අණුක භෞතික විද්‍යාව සහ තාප ගති විද්‍යාව 1 පාඨමාලාව. තාප ගති විද්‍යාව සහ අණුක භෞතික විද්‍යාව. නිදහසේ මුළු අංශක ගණන

අණුක භෞතික විද්යාව

මූලික සංකල්ප
ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණය මවුල (n) වලින් මනිනු ලැබේ.
n යනු මවුල ගණනයි
1 මවුලයක් යනු කාබන් කිලෝ 0.012 ක පරමාණු ඇති තරම් අංශු අඩංගු පද්ධතියක ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයට සමාන වේ. ද්‍රව්‍යයක එක් මවුලයක ඇති අණු සංඛ්‍යාව සංඛ්‍යාත්මකව Avogadro නියත N A ට සමාන වේ.

NA \u003d 6.022 1023 1 / mol.

සාමාන්‍ය තත්ව යටතේ ඕනෑම වායුවක මවුලයක් පරිමාවක් ගනී
V=2.24 10-2 m3.
M - මවුල ස්කන්ධය (මවුලයක ස්කන්ධය) - ද්‍රව්‍යයක ස්කන්ධයේ අනුපාතයට සමාන අගයක් m ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයට n:

m o - එක් අණුවක ස්කන්ධය, m - ගන්නා ලද ද්රව්යයේ ස්කන්ධය

ලබා දී ඇති පරිමාවක අණු ගණන වේ.

අයිඩියල් ගෑස්. අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සමීකරණය.

වායුවේ අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සමීකරණය වන්නේ සමීකරණයයි:

,

P යනු නෞකාවේ බිත්ති මත වායුවේ පීඩනයයි.
n යනු අණු වල සාන්ද්‍රණය,

මූල යනු අණු වල හතරැස් ප්‍රවේගයයි.

වායු පීඩනය p සූත්ර මගින් තීරණය කළ හැකිය:

,

අණු වල පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය,

T යනු නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය,
K=1.38 10-23 J/K - Boltzmann ගේ නියතය.

,

එහිදී \u003d 8.31 J / mol × K, R යනු විශ්ව වායු නියතය වේ
Т=373+t o С, t o С – උෂ්ණත්වය සෙල්සියස්.
උදාහරණයක් ලෙස, t=27 o C, T=273+27=300 K.
වායු මිශ්රණය
V පරිමාවේ එක් වායුවක් නොව වායූන්ගේ මිශ්‍රණයක් තිබේ නම්, වායු පීඩනය p තීරණය කරනු ලබන්නේ ඩෝල්ටන්ගේ නියමය මගිනි: වායූන්ගේ මිශ්‍රණය බිත්ති මත පීඩනයක් එක් එක් වායුවේ පීඩනයේ එකතුවට සමාන වේ. වෙන වෙනම ගනු ලැබේ:

- 1 වන වායුව p1, දෙවන p2, ආදිය මගින් බිත්ති මත පීඩනය යොදනු ලැබේ.

N යනු මිශ්‍රණයේ මවුල ගණන,

Clapeyron-Mendeleev සමීකරණය, isoprocesses.

පරමාදර්ශී වායුවක තත්වය p, පරිමාව V, උෂ්ණත්වය T මගින් සංලක්ෂිත වේ.
[p]=Pascal (Pa), [V]=m3, [T]=Kelvin (K).
පරමාදර්ශී වායුවක් සඳහා තත්වයේ සමීකරණය වන්නේ:

, වායු මවුලයක් සඳහා const=R යනු විශ්ව වායු නියතයයි.

- Mendeleev-Clapeyron සමීකරණය.

m ස්කන්ධය නියත නම්, වායූන් තුළ සිදුවන විවිධ ක්‍රියාවලීන් Mendeleev-Clapeyron සමීකරණයෙන් පැන නගින නීති මගින් විස්තර කළ හැකිය.

1. m=const නම්, T=const යනු සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකි.

ක්‍රියාවලි සමීකරණය:

ක්රියා පටිපාටියේ කාලසටහන:

2. m=const නම්, V=const යනු isochoric ක්‍රියාවලියකි.

ක්‍රියාවලි සමීකරණය: .

ක්රියා පටිපාටියේ කාලසටහන:

3. m=const නම්, p=const යනු සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකි.

ක්‍රියාවලි සමීකරණය:

ක්රියා පටිපාටියේ කාලසටහන:

4. Adiabatic ක්‍රියාවලිය - පරිසරය සමඟ තාප හුවමාරුවකින් තොරව සිදුවන ක්‍රියාවලියකි. මෙය වායුවක් ප්‍රසාරණය කිරීමේ හෝ සම්පීඩනය කිරීමේ ඉතා වේගවත් ක්‍රියාවලියකි.

සංතෘප්ත වාෂ්ප, ආර්ද්රතාවය.

නිරපේක්ෂ ආර්ද්රතාවය යනු යම් උෂ්ණත්වයකදී වාතයේ අඩංගු ජල වාෂ්පයේ පීඩනය p වේ.
සාපේක්ෂ ආර්ද්‍රතාවය යනු දී ඇති උෂ්ණත්වයකදී වාතයේ අඩංගු ජල වාෂ්පයේ පීඩනය p සහ එම උෂ්ණත්වයේම සංතෘප්ත ජල වාෂ්පයේ පීඩනය p අනුපාතයයි:

p o - වගු අගය.
පිනි ලක්ෂය යනු වාතයේ ඇති ජල වාෂ්ප සංතෘප්ත වන උෂ්ණත්වයයි.

තාප ගති විද්යාව

තාප ගති විද්‍යාව ශක්ති පරිවර්තනයේ වඩාත් සාමාන්‍ය රටා අධ්‍යයනය කරයි, නමුත් පදාර්ථයේ අණුක ව්‍යුහය නොසලකයි.
අංශු විශාල සංඛ්‍යාවකින් සමන්විත ඕනෑම භෞතික පද්ධතියක් - පරමාණු, අණු, අයන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන, අහඹු තාප චලිතයක් සිදු කරන අතර එකිනෙකා සමඟ අන්තර් ක්‍රියා කිරීමේදී ශක්තිය හුවමාරු කරයි, එය තාප ගතික පද්ධතියක් ලෙස හැඳින්වේ. එවැනි පද්ධති වායු, ද්රව සහ ඝන ද්රව්ය වේ.

අභ්යන්තර ශක්තිය.

තාප ගතික පද්ධතියක අභ්‍යන්තර ශක්තියක් ඇත යූ. තාප ගතික පද්ධතියක් එක් ප්‍රාන්තයකින් තවත් ප්‍රාන්තයකට ගමන් කරන විට එහි අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් වේ.
පරමාදර්ශී වායුවක අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් වීම එහි අංශුවල තාප චලිතයේ චාලක ශක්තියේ වෙනසට සමාන වේ.
අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් වීම D යූපද්ධතිය එක් ප්‍රාන්තයකින් තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වීමේදී සංක්‍රාන්තිය සිදු කරන ලද ක්‍රියාවලිය මත රඳා නොපවතී.
ඒක පරමාණුක වායුවක් සඳහා:

- ක්රියාවලිය අවසානයේ සහ ආරම්භයේ උෂ්ණත්ව වෙනස.

පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස්වීම විවිධ ක්‍රියාවලීන් දෙකක් හේතුවෙන් සිදුවිය හැක: A/ වැඩ පද්ධතිය මත සිදු කරන අතර තාපය Q එය වෙත මාරු කරනු ලැබේ.

තාප ගති විද්‍යාවේ වැඩ කරන්න.

කාර්යය රඳා පවතින්නේ පද්ධතිය එක් ප්‍රාන්තයකින් තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වූ ක්‍රියාවලිය මත ය. සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය සමඟ (p=const, m=const): ,

ක්රියාවලිය අවසානයේ සහ ආරම්භයේ වෙළුම් අතර වෙනස.

