Tizimning mikroskopik xususiyatlarini o‘rganishda statistik va termodinamik usullar. Ideal gaz qonunlari - Физика - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	309.9KB
Покупки	0
Дата загрузки	26 Ноябрь 2024
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Физика

Tizimning mikroskopik xususiyatlarini o‘rganishda statistik va termodinamik usullar. Ideal gaz qonunlari

Купить

Tizimning mikroskopik xususiyatlarini o‘rganishda statistik va termodinamik usullar. Ideal gaz qonunlari. Ideal gazning holat tenglamasi. Molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tenglamasi. Ideal gaz molekulalarining tezligi va energiyasi boʻyicha taqsimoti. Gaz molekulalarining oʻrtacha toʻqnashishlar soni va oʻrtacha erkin yugurish yoʻli.

Tizimning mikroskopik xususiyatlarini o‘r ganishda statistik va termodinamik usullar Молекуляр физика ва термодинамика – катта миқдордаги атом ва молекулаларга боғлиқ бўлган микроскопик жараёнларни ўрганади. Бу жараёнларни ўрганишда бир - биридан фарқли ва бир - бирини т ўлдирувчи икки усулдан фойдаланилади: молекуляр кинетик назар ияга асосланган статистик усул ва термодинамик усул. Молекуляр физика ўрганадиган жараёнлар – жуда кўп миқдорда ги молекулаларнинг ўзаро таъсири натижаси билан боғлиқ жараёнл ардир. Жуда кўп миқдордаги молекулаларнинг ўзаро таъсири, ҳолатига боғлиқ қонунлар – статистик усуллар орқали ўрганилади.

Макроскопик тизим хусусиятлари, пировард натижада, тизим за ррачалари хусусиятлари, бу заррачаларнинг динамик характеристик аларининг ўртача қийматлари ва ҳаракатларининг айрим белгилари билан аниқланади. Масалан, жисмнинг температураси унинг молекулалари бетарт иб ҳаракатларининг ўртача тезлиги билан аниқланади. Исталган вақтда ҳар хил молекулалар ҳар хил тезликларга эга ва бир - бирлари билан ўзаро таъсирда бўладилар. Молекула тезлиги ф ақат барча молекулалар ҳаракат тезликлари қийматларининг ўртача си билан белгиланади. Шунинг учун алоҳида молекуланинг темпер атураси тўғрисида сўз юритиш мумкин эмас. Натижада жисмнинг м акроскопик хусусиятлари фақат катта микдордаги молекулаларни ҳ исобга олган ҳолда физик маънога эга бўлади.

Термодинамика – термодинамик мувозанат ҳолатларда ва бу ҳолатларг а ўзаро ўтиш жараёнларида бўлган макроскопик тизимнинг умумий хусус иятларини ўрганади. Шу жараёнлар асосини белгилайдиган микрожараён ларни термодинамика ўрганмайди ва шу билан статистик усулдан фарқ қи лади. Термодинамик тизим – макроскопик жисмлар мажмуасидан иборат бў либ, бу жисмлар доимо ўзаро таъсирлашадилар ва нафақат ўзаро, балки та шқи муҳит билан ҳам энергия алмашиб турадилар. Термодинамик метод асоси – бу термодинамик тизимнинг ҳолатини а ниқлаш усулидир. Тизимнинг ҳолати, унинг хусусиятини белгиловчи физи к катталиклар мажмуасидан иборат бўлган термодинамик параметрлар би лан белгиланади. Одатда тизимнинг ҳолатини белгиловчи параметрлар си фатида – температура, босим ва солиштирма ҳажмлар танланади. Тизимни нг ҳ

