsusi molyar istilik tutumu həmişə R=8, 314 J/(molK) uyğun izoxorik xarakteristikadan böyükdür.
Molekulların sərbəstlik dərəcələri və istilik tutumu
Xüsusi molyar izoxorik istilik tutumu üçün düsturu yenidən yazaq:
CV=z/2R.
Bir atomlu qaz vəziyyətində, dəyəri z=3, çünki kosmosdakı atomlar yalnız üç müstəqil istiqamətdə hərəkət edə bilər.
Əgər söhbət iki atomlu molekullardan ibarət qazdan gedirsə, məsələn, oksigen O2 və ya hidrogen H2, o zaman, tərcümə hərəkətinə əlavə olaraq, bu molekullar hələ də iki qarşılıqlı perpendikulyar ox ətrafında fırlana bilər, yəni z 5-ə bərabər olacaq.
Daha mürəkkəb molekullar üçün z=6 istifadə edin. CV