බාහිර බලවේග මගින් පද්ධතිය මත සිදු කරන කාර්යය සහ බාහිර බලවේග වලට එරෙහිව පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද කාර්යය විශාලත්වයෙන් සමාන වන අතර ලකුණින් ප්‍රතිවිරුද්ධ වේ: .

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය.

තාප ගති විද්‍යාවේ බලශක්ති සංරක්ෂණ නියමය තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය ලෙස හැඳින්වේ.
තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය:

A / - බාහිර බලවේග මගින් පද්ධතිය මත සිදු කරන ලද කාර්යය,
A යනු පද්ධතිය විසින් සිදු කරනු ලබන කාර්යයයි

අවසාන සහ ආරම්භක ප්රාන්තවල අභ්යන්තර ශක්තීන් අතර වෙනස.

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය.

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය පහත පරිදි සකස් කර ඇත: පද්ධතියට සන්නිවේදනය කරන තාප ප්‍රමාණය (Q) පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය වැඩි කිරීමට සහ පද්ධතිය මඟින් බාහිර ශරීර මත වැඩ කිරීමට යයි.
අපි තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය විවිධ අයිසොප්‍රොසෙස් වලට යොදමු.
a) සමෝෂ්ණ ක්රියාවලිය (T=const, m=const).
එදින සිට , i.e. අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනසක් නැත, එබැවින්:

- පද්ධතියට සන්නිවේදනය කරන සියලුම තාපය බාහිර බලවේගයන්ට එරෙහිව පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද කාර්යය සඳහා වැය වේ.

B) Isochoric ක්රියාවලිය (V=const, m=const).
පරිමාව වෙනස් නොවන බැවින්, පද්ධතියේ කාර්යය 0 (A=0) සහ - පද්ධතියට සන්නිවේදනය කරන සියලුම තාපය අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීම සඳහා වැය වේ.
ඇ) Isobaric ක්රියාවලිය (p=const, m=const).

ඈ) Adiabatic ක්‍රියාවලිය (m=const, Q=0).

අභ්‍යන්තර ශක්තිය අඩු කිරීම මගින් පද්ධතිය මගින් වැඩ සිදු කෙරේ.

තාප එන්ජින් කාර්යක්ෂමතාව.

තාප එන්ජිමක් යනු පිටතින් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණය නිසා වැඩ කරන කාලානුරූපී ක්‍රියාකාරී එන්ජිමකි. තාප එන්ජිම කොටස් තුනකින් සමන්විත විය යුතුය: 1) වැඩ කරන තරලය - වායුව (හෝ වාෂ්ප), වැඩ කරන ලද ව්යාප්තිය සමඟ; 2) තාපකයක් - තාප හුවමාරුව හේතුවෙන්, වැඩ කරන තරලය තාප Q1 ප්රමාණය ලබා ගන්නා ශරීරයකි; 3) ශීතකරණය (පරිසරය), වායුවෙන් Q2 තාප ප්රමාණය ඉවත් කිරීම.
හීටරය වරින් වර ගෑස් උෂ්ණත්වය T1 දක්වා ඉහළ නංවන අතර ශීතකරණය එය T2 දක්වා අඩු කරයි.
හීටරයෙන් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණයට යන්ත්‍රය මඟින් සිදු කරන ප්‍රයෝජනවත් කාර්යය A හි අනුපාතය යන්ත්‍රයේ කාර්යක්ෂමතාව ලෙස හැඳින්වේ h:

පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව:

ටී 1 - තාපක උෂ්ණත්වය,
T2 යනු ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වයයි.

- පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක් සඳහා.

පරීක්ෂණ

පිළිතුරු සහ විසඳුම්

1. ඕනෑම ද්‍රව්‍යයක මවුලයක ඇවගාඩ්‍රෝ සංඛ්‍යාවට සමාන අණු සංඛ්‍යාවක් අඩංගු වේ:
2. P=const සහ m=const සහිත ප්‍රාන්ත දෙකක් සඳහා Mendeleev-Clapeyron සමීකරණය ලියන්නෙමු, මන්ද එක් ප්‍රාන්තයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වීමේ ක්‍රියාවලිය isobaric වේ: (1) (2) (1) (2) න් බෙදන්න, අපට ලැබෙන්නේ: - සමස්ථානික ක්රියාවලියේ සමීකරණය.
3. 
4. උෂ්ණත්වය තීරණය කිරීම සඳහා, අපි Mendeleev-Clapeyron සමීකරණය යොදන්නෙමු. ප්‍රස්ථාරයෙන්: A රාජ්‍යය සඳහා - , රාජ්ය B සඳහා - . , පළමු සමීකරණයෙන් -, පසුව - .
5. මිශ්ර පීඩනය . අපි සමෝෂ්ණ ක්රියාවලියේ සමීකරණය ලියන්නෙමු:, - ප්රසාරණය වීමෙන් පසු වායු පීඩනය.
6. ගැටළුව විසඳීම සඳහා, අපි තාප ගති විද්යාවේ පළමු නියමය ලියන්නෙමු. isobaric ක්රියාවලිය සඳහා:. isochoric ක්රියාවලිය සඳහා:. නිසා Cp යනු නියත පීඩනයකදී නිශ්චිත තාපය, CV යනු නියත පරිමාවේ තාප ධාරිතාවයි. නිසා , , i.e.
7. - තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය. Q=A කොන්දේසිය මගින්, i.e. ඩෙල්ටා යූ\u003d 0, එයින් අදහස් වන්නේ ක්‍රියාවලිය නියත උෂ්ණත්වයකදී සිදුවන බවයි (ක්‍රියාවලිය සමෝෂ්ණ වේ).
8. A 1 - සංඛ්‍යාත්මකව A 1 B රූපයේ ප්‍රදේශයට සමාන වේ. නිසා අනෙකුත් ප්රදේශ වලට වඩා අඩු, එවිට A 1 කාර්යය අවම වේ.

2.1 අණුක භෞතික විද්‍යාව සහ තාප ගති විද්‍යාව පිළිබඳ මූලික සංකල්ප

අණුක භෞතික විද්යාව- භෞතික විද්‍යාවේ ශාඛාවකි, ඒවායේ ක්ෂුද්‍ර (අණුක) ව්‍යුහය මත පදනම්ව විවිධ සමුච්චිත තත්වයන් තුළ පදාර්ථයේ භෞතික ගුණාංග සහ ව්‍යුහය අධ්‍යයනය කරයි.

පදාර්ථයේ ව්‍යුහයේ අණුක චාලක න්‍යාය- අණුක භෞතික විද්‍යාවේ ශාඛාවක් වන අතර එහි අණුක ව්‍යුහය පිළිබඳ අදහස් මත පදනම්ව ශරීරවල ගුණ අධ්‍යයනය කෙරේ.

සංඛ්යාන භෞතික විද්යාව- අණුක භෞතික විද්‍යාවේ ශාඛාවක් වන අතර එහි තනි අණු (අංශු) වල ගුණ සහ චලනයන් අධ්‍යයනය කරනු නොලැබේ, නමුත් සාමාන්‍ය අගයන් මගින් සංලක්ෂිත අංශු එකතුවකි.

තාප ගති විද්යාව- භෞතික පද්ධතිවල අන්වීක්ෂීය ව්‍යුහය නොසලකා ඒවායේ ගුණාංග අධ්‍යයනය කරන විද්‍යාවකි.

පද්ධතිය- සලකා බලන ලද ශරීර සමූහයක් (විශේෂයෙන්: අණු, පරමාණු, අංශු).

පද්ධති තත්ත්වය විකල්ප: p-පීඩනය, V-පරිමාව, T-උෂ්ණත්වය.

a) දැඩි පරාමිතීන් - පද්ධතියේ ස්කන්ධය මත රඳා නොපවතින පරාමිතීන් (පීඩනය, උෂ්ණත්වය, සාන්ද්රණය, ආදිය).