Температура – модданинг иситилганлик даражасини кўрсатувчи ф изикавий катталикдир ва макроскопик тизимнинг термодинамик муво занат ҳолатини характерлайди. Ўлчов ва оғирлик бирликлари бўйича 1968 йилда ўтказилган Бош конференция қарорига биноан, ҳозирги ва қтда иккита температура шкаласини қўллаш мумкин: • Термодинамик температура шкаласи ( Кельвин бирлигида - К); • Халқаро амалий температура шкаласи ( Цельсий градусларида , 0 С). Тизим ҳолати параметрлари баъзи пайтларда ўзгариши мумкин. Т ермодинамик тизимда ҳолат параметрларидан бири ўзгариши билан б оғлиқ ҳар қандай ўзгаришлар термодинамик жараён деб аталади. Агарда ҳолат параметрлари вақт бўйича ўзгармас бўлса, макроско пик тизим термодинамик мувозанат ҳолатда, деб ҳисобланади.

Ideal gaz qonunlari Молекуляр - кинетик назарияда идеал газ қуйидаги хусусиятларга эга бўлади: • Газ молекулаларининг хусусий ҳажми газ эгаллаган идиш ҳажмига н исбатан жуда кичикдир; • Газ молекулалари орасида ўзаро таъсир кучлари мавжуд эмас; • Газ молекулаларининг ўзаро ва идиш деворлари билан тўқнашиши м утлақ эластикдир. Тизим параметрларидан бири ўзгармас бўлганда, қолганлари ўзаро боғланиш ҳосил қиладиган жараёнлар изожараёнлар деб аталади. Мо лекуляр физикада 5 хил изожараён ўрганилади: 1) изотермик; 2) изоб арик; 3) изохорик; 4) адиабатик; 5) политропик жараёнлардир. Полит ропик жараён юқоридаги тўртта жараёнларнинг умумлашган тури ҳис обланади.

Бойл - Мариотт қонуни Берилган массали газ учун, температура ўзгармас бўлганда, газ бос имининг унинг ҳажмига кўпайтмаси ўзгармас катталикдир: Температура ўзгармас бўлганда, модда хусусиятини тавсифловчи P ва V катталиклар орасидаги боғланишни тасвирловчи эгри чизиқлар изотермалар деб аталади

P, V текислигида изотерманинг хусусиятлари T 3 > T 2 > T 1 Термодинамик жараён содир бўладиган температура қиймати ошиши билан, изотермани тасвирловчи гипербола юқорига силжийди.

Гей - Люссак қонуни Берилган массали газ ҳажми, босим ўзгармас бўлганда, температур ага боғлиқ равишда тўғри чизиқ бўйича ўзгаради (V, t) текислигидаги изобаралар мажмуаси P3 > P2 > P1.

Шарль қонуни Берилган массали газ босими, унинг ҳажми ўзгармас бўлганда, тем пературага боғлиқ равишда тўғри чизиқ бўйича ўзгаради (P, t) текислигида изохоралар V3 > V2 > V1 Бу тенгламалардаги t – температура Цельсий шкаласи бўйича олинган. P 0 ва V 0 T = 0 C бўлгандаги газнинг, мос равишда босими ва ҳажмидир, α - коэффициент қуйидагига тенг бўлиб, идеал газнинг ҳажмий кенгайиш коэффициентини билдиради:

Газнинг босими ўзгармас бўлганда содир бўладиган жараён – изобара жараёни деб аталади. Газнинг ҳажми ўзгармас бўлганда содир бўладиган жараён – изохора жараёни деб аталади. (2) - ва (3) расмлардан кўриниб турибдики, изобара ва изохора чизиқлари температура ўқини нуктасида кесиб ўтади, чунки бу нуқтада Р ёки V нолга тенг бўлганлиги учун

бўлади. Агарда координата ўқларинингбошини -1/α нуқтага кўчирсак, у ҳолда Кельвин шкаласига ўтишимиз мумкин: ифодаларда t ўрнига термодинамик температурани қўйсак, Гей – Люссак ва Шарль қонунларини қуйидаги қулай кўринишда ифодалашимиз мумкин:

