«Молекулалық физика, термодинамика, нақты сұйықтар мен газдар, тасымалдау құбылыстары»

Идеал газдың молекула-кинетикалық теориясы.

1. 
   Молекулалық физика – молекула-кинетикалық көзқарасынан барлық заттар молекулалардан (атомдардан)тұрады және олар ретсіз үздіксіз қозғалыста болатын , заттардың қасиеттерімен сипаттамаларын қарастырып оқитын физика бөлімі.
   
2. 
   Температура-макроскопиялық күйдің термодинамикалық тепе-теңдігін сипаттайтын және денелер арасында жылуалмасуын қаарстыратын физикалық.
   
3. 
   Термодинамикалық температуралық шкала (Кельвин шкаласы)–Кельвин градусында градуирленген, судың үштік нүктесімен-яғни мұз, су, және қаныққан бу 609па қысымда термодинамикалық тепе теңдіктегі реперлік нүктелер арқылы анықталған. Осы нүктенің температурасы 273,15 К, Температура Т = 0 К Кельвин нолі деп аталады.
   
4. 
   Термодинамикалық температура және Халықаралық тәжірибелік шкала (Цельсий шкаласы бойынша) мына түрде байланысқан: .
   
5. 
   Қалыпты жағдайлар : , .
   

- газ молекулалардың өзараәсерлесуі болмайды

- молекулалардың бір-бірімен және ыдыс қабырғаларымен соқтығысулары абсолютті серпімді.

7) Бойль–Мариотт заңы: -изотермиялық процесс, кезінде .

8)Зат мөлшері--зат тұратын молекулалар, атомдар, иондар –құрылымдық спецификалық санымен анықталатын физикалық шама. Өлшем бірілігі моль.

9)Авогадро саны– заттың бір моль-індегі молекулалар саны:

10) Авогадро заңы: қандай да болсын газдардың бірдей температурамен қысымда мольдері бірдей көлем алып тұрады. Қалыпты жағдайда молярлық көлем тең болады: .

11) Молярлық масса –заттың бір молінің массасы: , осыдан (молярлық массаның өлшем бірлігі – килограмм /моль (кг/моль). Салыстырмалы атомдық масса арқылы М=M_r кг/моль.

11A) Қоспаның молярлық массасы: , мұндағы - i –ші компонентінің массасы, - i – ші компонентінің зат мөлшері, k –қоспа компоненттреі саны

11Б) газ қоспасының i ші компонентасының Массалық бөлігі (компонента массасының қоспа массасына қатынасына тең өлшемсіз шама) , мұндағы - газ қоспасындағы i – ші компонентінің массасы, - қоспа массасы.

12) Парциал қысым – Парциал  қысым деп газ қоспасының әрбір газы осы көлемді жалғыз өзі алатын кездегі қысымды атайды.

13) Дальтон заңы: идеал газ қоспасының қысымы парциал қысымдары қосындысына тең: немесе

16) Гей –Люссак заңы.

А) тұрақты көлемдегі (изохоралық) массасы газдың қысымы , -температураға тура пропорционал өзгеріп отырады: , , немесе

Б) Тұрақты қысымдағы (изобаралық) массасы () көлемі температураға тура пропорционал өзгереді:

В) температуралардың термодинамикалық шкаласында

19) Идеал газдың күй теңдеуі

20) Идеал газ бір молі үшін идеал газдың күй теңдеуі: , где

21) Массасы идеал газ үшін Менделеев – Клайперон күй теңдеуі: , немесе , мұндағы - зат мөлшері.

22) Больцман тұрақтысы:

23)Күй теңдеуі: , мұндағы - молеклулалар концентрациясы (бірлік көлемдегі молекулалар саны).

24) Лошмидт саны– көлемдегі молекулаалр саны:

25) Идеал газдың молекула-кинетикалық теорияның негізгі теңдеуі , мұндағы - молекула массасы, - молекулалар концентрациясы

26) Молекула-кинетикалық теорияның негізгі теңдеуінің басқа жазу түрлері :

А) , мұндағы - молекулалар саны

Б) , мұндағы - газдың барлық молекулаларының ілгерілемелі қозғалысының қосынды кинетикалық энергиясы.

В) Г)

27) идеал газ молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығы:

28) Идеал газдың молекуласының ілгерілемелі қозғалысынң орташа кинетикалық энергиясы:

29) Температураның молекула-кинетикалық түсініктемесі: термодинамикалық температура газ молекулаларының ілгерілемелі қозғалысының орташа кинетикиалық энергияның өлшеуіші.