උෂ්ණත්වය - සාර්ව පද්ධතියක තාප ගතික සමතුලිතතාවයේ තත්වය සංලක්ෂිත භෞතික ප්‍රමාණය. උෂ්ණත්වයේ ගුණය වන්නේ තාප හුවමාරුවෙහි දිශාව තීරණය කිරීමයි. අණුක භෞතික විද්‍යාවේ උෂ්ණත්වය ශක්ති මට්ටම් මත අංශු ව්‍යාප්තිය සහ ප්‍රවේග මත අංශු ව්‍යාප්තිය තීරණය කරයි.

තාප ගතික උෂ්ණත්ව පරිමාණය - උෂ්ණත්ව පරිමාණය, නිර්ණය කළ උෂ්ණත්වය (නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය) සෑම විටම ධනාත්මක වේ.

b) පුළුල් පරාමිතීන් - පරාමිතීන් (පරිමාව, අභ්‍යන්තර ශක්තිය, එන්ට්‍රොපිය, ආදිය), ඒවායේ අගයන් තාප ගතික පද්ධතියේ ස්කන්ධයට හෝ එහි පරිමාවට සමානුපාතික වේ.

පද්ධතියේ අභ්යන්තර ශක්තිය- අණු වල අවුල් සහගත චලිතයේ සම්පූර්ණ චාලක ශක්තිය, ඒවායේ අන්තර්ක්‍රියාකාරිත්වයේ විභව ශක්තිය සහ අන්තර් අණුක ශක්තිය, i.e. සමස්තයක් ලෙස එහි චාලක ශක්තිය (චලනය අතරතුර) සහ බාහිර ක්ෂේත්රයක විභව ශක්තිය සැලකිල්ලට නොගෙන පද්ධතියේ ශක්තිය.

පද්ධතිය රාජ්‍යයෙන් රාජ්‍යයට සංක්‍රමණය වීමේදී අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් වීමමෙම ප්‍රාන්තවල අභ්‍යන්තර ශක්තියේ අගයන් අතර වෙනසට සමාන වන අතර පද්ධතියේ එක් ප්‍රාන්තයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වන මාර්ගය මත රඳා නොපවතී.

පද්ධති තත්ත්වය සමීකරණය:

F(p,V,T) = 0. (2.1)

පද්ධතියේ සමතුලිත නොවන තත්ත්වය- පද්ධතියේ තත්වයේ එහි ඕනෑම පරාමිතියක් වෙනස් වන එකක්.

පද්ධතියේ සමතුලිතතා තත්ත්වය- පද්ධතියේ තත්වයේ සියලුම පරාමිතීන් නියත බාහිර තත්ව යටතේ නියත අගයන් ඇති එකක්.

විවේක කාලයපද්ධතිය සමතුලිතතාවයට පැමිණීමට ගතවන කාලයයි.

ක්රියාවලිය- පද්ධතිය එක් ප්‍රාන්තයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වීම, අවම වශයෙන් එහි එක් රාජ්‍ය පරාමිතියක වෙනසක් සමඟ සම්බන්ධ වේ:

අ) ආපසු හැරවිය හැකි ක්රියාවලිය - පද්ධතිය අවට පරිසරයේ කිසිදු වෙනසක් නොපවතින පරිදි එම අතරමැදි තත්ත්‍වයන් හරහා පද්ධතියේ ප්‍රතිලෝම සංක්‍රාන්තිය අවසාන අවස්ථාවේ සිට ප්‍රාථමික තත්ත්වය දක්වා සිදු කළ හැකි ක්‍රියාවලියක්;

ආ) ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්රියාවලිය - පද්ධතිය එහි මුල් තත්වයට ආපසු මාරු කිරීම සිදු කළ නොහැකි ක්‍රියාවලියක්, හෝ ක්‍රියාවලිය අවසානයේ පරිසරයේ හෝ පද්ධතියේම කිසියම් වෙනසක් සිදුවී ඇත්නම්;

ඇ) චක්‍ර ක්‍රියාවලිය (චක්‍රය) - එවැනි පරිවර්තන අනුපිළිවෙලක්, එහි ප්‍රති result ලයක් ලෙස පද්ධතිය, ඕනෑම ආරම්භක තත්වයක් අත්හැර දමා නැවත එයට නැවත පැමිණේ. ඕනෑම චක්‍රලේඛ ක්‍රියාවලියක් ප්‍රසාරණය හා හැකිලීමේ ක්‍රියාවලීන්ගෙන් සමන්විත වේ. විස්තාරණ ක්‍රියාවලිය පද්ධතිය විසින් සිදු කරන කාර්යය සමඟින් සිදු වන අතර, හැකිලීමේ ක්‍රියාවලිය බාහිර බලවේග මගින් පද්ධතිය මත සිදු කරන කාර්යය සමඟ සිදු වේ. මෙම කෘති අතර වෙනස මෙම චක්රයේ කාර්යයට සමාන වේ.

ගතික රටා -එක් එක් ආරම්භක තත්ත්වය සඳහා අනන්‍ය විසඳුමක පැවැත්මට ඉඩ සලසන සමීකරණ පද්ධතිවලට (අවකල, අනුකලිත, ආදිය ඇතුළුව) කීකරු වන නීති.

සංඛ්යානමය රටා- සංඛ්‍යානමය ක්‍රමය මගින් ස්ථාපිත ප්‍රමාණාත්මක රටා, ලබා දී ඇති අණු සමූහයක් සංලක්ෂිත ප්‍රමාණවල සාමාන්‍ය අගයන් පමණක් සලකා බලයි (නිශ්චිත අණුක ආකෘතියක් සලකා බලනු ලැබේ, සම්භාවිතා න්‍යාය මත පදනම් වූ සංඛ්‍යාලේඛනවල ගණිත ක්‍රම එයට අදාළ වේ).

සම්භාවිතාව තාප ගතික- සාර්ව භෞතික පද්ධතියක දී ඇති තත්වයක් සාක්ෂාත් කර ගත හැකි ක්‍රම ගණන (සමහර සිදුවීමක් සිදුවීමේ සාපේක්ෂ සංඛ්‍යාතය ප්‍රමාණවත් තරම් විශාල, අනන්තයට නැඹුරු වන සීමාව, නියත බාහිර යටතේ අත්හදා බැලීමේ පුනරාවර්තන ගණන කොන්දේසි):

w = n/N, (2.2)

මෙහි N යනු අත්හදා බැලීම් ගණනයි;

n යනු කිසියම් සිදුවීමක් ලැබුණු වාර ගණනයි.

උච්චාවචනයන්- භෞතික ප්‍රමාණවල සාමාන්‍ය අගයෙන් අහඹු අපගමනය.

අණුව- මූලික රසායනික ගුණ ඇති සහ රසායනික බන්ධන මගින් අන්තර් සම්බන්ධිත පරමාණු වලින් සමන්විත ද්රව්යයක කුඩාම කොටස.

පරමාණුව- අන්වීක්ෂීය මානයන් (ක්ෂුද්‍ර අංශු) සහිත ද්‍රව්‍යයක කොටසක්, එහි ගුණ ඇති රසායනික මූලද්‍රව්‍යයක කුඩාම අංශුව. විවිධ සංයෝගවල පරමාණු විවිධ ද්රව්යවල අණු වල කොටසකි.

සාපේක්ෂ පරමාණුක ස්කන්ධය- දී ඇති පරමාණුවක ස්කන්ධයේ අනුපාතය 12 (12 C) ස්කන්ධ අංකයක් සහිත කාබන් සමස්ථානිකයක ස්කන්ධයෙන් 1/12 ට.

සාපේක්ෂ අණුක බර- දී ඇති අණුවේ ස්කන්ධය 12 C පරමාණුවේ ස්කන්ධයෙන් 1/12 ට අනුපාතය.