Адиабатикжараён Тизим ташқаридан иссиқлик олмаса ёки унга иссиқлик узатмаса, я ъни Q = const бўлса, бу жараён – адиабатик жараён деб аталади. Адиабатик жараёнда босимнинг ҳажмга боғлиқлик графиги Берилган массали газ учун қуйидаги муносабат ўринли бўлади: бу ерда γ - Пуассон коэффициенти деб аталади. Бу боғланиш эгри чизиқлари адиабаталар деб аталади

Авогадро қонуни Исталган газнинг 1 моли, температура ва босим бир хил бўлганда, бир хил ҳажмга эга бўлади. Нормал атмосфера шароитда бу ҳажм Га тенг бўлади. Ҳар хил моддалар 1 моль ҳажмда бир хил миқдордаги атомлар ёки молекулалар сонига эга бўладилар бу Авогадро сони деб аталади.

Дальтон қонуни Идеал газлар қоришмаси босими алоҳида газлар парциал босимлар ининг йиғиндисига тенг бўлади, яъни бу ерда Р 1 , Р 2 , Р 3 ,….Р n – алоҳида газларнинг парциал босимларидир.

Идеал газнинг ҳолат тенгламаси Идеал газ қонунларига асосан маълум массали газ ҳолати унинг учта т ермодинамик параметри билан белгиланади; Р - босим, V - ҳажм ва Т – т емпература. Бу параметрлар бир - бири билан ҳолат тенгламаси деб аталадиган ани қ боғланишга эга: бу ерда учта ўзгарвучилардан бири қолган иккитасининг функциясидир. Бойль - Мариотт ва Гей - Люссак қонунларини умумлаштириб француз физиги Клайперон идеал газнинг ҳолатлар тенгламасини келтириб чикарди.

Масалан, маълум массали газ Т 1 температурада V 1 ҳажмни эгаллага н бўлиб, Р1 босимга эга бўлсин. Шу газ бошқа ҳолатда Р 2 ,V 2 , T 2 термо динамик параметрларга эга бўлади Газ 1 - ҳолатдан 2 - ҳолатга икки хил жараён орқали ўтади, деб ҳис облаймиз:(1 - 1′) – изотермик ва (1′ - 2) – изохорик жараёнлар орқали. Бойль - Мариотт ва Гей - Люссак қонунларига асосан қуйидагига эг а бўламиз

P 1 ′ параметрни қисқартирсак, га эга бўламиз. Термодинамик тизимни изотермик жараёндан изохорик жараёнга ўтиши 1 - ва 2 - ҳолатлар ихтиёрий олингани учун, берилган массали газ учун PV / T нисбат доимий бўлади: бу ифода Клайперон тенгламаси деб аталади. Бу ерда R – газ доимийсидир ва у ҳар хил газлар учун ҳар хилдир. Клайперон ва Авогадро тенгламаларини умумлаштириб, бир моляр ҳажм Vm учун қуйидаги ифодага эга бўламиз:

Шунинг учун R – моляр газ доимийси деб аталади. Нормал шароитларда Р 0 =1,03*10 5 Па, Т 0 =273,15 К, V m = 22,41*10 -3 м 3 / моль бўлган ҳолда. га тенг бўлади. Энди исталган массали газларни олсак, уларнинг ҳажмини моляр ҳажм билан қуйидагича боғласак бўлади: бу ерда µ– моляр масса, у холда m – массали газ учун ҳолатлар тенгламасини қуйидагича ёзиш мумкин:

Больцман доимийси га тенг бўлгани учун – ифодани шундай кўринишда қайта ёзиш мумкин: бу ерда k – битта молекуланинг иссиқлик ҳаракати энергиясидир, n – газ молекулаларининг концентрациясидир. Шундай қилиб, газларнинг ҳолат тенгламаси

дан иборат ва ундан кўриниб турибдики, идеал газнинг босими берилган температурада газ молекулаларининг концентрациясига тўғри пропорционал экан.

Купить