30) Молекулалардың жылдамдық бойынша үйлестірілу функциясы -жылдамдықтар интервалдағы ден -ге дейін молекулалар санын анықтайды.

31) идеал газ молекулаларының жылдамдықтар бойынша таралуы туралы Максвелл заңы

32) Нормалану шарты .

33) идеал газдың ең ықтимал жылдамдығы –бұл идеал газ молекулаларынң жылдамдықтар бойынша таралу функциясы максимал болғандағы жылдамдық . ,

34) Орташа арифметикалық жылдамдық:

35) Газ күйін сипаттайтын жылдамдықтар:

Ең ықтимал жылдамдық	Орташа арифметикалық	Орташа квадраттық

- молекуланың бір еркіндік дәрежесіне сәйкес келетін:

- молекуланың барлық еркіндік дәреже санына келетін (молекуланың толық энергиясы)

- ілгерілемелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы

- айналмалы қозғалысының орташа кинеткиалық энергиясы

- тербелімелі қозғалысынң орташа энергиясы

38) Больцман таралуы (потенциалдық энергиялар бойынша бөлшектердің таратуы) сыртқы потенциал өрісі үшін. - , немесе , мұндағы - өріс нүктелеріндегі бөлшектер концентрациясы, -олардың потенциалдық энергиясы, -өріс нүктелеріндегі бөлшектер концентрациясы, мұндағы - Больцман тұрақтысы, - термодинамикалық температура.

39) Максвеллдің үйлестірілуі(молекулалардың жылдамдықтар бойынша тарлуы) екі сәйкестікпен өрнектеледі:

А) ден дейінгі интервалдағы :

Б) салыстырмалы жылдамдықтары ден -ға дейінгі интервалдын шектерінде жатқан молекулалар саны: , мұндағы - салыстырмалы жылдамдығы, жылдамдықтың ең ықтимал жылдамдығына қатынасы , - салыстырмалы жылдамдықтар бойынша молекулалардың таралу функциясы.

40) Молекулалардың импульстері бойынша таралуы: импульстері ден шектерінде тұйықталған молекулаалр саны: , мұндағы - импульстері бойынша таралу функциясы.

41) Ілгерілемелі қозғалыстың кинетикалық энергиясы бойынша молекулалардың таралуы: ден -гет дейінгі интервалдағы тұйықталған молекулалар саны: , мұндағы - кинетикалық энергиялары бойынша энергия таралуы.

42) соққылардың орташа саны, бірлік уақыт ішінде бір газ молекуланың соқтығысуы , мұндағы - молекуланың эффективті диаметрі, - молекулалар концентрациясы, - молекуланың орташа арифметикалық жылдамдығы.

43) газ молекуланың орташа еркіндік жол айырымы .

44) Термодинамикалық тепе-тең емес жүйелерінде импульстің (ішкі үйкеліс), энергияның (жылу өткізгіштік), массаның (диффузия) кеңістіктік тасымалдану жасалатын қайтымсыз процестер- тасымалдау құбылыстары деп аталады влениями переноса называют необратимые процессы в термодинамически, немесе молекулалардың хаосты терсіз жылулық қозғалысы кезінде молекулалардың өз сипаттамаларын тасымалдауы.

44) бет элементі арқылы газдың (сұйық) бір қабатынан басқа қабатына молекулаларының тасымалданатын Импульсі (қозғалыс мөлшері),: , мұндағы - газдың (сұйықтың)динамикалық тұтқырлығы, -газ қабаттарының(көлденең) жылдамдық гардиенті, - бет элементінің ауданы, - тасымалдау уақыты. Осы кезде қабаттар арасында ішкі үйкеліс күші пайда болады, оны тұтқыр сұйықтар үшін Ньютон формуласымен анықтайды ,

45) Динамикалық тұтқырлық: , мұндағы -газ(сұйық) тығыздығы, - молекулалардың ретсіз қозғалысынң орташа жылдамдығы, - олардың орташа еркін жол ұзындығы

47) Фурье заңы(жылуөткізгіштік) , мұндағы - жылуөткізгіштік жолымен қима арқылы уақыт ішінде өткен жылу мөлшері, -жылуөткізгіштік коэффициенті, - температура градиенті

48) Жылуөткізгіштік коэффициенті (газ үшін): немесе , мұндағы - тұрақты көлемдегі газдың меншікті жылусыйымдылығы, - газ тығыздығы, - газ молекулалардың орташа арифметикалық жылдамдығы, - молекулалардың орташа еркіндік жол айырымы

49) Фик заңы (диффузия): - мұндағы, - аудан арқылы уақыт ішінде диффузия нәтижесінде тасымалданған газ массасы, - диффузия коэффициенті, - молекулалар конценртация градиенті, - бір молекуланың массасы. Немесе , мұндағы -тығыздық градиенті

1. 
   Ішкі энергия - жүйенің микробөлшерктерінің(молекулалар, атомдар, электрондар, ядролар және т.б.) ретсіз(жылулық) қозғалыстың және осы бөлшектердің өзараәсерлесудің энергиясы.
   