මවුලය- කාබන් සමස්ථානික C 12 හි 0.012 kg හි පරමාණු ගණනට සමාන අංශු සංඛ්යාව (පරමාණු, අණු සහ අනෙකුත් අංශු) අඩංගු ද්රව්යයක ප්රමාණය.

ඇවගාඩ්රෝගේ අංකය- කිසියම් ද්‍රව්‍යයක මවුලයක ඇති පරමාණු හෝ අණු ගණන: N A \u003d 6.0210 23 mol -1.

යනු මවුලික ස්කන්ධය- එක් මවුලයක ප්‍රමාණයෙන් ගන්නා ද්‍රව්‍යයක ස්කන්ධය:

 \u003d m 0 N A. (2.3)

2.2 අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සංකල්ප සහ නීති

අයිඩියල් ගෑස්- එහි අංශුවල අන්තර්ක්‍රියා සැලකිල්ලට නොගන්නා වායුවක න්‍යායාත්මක ආකෘතියක් (අංශු වල සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය ඒවායේ අන්තර්ක්‍රියා ශක්තියට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය). පරමාදර්ශී වායු අණුවල මානයන් ඒවා අතර ඇති දුර හා සසඳන විට කුඩා වේ. එවැනි වායුවක අණු වල සම්පූර්ණ ආවේණික පරිමාව නෞකාවේ පරිමාවට සාපේක්ෂව කුඩා වේ. අණු අතර අන්තර්ක්‍රියා බල කෙතරම් කුඩාද යත් ගැටීමේ සිට ගැටීම දක්වා අණු වල චලනය සරල රේඛා ඛණ්ඩ ඔස්සේ සිදුවේ. තත්පරයකට අණුක ඝට්ටන ගණන විශාල වේ.

පරමාදර්ශී වායුවක අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ ප්‍රධාන විධිවිධාන:

1) වායුව කුඩාම අංශු වලින් සමන්විත වේ - අඛණ්ඩ චලනය වන පරමාණු හෝ අණු;

2) අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ නිගමන අදාළ වන ඕනෑම, ඉතා කුඩා පරිමාවක වුවද, අණු ගණන ඉතා විශාල වේ;

3) අණු වල මානයන් ඒවා අතර දුර ප්රමාණයට සාපේක්ෂව කුඩා වේ;

4) වායු අණු එකිනෙකා සමඟ හෝ එය පිහිටා ඇති භාජනයේ බිත්ති සමඟ අනුක්‍රමික අන්තර්ක්‍රියා දෙකක් අතර නිදහසේ ගමන් කරයි. ගැටෙන අවස්ථා හැර අණු අතර අන්තර්ක්‍රියා බල නොසැලකිය හැකිය. යාන්ත්රික ශක්තිය අහිමි නොවී අණු වල ගැටීම් සිදු වේ, i.e. නිරපේක්ෂ ප්රත්යාස්ථ අන්තර්ක්රියා නීතියට අනුව;

5) බාහිර බලවේග නොමැති විට, වායු අණු පරිමාව පුරා ඒකාකාරව බෙදා හරිනු ලැබේ;

වායුවල අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සමීකරණය:

කොහෙද
- RMS වේගය.

පීඩනය සඳහා වායූන්ගේ අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සමීකරණය:

,
, (2.5)

මෙහි n 0 = N "/V යනු ඒකක පරිමාවකට අණු ගණනයි;

වායු අණු වල පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්ය චාලක ශක්තිය වේ;

k - බෝල්ට්ස්මාන්ගේ නියතය.

ඇවගාඩ්රෝ නීතිය: එකම උෂ්ණත්ව හා පීඩනවල එකම පරිමාවන් එකම අණු සංඛ්යාවක් අඩංගු වේ.

ඩෝල්ටන්ගේ නීතිය:වායු මිශ්රණයේ පීඩනය අර්ධ පීඩනවල එකතුවට සමාන වේ, i.e. මිශ්‍රණයේ අඩංගු සෑම වායුවක්ම මිශ්‍රණයෙන් අල්ලාගෙන සිටින පරිමාවේ තනිව තිබුනේ නම් එම පීඩන:

අත්තනෝමතික ස්කන්ධයක් සඳහා පරිපූර්ණ වායු සඳහා රාජ්ය සමීකරණයඑම්(Mendelev-Clapeyron සමීකරණය):

, (2.7)

R යනු වායු නියතය වන අතර, එය නියත පීඩන තත්වයන් යටතේ එක් අංශකයකින් රත් කරන විට එක් වායු මවුලයක් ප්රසාරණය කිරීමේ කාර්යයට සංඛ්යාත්මකව සමාන වේ;

T යනු නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයයි.

නිදහසේ උපාධි i යනු අභ්‍යවකාශයේ පද්ධතියේ පිහිටීම පිළිබඳ සම්පූර්ණ විස්තරයක් සඳහා අවශ්‍ය ස්වාධීන ඛණ්ඩාංක ගණනයි. නිදහසේ සියලු උපාධි සමාන වේ.

නිදහසේ මුළු අංශක ගණන

(2.8)

කොහෙද - පරිවර්තන චලිතයේ නිදහසේ අංශක ගණන;

- භ්රමණ චලිතයේ නිදහසේ අංශක ගණන;

- දෝලන චලිතයේ නිදහසේ අංශක ගණන;

i kp - පරිවර්තන චලිතයේදී ලක්ෂ්ය දෝලනය වීමේ නිදහසේ අංශක ගණන;

i kvr - භ්‍රමණ චලිතයේදී ලක්ෂ්‍ය දෝලනය වීමේ නිදහසේ අංශක ගණන.

වායු අණු වලට නිදහසේ අංශක ගණනාවක් ඇත:

a) ඒක පරමාණුක - i = 3 (පරිවර්තන චලිතයේ නිදහසේ අංශක තුනක්);

b) පරමාණු අතර ප්‍රත්‍යාස්ථ බන්ධනයක් සහිත ද්වි පරමාණුක - i = 6;

ඇ) පරමාණු අතර දෘඩ බන්ධනයක් සහිත ද්වි පරමාණුක - i = 5;

ඈ) පරමාණු අතර දෘඪ බන්ධනයක් සහිත ත්රිත්ව අණුවක් - i = 6.

නිදහසේ අංශක මත ශක්තිය ඒකාකාර ව්‍යාප්තිය පිළිබඳ ප්‍රමේයය:ඕනෑම නිදහසක් සඳහා සාමාන්‍යයෙන් සමාන ශක්තියක් ඇත
, සහ i අංශක නිදහස් අණුවක ශක්තියක් ඇත

(2.9)

එහිදී i \u003d i p + i vr + i k.

අත්තනෝමතික වායු ස්කන්ධයක අභ්‍යන්තර ශක්තියඑම්තනි අණු වල ශක්තියෙන් සෑදී ඇත:

, (2.10)

මෙහි  යනු වායුවේ මවුල ස්කන්ධයයි.

තාප ධාරිතාව- එක් අංශකයකින් රත් කිරීමට ද්‍රව්‍යයකට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්.

විශේෂිත තාප ධාරිතාව "c" - එක් අංශකයකින් රත් කිරීමට ද්‍රව්‍යයක ඒකක ස්කන්ධයකට සන්නිවේදනය කළ යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්.

