Термодинамикадағы жұмыс.

11.2-сурет 11.3-сурет

(11.10)

Жұмыстың геометриялық мағынасы: газдың көлемнен (11.2-сурет) көлемге дейін ұлғаю кезінде атқаратын жұмысы өсі, қисығы (11.3-сурет) және , көлемдерге сәйкес келетін түзулермен шектелген аудан арқылы анықталады

Изопроцестер.

1. Изотермиялық процесс

(12.1)

2. Изобарлық процесс

(12.2)

3. Изохорлық процесс (12.3)

4. Адиабаттық процесс

Жылудан оқшауланған жүйедегі процесс адиабаттықдеп аталады. Адиабаттық процестің теңдеуін алу үшін алдымен газдың жылу сыйымдылығын қарастырайық. Энтропия жүйенің ретсіздігінің өлшемі.

Электростатикалық өріс сыйымдылығы. Конденсаторлар. Электр зарядтары мен конденсаторлардың әсерлесу энергиясы.

Газдың жылу сыйымдылығы

Дененің температурасын 1К-ге арттыру үшін оған келтірілген жылу мөлшеріне тең шаманы дененің жылу сыйымдылығы деп атайды.

Меншікті жылу сыйымдылық – бұл 1кг заттың жылу сыйымдылығы.

.

Молдік жылу сыйымдылық – бұл 1 моль заттың жылу сыйымдылығы.

.

Газды тұрақты көлемде немесе тұрақты қысымда қыздыруға болады. Соған сәйкес газдың екі жылу сыйымдылығы болады: и .

, (12.4)

. (12.5)

. (12.6)

Бұл өрнекті Майер формуласыдеп атайды.

Жылу сыйымдылықтардың қатынасы адиабата көрсеткіші деп аталады:

. (12.7)

Адиабаттық процесте

, .

Менделеев-Клапейрон теңдеуін дифференциалдаcaқ

.

Соңғы екі теңдеуден мынаны аламыз:

.

екенін ескеріп және айнымалыларды жекелесек

Интегралдағаннан кейін

немесе

1 және 2 күйлер өз қалауымызша алынғандықтан,

(12.8) Бұл өрнекті Пуассон теңдеуі деп атайды.

12.1-сурет

Егер жүйенің күйін анықтайтын макроскопиялық параметлер (қысым, температура) тұрақты болып қалса, жүйе термодинамикалық тепе-теңдік күйдеболады. Тепе-теңдік күйдегі жүйеде жылу өткізгіштік, диффузия, химиялық реакциялар, фазалық ауысулар жүре алмайды.

Молекулалардың жылдамдықтары бойынша үлестірілуі. Барометрлік формула. Больцман таралуы. Молекуланың еркін жүрген жолының орташа ұзындығы.

Кез – келген газдың молекулалары Жердің тартылыс потенциалдық өрісінде орналасады. Бір жағынан тартылыс, екінші жағынан молекулалардың жылулық қозғалысы, биіктік бойынша газ қысымы азайып отыратындай газдың белгілі бір стационарлық күйіне алып келеді.

делік, яғни олар биіктіктен тәуелсіз болсын. Олай болса, егер биіктікте атмосфералық қысым - ға тең десек, онда биіктікте ол - ға тең.

мұнда - биіктіктегі газдың тығыздығы. Сондықтан,

Егер , онда

немесе

Интегралдағаннан кейін

немесе

Кез келген биіктікте

Қысымның биіктікке қатысты азаю заңын көрсететін осы теңдеу барометрлік формуладеп аталады. (Берілген биіктіктегі қысымды өлшей отырып Жер бетінен алғандағы осы биіктікті анықтау үшін қолданылынады).

екенін ескере отырып, былай жазуға болады:

немесе

Бұл жерде - тартылыс күшінің өрісіндегі молекулалардың потенциалдық энергиясы.

Егер де газ қандай-да бір басқа күш өрісінде орналасатын болса, оның молекулалары белгілі бір потенциалдық энергияны иемденеді. Онда берілген энергияны иеленген бөлшектердің саны мына өрнектің көмегімен анықталады: . Бұл өрнек Больцман таралуы деп аталады.

Тұрақты электр тогы, оның сипаттамалары мен токтың пайда болу шарттары. Ом заңының интерграл және дифференциал көрінісі, оны қорытып шығару.

Еркін зарядталған бөлшектердің реттелген немесе бағытталған қозғалысын электр тогы деп атайды.

Электр тогының бағытына оң зарядталған бөлшектердің қозғалыс бағыты алынған.

Электр өрісінің әсерінен өткізгіштерде пайда болатын электр тогын өткізгіштік ток деп атайды, ал зарядталған денені тұтастай көшіретін болсақ, онда бұл кезде пайда болатын токты конвекциялық ток деп атайды.

Ортадан электр тогы өткенде келесі құбылыстар байқалады:

1. Электр тогы өткенде орта қызады (электр тогының жылулық әсері).

2. Электр тогы өткенде орта құрамды бөліктерге бөлінеді (электр тогының химиялық әсері).

3. Электр тогы өзін қоршаған ортада магнит өрісін тудырады (электр тогының магниттік әсері).

Электр тогын сандық сипаттау үшін физикалық скаляр шама ток күші енгізілген. Ток күші деп - өткізгіштің көлденең қимасынан бірлік уақытта өтетін зарядты айтады.

өлшем бірлігі

Бағыты мен шамасы өзгермейтін электр тогын тұрақты электр тогы деп атайды.

мұндағы: - өткізгіштің көлденең қимасынан уақытта өтетін зарядтың мөлшері.

Өткізгіштің қарастырылатын бетінің кез-келген нүктесіндегі электр тогының бағыты мен шамасын анықтау үшін физикалық векторлық шама электр тогының тығыздығы енгізілген.

өлшем бірлігі .

Ток тығыздығының бағыты сол нүктедегі ток күшінің бағытымен сәйкес келеді және өткізгіштің көлденең қимасына перпендикуляр бағытталады.

Кез келген токтар үшін

Тұрақты электр тогы үшін ( ) ток тығыздығы формуласымен анықталады.

Ток күшін және ток тығыздығын өткізгіштегі зарядтардың реттелген қозғалысының жылдамдығы, концентрациясы арқылы өрнектейік. Өткізгіштегі заряд тасушылар концентрациясы n және оның әрқайсысының заряды q₀-ге тең болса, онда dt уақыт ішінде ауданы S көлденең қима арқылы өтетін зарядтар шамасы:

мұндағы: - өткізгіштегі еркін электрондардың реттелген қозғалысының орташа жылдамдығы.

Ток күші:

Ток тығыздығы:

Ортада электр тогы болу үшін қажетті шарттар:

1. Ортада еркін зарядталған бөлшектер болуы қажет;

2. Осы еркін зарядталған бөлшектерге сырттан күш әсер ету қажет, яғни ортада электр өрісі болуы керек.

Металдарда электр тогын тасымалдаушылар –электрондар, электролиттерде – оң және теріс иондар, газдарда – оң иондар мен электрондар және жартылай өткізгіштерде – электрондар мен кемтіктер болып табылады.