2. 
   Ішкі энергияға жүйенің бүтін ретінде кинеткиалық энергиясы мен сыртқы өрістеріндегі жүйенің апотенциалдық энергиясы да жатпайды.
   
3. 
   Ішкі энергия – жүйенің термодинамикалық күйнің бірмағыналы функциясы – әр бір күйінде жүйе кейбір ішкі энергияға ие болады.
   
4. 
   Еркіндік дәреже бойынша энергияның таралуы туралы Больцманның теоремасы: термодинамикалық тепе-теңдіктегі жүйе үшін әр бір ілгерілемелі және айналмалы еркіндік дәрежесіне орташа кинетикалық энергиясы сәйкес кеелді, ал әр бір тербелімелі еркіндік дәрежесіне– орташадай ге тең энергия сәйкес келеді.
   
5. 
   Молекуланың орташа энергиясы:
   
6. 
   Идеал газдың бір моліне сәйкес келетін ішкі энергиясы:
   
7. 
   Қандай да болсын массасы газ үшін ішкі энергиясы: .
   
8. 
   Термодинамиканың бірінші бастамасы – термодинамикалық процестері үшін энергияның сақталу және түрлену заңы
   
9. 
   Термодинамиканың бірініші бастамасы(тұжырымдамасы): жүйеге берілген жылу мөлшері оның ішкі энергия өзгерісіне жәнен сыртқы күштерге қарсы жасаған жұмысына жұмсалады: . немесе
   
10. 
    Термодинамиканың бірінші бастамасы(дифференциалды түрінде) , мұндағы - жүйенің ішкі энергиясыынң шексіз аз өзгерісі, - элементарлық жұмыс, - жылудың шексіз аз өзгерісі. Демек,
    

- егер жүйе сыртқы күштеріне қарсы жұмыс жасаса, онда , егер сыртқы күштер жүйе үстінен жұмыс жасаса, онда .

11) Заттың меншікті жылу сыйымдылығы - заттың 1 кг массасын 1 К темрератураға қыздыру үшін жылу мөлшеріне тең шама , немесе өлшем бірлігі Дж/(кгК)

12) Молярлық жылу сыйымдылық - заттың 1 молін 1 К –ге дейін қыздыруға қажетті жылу мөлшеріне тең шамасы. . Молярлық жылусыйымдылықтың өлшем бірлігі Дж/(мольК)

14) Тұрақты көлемдегі молярлық жылу сыйымдылық:

15) Тұрақты қысымдағы молярлық жылусыйымдылық: , мұндағы - еркіндік дәреже саны, - молярлық газ тұрақтысы.

16) тұрақты көлем мен тұрақты қысымдағы меншікті жылусыйымдылықтары: және

17) Майер теңдеуі:

18) Адиабата көрсеткіші: , немесе , немесе (Пуассон коэффициенті).

19) Идеал газдың ішкі энергиясы: немесе ,мұндағы -молекулалардың орташа кинетикалық энергиясы, -газ молекулалар саны, - зат мөлшері.

20) Идеал газдың ішкі энергия өзгерісі:

21) газ көлемінің өзгерісі кезінде газдың жасалған жұмысы жылпы жағдайда: формуламен есептелінеді, мұндағы - газдың бастапқы көлемі, - газдың соңғы көлемі.

Дербес жағдайлары:

А) изобаалық процесс кезінде ():немесе

Б) изотермиялық процесс кезінде (): немесе

В) адиабаталық процесс кезінде(жүйемен сыртқы қоршаған орта арасында жылуалмасусыз өтетін процесс кезінде ): , немесе , мұндағы - газдың бастапқы температурасы, -газдың соңғы температурасы.

Г) изохоралық процессе кезінде : , өйткені газ ұлғаюы жоқ.

23) адиабаталық процесс кезіндегі газ күйінің бастапқы және соңғы параметрлер арасындағы байланысы: , ,

24) Термодинамиканың бірінші бастамасы

А) изобаралық процесс үшін: , немесе

Б) изохоралық процесс үшін: : немесе

В) изотермиялық процесс үшін : немесе

Г) адиабаталық процесс: :

25) Циклдің термиялық коэффициенті (ПӘК) жалпы түрде: , мұндағы - жұмыстық денемен (газбен) қыздырғыштан алынған жылу мөлшері, - жұмыстық денемен салқындатқышқа берілген жылу мөлшері.