Molar තාප ධාරිතාව "සී" - එක් ද්‍රව්‍යයක උෂ්ණත්වය අංශකයකින් වැඩි කිරීම සඳහා එක් මවුලයකට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

. (2.11)

නියත පරිමාවකින් නිශ්චිත තාප ධාරිතාව"c v " - නියත පරිමාවේ කොන්දේසි යටතේ එක් අංශකයකින් රත් කිරීම සඳහා ද්‍රව්‍යයක ඒකක ස්කන්ධයකට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

(2.12)

නියත පීඩනයකදී නිශ්චිත තාප ධාරිතාව "c පි " - නියත පීඩන තත්ත්ව යටතේ එක් අංශකයකින් රත් කිරීම සඳහා ද්‍රව්‍යයක ඒකක ස්කන්ධයකට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

. (2.13)

නියත පරිමාවකින් මෝලර් තාප ධාරිතාව "සී v " - නියත පරිමාවේ කොන්දේසි යටතේ එහි උෂ්ණත්වය එක අංශකයකින් වැඩි කිරීම සඳහා ද්‍රව්‍යයක මවුලයකට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

.
. (2.14)

නියත පීඩනයකදී මවුල තාප ධාරිතාව "සී පි " - නියත පීඩන තත්වයන් යටතේ එහි උෂ්ණත්වය එක් අංශකයකින් වැඩි කිරීම සඳහා ද්‍රව්‍යයක මවුලයකට ලබා දිය යුතු තාප ප්‍රමාණයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

,
. (2.15)

මෝලර් සහ නිශ්චිත තාප ධාරිතාවේ අනුපාතය :

මූල මධ්යන්ය අණු වර්ග ප්රවේගය ( T = const හි සමතුලිතතාවයේ පවතින "m" ස්කන්ධයේ වායුවක් සඳහා නියතව පවතී:

හෝ
, (2.17)

මෙහි N i යනු v i වේගය සහිත අණු ගණනයි;

N යනු සියලුම අණු ගණනයි.

බොහෝ දුරට වේගය- මැක්ස්වෙල් බෙදා හැරීමේ ශ්‍රිතයේ උපරිමයේ පිහිටීම සංලක්ෂිත අණු වල චලනය වීමේ වේගය:

(2.18)

අංක ගණිත සාමාන්ය වේගය

(2.19)

සාපේක්ෂ වේගය v සහ v + dv අතර වේගයෙන් චලනය වන අණු ගණන ගණනය කිරීමට භාවිතා කරයි:

u = v/v in. (2.20)

නිශ්චල තත්වයක (මැක්ස්වෙල් ව්‍යාප්තිය) ප්‍රවේග මගින් පරිපූර්ණ වායු අණු බෙදා හැරීමේ නියමය:

(2.21)

මෙහි dn v යනු v සිට v + dv දක්වා පරාසයක ප්‍රවේග සහිත ඒකක පරිමාවකට සාමාන්‍ය අණු සංඛ්‍යාවයි;

n යනු ඒකක පරිමාවකට අණු ගණනයි.

බෙදා හැරීමේ ශ්‍රිතය (ඒවායේ මුළු සංඛ්‍යාවෙන් අණුවල කොටස නිශ්චිත පරාසයක වේගයකට සම්බන්ධ වේ):

හෝ
, (2.22)

මෙහි dn v /ndv යනු බෙදා හැරීමේ ශ්‍රිතයයි.

අණු වල නිදහස් මාර්ග- අනුප්‍රාප්තික ඝට්ටන දෙකක් අතර අණුව මගින් ගමන් කරන ගමන් පථයේ සෘජුකෝණාස්‍ර කොටස්.

අණුවක නිදහස් මාර්ගය යන්නෙන් අදහස් කෙරේඝට්ටන දෙකක් අතර අණුවක් ගමන් කරන සාමාන්‍ය දුර වේ:

(2.23)

මෙහි Z යනු ගැටීම් ගණනයි;

v - අණුවේ සාමාන්ය වේගය;

k - බෝල්ට්ස්මාන්ගේ නියතය;

d - අණුවේ විෂ්කම්භය;

p - පීඩනය;

T යනු නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයයි.

ගැටුම්වල සාමාන්ය සංඛ්යාව- අණු ඝට්ටන ගණන , සංඛ්‍යාත්මකව අණු වල සාමාන්‍ය ප්‍රවේගයේ අනුපාතයට සමාන වේ මධ්‍යස්ථ නිදහස් මාර්ගයට:

, (2.24)

ඵලදායී අණුක විෂ්කම්භය d යනු ගැටුමකදී අණු 2ක කේන්ද්‍ර එකිනෙක ළං වන අවම දුර වේ.

ඵලදායී හරස්කඩ- අගය සමාන වේ

 = d 2 . (2.25)

බැරෝමිතික සූත්රයපීඩනය උස සමඟ වේගයෙන් අඩු වන බව පෙන්නුම් කරයි, වායුව බරින් වැඩි වන අතර එහි උෂ්ණත්වය අඩු වේ:

(2.26)

ගුරුත්වාකර්ෂණ බල ක්ෂේත්‍රයේ උසින් වායු අණු බෙදා හැරීමේ නීතිය (බෝල්ට්ස්මන් ව්‍යාප්තිය):

මෙහි n o යනු අණුවල විභව ශක්තිය ශුන්‍යයට සමාන වන ස්ථානයේ ඒකක පරිමාවකට අණු ගණන;

n යනු අණු වල විභව ශක්තිය W p ට සමාන වන අවකාශයේ එම ස්ථානවල ඒකක පරිමාවකට අණු ගණනයි.

Maxwell-Boltzmann බෙදාහැරීම -මෙම ව්‍යාප්තියට ස්තූතිවන්ත වන්නට, v සිට v + dv දක්වා පරාසයක ප්‍රවේග ඇති සහ බාහිර බල ක්ෂේත්‍රයක  = gh විභවයක් ඇති පරිපූර්ණ වායු අණුවල කොටස තීරණය කළ හැකිය:

, (2.28)

එහිදී v in - වඩාත්ම විය හැකි වේගය, එහි අගය මැක්ස්වෙල් වක්‍රයේ උපරිමයට අනුරූප වේ.

උස මත වායු ඝනත්වය රඳා පැවතීම:

m o යනු එක් අණුවක ස්කන්ධයයි.

2.3 තාප ගති විද්‍යාවේ මූලික විධිවිධාන සහ නීති

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය- තාප ගතික ක්‍රියාවලීන් සමඟ ඇති ශක්තිය සංරක්ෂණය හා පරිවර්තනය කිරීමේ නීතිය - පද්ධතියට සපයන තාප ප්‍රමාණය එහි අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට සහ බාහිර බලවේගයන්ට එරෙහිව පද්ධතිය විසින් සිදු කරන කාර්යය වෙනස් කිරීමට යයි:

, (2.30)

මෙහි dU යනු පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනසයි;

Q - පද්ධතියට සපයන ලද මූලික තාප ප්රමාණය;

A යනු පද්ධතිය විසින් සිදු කරනු ලබන මූලික කාර්යයයි.

සමෝෂ්ණ ක්රියාවලිය- නියත උෂ්ණත්වයකදී සිදුවන ක්‍රියාවලියක් (T = const). සමෝෂ්ණ ක්රියාවලියක දී, පද්ධතියට සපයනු ලබන සියලුම තාපය මෙම පද්ධතිය මගින් වැඩ කිරීමට භාවිතා කරයි.
, dU = C v dT = 0 අතර,

සහ U = const.

