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.



Скачать