26) Карно циклдің ПӘКі немесе , мұндағы - қыздырғыштың температурасы, - суытқыштың температурасы

27) Энтропия – бұл нтропия (гр. еntropіa – бұрылыс, айналу) – тұйық термодинамикалық жүйедегі өздігінен жүретін процестің өту бағытын сипаттайтын күй функциясы. Энтропияның күй функциясы екендігі термодинамиканың екінші бастамасында тұжырымдалады. Энтропия ұғымын термодинамикаға 1865 ж. Р.Клаузиус енгізген. Энтропия – термодинам. тепе-тендік күйдегі макроскоп. денелерге тән қасиет.

28) энтропия өзгерісі. . Қандай да тұйық жол үшін, математикалық қажетті және жеткілікті шарт, ол: ds = dq/T толық дифференциал болады. 1-2 еркінше алынған жол бойындағы интеграл, әр уақытта тең: S 2 − S 1 = ∫ 1 2 d q q a i t / T {\displaystyle S_{2}-S_{1}=\int _{1}^{2}dq_{qait}/T} . Шарт бойынша, жылулықты dQ жеткізу процессі қайтымды деп есептеледі. Сонымен, S - функция жағдайы. Оны энтропия деп атайды.

29) Изопроцестердегі энтропия өзгерісі:

изохоралық	Изобар-қ	Изотер-иялық T=const	адиабаталық(S=const)

30) Больцман формуласы , мұндағы - жүйе энтропиясы, - сол күйдің термодинамикалық ықтималдығы, - 1,38 Дж/К Больцман тұрақтысы.

1. 
   Газдың бір молі үшін Ван-дер-Ваальс теңдеуі:
   
2. 
   Қандай да болсын зат мөлшері үшін Ван-дер-Ваальс теңдеуі: , мұндағы және - Ван-дер-Ваальс тұрақтылары (газдың бір моліне есептеп алынған) , - газ алған көлемі, - молярлық көлем, - ыдыс қабырғаларына түсірілген қысым.
   

3. 
   Кризистік параметрлерінің арасындағы байланысы– газ көлемінің, қысымының, температурасының және Ван-дер-Ваальс тұрақтыларымен байланысы: , .
   
4. 
   Нақты газдың 1 молінің ішкі энергиясы
   
5. 
   Нақты газдың ішкі энергиясы: , мұндағы -тұрақты көлемдегі газдың молярлық жылусыйымдылығы.
   
6. 
   Жүйенің энтальпиясы: , мұндағы 1 және 2 индекстері жүйенің бастапқы және соңғы күйндеріне сәйкес келеді.
   
7. 
   Беттік керілу коэффициенті: , мұндағы - сұйық бетін шектейтін l контурға әсер ететін беттік керілу күші, немесе , мұндағы -сұйықтың жоғарғы қабықшасының еркін энергияның өзгерісі, ол осы қабықшаның бет ауданының өзгерісімен байланысты.
   
8. 
   Лаплас формуласы (жалпы жағдайда): , мұндағы - сұйық имек бетінен пайда болған қысымы, -беттік керілу коэффициенті, және - сұйық беттердің өзараперпендикуляр қималарының қисықтық радиустары.
   
9. 
   Сфералық бет жағдай үшін Лаплас формуласы: .
   
10. 
    Капиллярлы түтікшедегі сұйықтың көтерілу биіктігі: , мұндағы - жиектік бұрышы, - түтіктің радиусы, -сұйық тығыздығы, -еркін түсу үдеуі.
    
11. 
    Екі жақын орналасқан параллель жазықтықтар арасындағы сұйықтың көтерілу биіктігі: , мұндағы - жазықтықтар арасындағы ара қашықтығы.
    
12. 
    Дюлонг – Пти заңы, мұндағы - химиялық қарапайым таза қатты дененің молярная (атомдық) жылусыйымдылығы.
    
13. 
    Клайперон – Клаузиустың теңдеуі, бірқалыпты өтетін процесс кезіндегі фазалық ауысудың температура өзгерісінің қысымның бірқалыпты өзгеретін тәуелділігін анықтай алатын теңдеу: , мұндағы - фазалық ауысудың жылуы, - бірінші фазадан екінші фазаға ауысу кезінде зат көлемінің өзгерісі, - ауысу температурасы.