එම් සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියක පරමාදර්ශී වායුව:

. (2.31)

isobaric ක්රියාවලියයනු නියත පීඩනයකින් සිදුවන ක්‍රියාවලියකි (p = const). මෙම අවස්ථාවේදී, පද්ධතියට සපයනු ලබන තාපය එහි අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට සහ මෙම පද්ධතිය මගින් වැඩ කිරීමට යන දෙකම සිදු කරයි:

අත්තනෝමතික ස්කන්ධයකින් කරන ලද කාර්යය එම්

. (2.33)

අත්තනෝමතික ස්කන්ධයක අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීම එම් සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක කදිම වායුව:

. (2.34)

Isochoric ක්රියාවලියනියත පරිමාවකින් සිදුවන ක්‍රියාවලියකි (V = const). මෙම අවස්ථාවේ දී, පද්ධතියට සපයනු ලබන සියලුම තාපය එහි අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට යයි:

,
(2.35)

adiabatic ක්රියාවලිය- තාප හුවමාරුවකින් තොරව හෝ පරිසරය සමඟ තාප හුවමාරුවකින් තොරව සිදුවන ක්රියාවලියකි. මෙම අවස්ථාවේ දී, පද්ධතියට වැඩ කළ හැක්කේ එහි අභ්‍යන්තර ශක්තිය අඩුවීම නිසා පමණි:

,
. (2.36)

Adiabatic ක්‍රියාවලි සමීකරණ (Poisson සමීකරණ):

;
. (2.37)

අත්තනෝමතික ස්කන්ධයකින් කරන ලද කාර්යය එම් ඇඩියබාටික් ප්‍රසාරණය යටතේ පරිපූර්ණ වායුව:

. (2.38)

පොලිට්රොපික් ක්රියාවලිය- p සහ V සම්බන්ධතාවය මගින් සම්බන්ධ වන එවැනි ක්‍රියාවලියක්:

, (2.39)

මෙහි n යනු පොලිට්‍රොපික් දර්ශකය වන අතර එය -  සිට +  දක්වා ඕනෑම අගයක් ගනී. විශේෂයෙන්ම, සමස්ථානික ක්රියාවලිය සඳහා n = 0, සමෝෂ්ණ - n = 1, adiabatic - n = , isochoric - n = .

අත්තනෝමතික ස්කන්ධයකින් කරන ලද කාර්යය එම් බහුවිධ ක්‍රියාවලියක කදිම වායුව:

(2.40)

චක්‍රලේඛ ක්‍රියාවලියක දී පරමාදර්ශී වායුවක් විසින් සිදු කරනු ලබන කාර්යය වේ A 1 ප්‍රසාරණයේදී සහ A 2 සම්පීඩනයේදී වායුවේ කාර්යයේ වෙනසට සමාන වන අතර Q 1 ප්‍රසාරණයේදී පද්ධතියට සපයන තාප ප්‍රමාණයේ වෙනසට සමාන වන අතර Q 2 සම්පීඩනයේදී එයින් ඉවත් කරනු ලැබේ. :

චක්රලේඛ ක්රියාවලියේ කාර්යක්ෂමතාව (චක්රය) -පද්ධතියට සපයනු ලබන සම්පූර්ණ තාප ප්‍රමාණය එය බවට පරිවර්තනය කිරීමෙන් සිදු කළ හැකි කාර්යයට චක්‍රීය කාර්යයේ අනුපාතයට සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

(2.42)

Carnot චක්රය- සමෝෂ්ණික සහ ඇඩියබටික් ක්‍රියාවලි දෙකකින් සමන්විත චක්‍රයක්.

අත්තනෝමතික ස්කන්ධයකින් කරන ලද කාර්යය එම් Carnot චක්‍රයේ කදිම වායුව, පද්ධතිය ප්‍රසාරණය කිරීමේදී සිදු කරන කාර්යය සහ එහි හැකිලීමේදී පද්ධතියේ සිදු කරන කාර්යය අතර වෙනස වේ:

. (2.43)

Carnot චක්රයේ කාර්යක්ෂමතාව  ද්රව්යයේ ස්වභාවය මත රඳා නොපවතී, නමුත් පද්ධතියට තාපය සපයනු ලබන සහ එයින් ගන්නා උෂ්ණත්වයන් මත පමණක් රඳා පවතී:

. (2.44)

ශීතකරණ යන්ත්රයේ කාර්යක්ෂමතාව (ශීතකරණය):

(2.45)

ඔටෝ චක්රය adiabats දෙකකින් සහ isochores දෙකකින් සමන්විත වේ.

ඩීසල් චක්රය adiabats දෙකකින් සමන්විත වේ, isochore සහ isobar.

එන්ට්රොපිය- භෞතික ප්‍රමාණයක්, පද්ධතිය එක් ප්‍රාන්තයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වීමේදී එහි මූලික වෙනස්වීම ලැබුණු හෝ ලබා දුන් තාප ප්‍රමාණයට සමාන වේ, මෙම ක්‍රියාවලිය සිදු වූ උෂ්ණත්වයෙන් බෙදනු ලැබේ:

. (2.46)

තාප ගතික සම්භාවිතාව සමඟ පද්ධති එන්ට්‍රොපිය සම්බන්ධය (බෝල්ට්ස්මන් සම්බන්ධය):

S = kln w, (2.47)

මෙහි k යනු Boltzmann ගේ නියතය වේ.

එක් රාජ්යයක සිට තවත් රාජ්යයකට සංක්රමණය වීම

. (2.48)

දී පද්ධතියේ එන්ට්රොපිය වෙනස් වීම එක් රාජ්‍යයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට මාරුවීම:

දී පද්ධතියේ එන්ට්රොපිය වෙනස් වීම සමෝෂ්ණ ක්රියාවලිය:

. (2.50)

දී පද්ධතියේ එන්ට්රොපිය වෙනස් වීම isobaric ක්රියාවලිය:

දී පද්ධතියේ එන්ට්රොපිය වෙනස් වීම isochoric ක්රියාවලිය:

. (2.52)

දී පද්ධතියේ එන්ට්රොපිය වෙනස් වීම diabatic ක්රියාවලිය:

S = 0,
. (2.53)

Carnot චක්‍රයක් සිදු කරන පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය වෙනස් වීම:

, (2.54)

එහිදී S p යනු වැඩ කරන තරලයේ එන්ට්‍රොපිය වෙනස් වීම;

S n, S x - තාපකයේ සහ ශීතකරණයේ එන්ට්රොපියෙහි වෙනස් වීම;

S pr - "වැඩ පාරිභෝගිකයාගේ" එන්ට්රොපිය වෙනස් කිරීම.

පද්ධතිය ආපසු හැරවිය හැකි Carnot චක්රයක් සිදු කරන්නේ නම්සංවෘත පද්ධතියක එන්ට්රොපිය වෙනස් නොවේ:

S arr = 0 හෝ S arr = const. (2.55)

පද්ධතිය ආපසු හැරවිය නොහැකි Carnot චක්රයක් සිදු කරන්නේ නම්සංවෘත පද්ධතියක එන්ට්රොපිය වැඩි වේ:

S  0;
;
. (2.56)

සංවෘත පද්ධතියක සිදුවන අත්තනෝමතික ක්‍රියාවලීන් සඳහා,එහි සිදුවන ඕනෑම ක්‍රියාවලියක් සඳහා පද්ධතියේ එන්ට්‍රොපිය අඩු කළ නොහැක:

S  0 හෝ
, (2.57)

ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ක්‍රියාවලීන් සඳහා සමාන ලකුණ වලංගු වන අතර, ආපසු හැරවිය නොහැකි ඒවා සඳහා අසමානතා ලකුණ වලංගු වේ.

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය:හුදකලා පද්ධතියක, පද්ධතියේ එන්ට්‍රොපිය වැඩි වන හෝ ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැකි එවැනි ක්‍රියාවලීන් පමණක් කළ හැකිය, එහි එකම ප්‍රති result ලය වන්නේ හීටරයෙන් ලැබෙන තාපය වැඩ බවට පරිවර්තනය කිරීමයි:

තාප ගතික විභවයන්- පරිමාව V, පීඩනය p, උෂ්ණත්වය T, එන්ට්රොපිය S, පද්ධතියේ අංශු සංඛ්යාව N සහ අනෙකුත් සාර්ව පරාමිතීන් x තාප ගතික පද්ධතියේ තත්වය සංලක්ෂිත ඇතැම් කාර්යයන්:

අ) අභ්යන්තර ශක්තිය - පද්ධතියේ ශක්තිය, එහි අභ්යන්තර තත්වය අනුව. එය මෙම තත්වය තීරණය කරන ස්වාධීන විචල්‍යවල තනි-වටිනා ශ්‍රිතයකි, උදාහරණයක් ලෙස, උෂ්ණත්වය T සහ පරිමාව V (හෝ පීඩනය p):

U = U(S, V, N, x). (2.59)

පද්ධතියේ අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීම  යූ ආරම්භක සහ අවසාන තත්වයන් තුළ එහි අගයන් පමණක් තීරණය වේ:

. (2.60)

ආ) එන්තැල්පි (තාප අන්තර්ගතය) එන්ට්‍රොපිය S සහ පීඩනය p ප්‍රධාන ස්වාධීන විචල්‍යයන් ලෙස තෝරා ගන්නා විට තාප ගතික සමතුලිතතාවයේ සාර්ව පද්ධතියක තත්ත්වය සංලක්ෂිත කරයි:

H = H(S,p,N,x). (2.61)

පද්ධති එන්තැල්පි එහි සංඝටක කොටස්වල එන්තැල්පිවල එකතුවට සමාන වේ.

එන්තැල්පි සහ අභ්‍යන්තර ශක්තිය අතර සම්බන්ධය යූ පද්ධති:

, (2.62)

මෙහි V යනු පද්ධතියේ පරිමාවයි.

සම්පූර්ණ එන්තැල්පි අවකලනය (නිරන්තරයෙන් එන් හා x ) ආකෘතිය ඇත

. (2.63)

පද්ධතියේ උෂ්ණත්වය, පරිමාව සහ තාප ධාරිතාව (ස්ථාවර පීඩනයකදී) සමඟ එන්තැල්පි සම්බන්ධය:

;
; Cp=(dH/dt). (2.64)

එන්තැල්පි වෙනස් වීම ( එච්) පද්ධතියට වාර්තා කරන තාප ප්‍රමාණයට සමාන වේ හෝ නියත පීඩනයකින් එය ඉවත් කරයි, එබැවින් H හි අගයන් අදියර සංක්‍රාන්ති (දියවීම, තාපාංකය, ආදිය), රසායනික ප්‍රතික්‍රියා සහ අනෙකුත් ක්‍රියාවලීන්හි තාප බලපෑම් සංලක්ෂිත කරයි. නිරන්තර පීඩනයකදී.

ඇ) නිදහස් ශක්තිය- isochoric-isothermal thermodynamic විභවය හෝ Helmholtz ශක්තිය නම් වලින් එකක්. ප්රතිවර්ත කළ හැකි සමෝෂ්ණ ක්රියාවලීන්හිදී බාහිර කාර්යය බවට පරිවර්තනය වන පද්ධතියේ අභ්යන්තර ශක්තියේ කොටසක් නියෝජනය කරයි F = F(V,T,N,x):

මෙහි TS යනු බැඳී ඇති ශක්තියයි.

බැඳුනු ශක්තිය සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියක වැඩ ස්වරූපයෙන් මාරු කළ නොහැකි අභ්‍යන්තර ශක්තියේ කොටස නියෝජනය කරයි:

TS = U - F. (2.66)

ආපසු හැරවිය නොහැකි සමෝෂ්ණ ක්රියාවලීන්හිදී නිදහස් ශක්තිය වෙනස් කිරීම (අඩු වීම). පද්ධතියට කළ හැකි උපරිම වැඩ ප්රමාණය තීරණය කරයි:

;
. (2.67)

ඈ) ගිබ්ස් ශක්තිය- isobaric-isothermal විභවය, නිදහස් එන්තැල්පිය, ස්වාධීන පරාමිතීන් සඳහා තාප ගතික පද්ධතියක ලාක්ෂණික කාර්යය p, T සහ N - G. සමෝෂ්ණ සමතුලිත ක්රියාවලියක දී, නියත පීඩනයකදී, පද්ධතියේ ගිබ්ස් ශක්තියේ අලාභය මුළු එකතුවට සමාන වේ. පද්ධතියේ වැඩ බාහිර පීඩනයට එරෙහි කාර්යය අඩු කිරීම (එනම්, "ප්‍රයෝජනවත්" කාර්යයේ උපරිම අගයට සමාන වේ):

G = G(p,T,N,x);
. (2.68)

ගිබ්ස් ශක්තිය සහ නිදහස් ශක්තිය අතර සම්බන්ධය:

. (2.69)

e) රසායනික විභවය- තනි අංශුවක ගිබ්ස් ශක්තියට සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්.

තාප ගති විද්‍යාවේ තුන්වන නියමය (Nernst's theorem):නිරපේක්ෂ ශුන්‍යයට ළඟා වන උෂ්ණත්වවලදී සමතුලිතතා අවස්ථා දෙකක් අතර ඕනෑම ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලීන්හි (S) පද්ධතියේ එන්ට්‍රොපිය වෙනස් වීම ශුන්‍යයට නැඹුරු වේ. තාප ගතික ක්‍රියාවලි අනුපිළිවෙලක ආධාරයෙන්, නිරපේක්ෂ ශුන්‍යයට සමාන උෂ්ණත්වයකට ළඟා විය නොහැක:

. (2.70)

සමතුලිත නොවන ක්රියාවලීන්හි තාප ගති විද්යාව- සමතුලිත නොවන ක්රියාවලීන්ගේ සාර්ව විස්තරයේ සාමාන්ය න්යාය. සමතුලිත නොවන ක්‍රියාවලීන්හි තාප ගති විද්‍යාවේ ප්‍රධාන කර්තව්‍යය වන්නේ සමතුලිත තත්වයෙන් බොහෝ වෙනස් නොවන ප්‍රාන්ත සඳහා මෙම ක්‍රියාවලීන් ප්‍රමාණාත්මකව අධ්‍යයනය කිරීමයි.

ස්කන්ධ සංරක්ෂණ නීතිය:

, (2.71)

 යනු බහු සංරචක පද්ධතියක ඝනත්වය;

v- ඛණ්ඩාංක සහ කාලය අනුව මාධ්‍යයේ ජල ගතික ප්‍රවේගය (ස්කන්ධ හුවමාරුවේ සාමාන්‍ය ප්‍රවේගය);

∙ v- ස්කන්ධ ප්රවාහය.

ඕනෑම සංරචකයක සාන්ද්රණය සඳහා ස්කන්ධය සංරක්ෂණය කිරීමේ නීතිය
:

, (2.72)

c k යනු සංඝටකයේ සාන්ද්‍රණය;

 k - සංරචක ඝනත්වය;

 - මධ්යම ඝනත්වය;

J k =  k (v k - v) - විසරණ ප්රවාහය;

v k යනු සංරචකයේ ජල ගතික ප්‍රවේගය (සාමාන්‍ය ස්කන්ධ හුවමාරු අනුපාතය) වේ.

ගම්‍යතා සංරක්ෂණ නීතිය: P  ,  , සහ බාහිර බලවේගවල අභ්‍යන්තර ආතතීන්ගේ අනුක්‍රමය නිසා ඇතිවන බලවේග හේතුවෙන් මූලික පරිමාවක ගම්‍යතාවයේ වෙනසක් සිදු විය හැක. එෆ්කේ .

බලශක්ති සංරක්ෂණය පිළිබඳ නීතියසමතුලිත නොවන ක්‍රියාවලිවල තාප ගති විද්‍යාවේ තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය නියෝජනය කරයි.

එන්ට්රොපි ශේෂ සමීකරණය:සමතුලිත නොවන ක්‍රියාවලීන්හි තාප ගති විද්‍යාවේදී, මූලික පරිමාවක එන්ට්‍රොපිය යනු අභ්‍යන්තර ශක්තියේ, නිශ්චිත පරිමාවේ සහ සාන්ද්‍රණයේ එකම ශ්‍රිතය බව උපකල්පනය කෙරේ.

, (2.73)

මෙහි  යනු එන්ට්‍රොපි වැඩිවීමේ අනුපාතයයි;

 - ද්රව්ය ඝනත්වය;

s යනු මූලික පරිමාවක එන්ට්‍රොපිය (දේශීය එන්ට්‍රොපිය);

Js යනු එන්ට්‍රොපි ප්‍රවාහ ඝනත්වයයි.

2.4 සැබෑ වායු. අදියර සමතුලිතතාවය සහ පරිවර්තනයන්

සැබෑ ගෑස්- ඉහළ පීඩන සහ අඩු උෂ්ණත්වවලදී විශේෂයෙන් පැහැදිලි වන අංශුවල අන්තර්ක්‍රියා සහ ඒවායේ පරිමාව මත ගුණාංග රඳා පවතින වායුවකි.

අත්තනෝමතික වායු ස්කන්ධයක් සඳහා තථ්‍ය වායූන්ගේ තත්වය සමීකරණය (වෑන් ඩර් වෝල්ස් සමීකරණය):

, (2.74)

මෙහි "a" යනු අන්තර් අණුක අන්තර්ක්‍රියා බලවල (අභ්‍යන්තර පීඩනය මත) බලපෑම සඳහා වැන් ඩර් වෝල්ස් නිවැරදි කිරීම වේ;

"c" - අණු වල ආවේණික පරිමාව සඳහා වැන් ඩර් වෝල්ස් නිවැරදි කිරීම;

μ යනු වායුවේ අණුක බරයි;

m යනු වායුවේ ස්කන්ධයයි.

සැබෑ වායුවක අභ්‍යන්තර ශක්තියЕ k අණුවල පරිවර්තන සහ භ්රමණ චලිතයේ චාලක ශක්තිය සහ ඒවායේ අන්තර්ක්රියා Е p විභව ශක්තියෙන් සමන්විත වේ.

සැබෑ වායු අණු එක් මවුලයක විභව අන්තර්ක්‍රියා ශක්තිය සෘණ ලකුණක් ඇත, මන්ද අභ්‍යන්තර පීඩනය p" නිර්මාණය කරන අණුක බල ආකර්ශනීය බලවේග වේ:

. (2.75)

සැබෑ වායුවක විභව ශක්තියේ වෙනසක් (මවුලක් සඳහා) වායුව V 1 සිට V 2 දක්වා ප්‍රසාරණය වන විට අභ්‍යන්තර පීඩනය p මගින් සිදු කරන කාර්යයට සමාන වේ:

. (2.76)

සැබෑ වායු අණු වල චාලක ශක්තිය (මවුල සඳහා) නිදහසේ අංශකවලට වඩා ශක්තිය සමානව බෙදා හැරීම පිළිබඳ ප්‍රමේයයට අනුව (සමහර ආසන්න වශයෙන්):

. (2.77)

සැබෑ වායු මවුලයක අභ්‍යන්තර ශක්තිය:

. (2.78)

ප්‍රසාරණයේදී සැබෑ වායුවක උෂ්ණත්වය වෙනස් වීම (මෙම අවස්ථාවේදී වායුව සිසිල් වේ) හෝ සම්පීඩනය (මෙම අවස්ථාවේදී වායුව රත් වේ):

. (2.79)

ජූල්-තොම්සන් බලපෑම- සිදුරු සහිත කොටසක් හරහා ප්‍රසාරණය වන විට සැබෑ වායුවක උෂ්ණත්වය වෙනස් වීම. ප්‍රසාරණයේදී වායුව සිසිල් වන්නේ නම්, ජූල්-තොම්සන් ආචරණය ධනාත්මක ලෙස හැඳින්වේ, එය රත් වුවහොත් - negative ණ.

අදියර- එකම ද්‍රව්‍යයේ වෙනත් සමතුලිතතා තත්වයන්ට වඩා භෞතික ගුණාංග වලින් වෙනස් වන ද්‍රව්‍යයක සමතුලිත (තාප ගති විද්‍යාවේ) තත්වයකි.

අදියර පරිවර්තනයන්- බාහිර තත්වයන් වෙනස් වන විට ද්‍රව්‍යයක ගුණාංගවල ගුණාත්මක වෙනස්කම් සමඟ සම්බන්ධ වන ද්‍රව්‍යයක් එක් අවධියක සිට තවත් අදියරකට සංක්‍රමණය වීම.

අදියර ශේෂය- බහුඅදියර පද්ධතියක තාප ගතික සමතුලිතතා අදියරවල සමකාලීන පැවැත්ම.

ගිබ්ස් අදියර රීතිය: n සංරචක වලින් සමන්විත ද්‍රව්‍යයක, (n + 2) ට වඩා වැඩි සමතුලිතතා අවධීන් එකවර පැවතිය නොහැක.

අදියර සමතුලිතතාවයට බාධා නොකර වෙනස් කළ හැකි පද්ධතියේ භෞතික පරාමිතීන් ගණන:

L = n + 2 - , (2.80)

මෙහි  යනු සමතුලිතතාවයේ අදියර ගණනයි.

Clausius-Clapeyron සමීකරණයපීඩනයේ අසීමිත වෙනසක් සමඟ අදියර සංක්‍රාන්ති උෂ්ණත්වයේ වෙනස තීරණය කරයි:

;
;
, (2.81)

Q යනු අදියර සංක්‍රාන්තියේ තාපය;

T යනු සංක්රාන්ති උෂ්ණත්වය;

dp / dT - උෂ්ණත්වය සම්බන්ධයෙන් පීඩනයේ ව්යුත්පන්නය;

dT / dp - පීඩනය සම්බන්ධයෙන් උෂ්ණත්වයේ ව්යුත්පන්නය;

(V 2 - V 1) - පළමු අදියරේ සිට දෙවන අදියර දක්වා සංක්‍රමණය වන විට ද්‍රව්‍යයේ පරිමාව වෙනස් වීම.

පරිවෘත්තීය තත්වය- භෞතික සාර්ව පද්ධතියක (අදියර) අස්ථායී සමතුලිතතාවයේ තත්වය. පද්ධතිය වඩාත් ස්ථායී (දී ඇති තත්ත්‍වයන් යටතේ) තත්ත්වයකට (අදියර) නොගොස් දීර්ඝ කාලයක් මෙම තත්වයේ පැවතිය හැක.

අදියර සමතුලිතතාවයේ රේඛා (මතුපිට).- අදියර සමතුලිතතාවයේ කොන්දේසි යටතේ සමහර තාප ගතික විචල්‍යයන් අනෙක් ඒවා මත යැපීම නිරූපණය කරන ප්‍රස්ථාර.

රාජ්ය රූප සටහන්- අදියර සමතුලිතතාවයේ රේඛා (මතුපිට) කට්ටලයක්.

ත්‍රිත්ව ලක්ෂ්‍යය -අදියර සමතුලිතතාවයේ එක් රේඛාවක් (මතුපිට) තවත් රේඛාවක් සමඟ ඡේදනය වන ස්ථානය.

විවේචනාත්මක ලක්ෂ්යය- ද්රව්යයේ විවේචනාත්මක තත්ත්වයට අනුරූප වන රාජ්ය රූප සටහනේ ලක්ෂ්යයක්. තීරණාත්මක ලක්ෂ්‍යයක ද්‍රව්‍යයේ තත්වය T k, පීඩනය p k සහ V k පරිමාවේ තීරණාත්මක අගයන් මගින් සංලක්ෂිත වේ.

ද්වි-අදියර සමතුලිතතාවයේ තීරණාත්මක ලක්ෂ්‍යය - අදියර සමතුලිතතාවයේ රේඛාවේ (මතුපිට) අවසාන ලක්ෂ්‍යය.

සංක්රාන්ති ලක්ෂ්යය- අවධි සංක්‍රාන්තියක් සිදුවන උෂ්ණත්වය, පීඩනය හෝ වෙනත් ප්‍රමාණයක අගය.

පළමු ආකාරයේ අදියර සංක්රමණයඑය ක්‍රියාත්මක කිරීමේදී යම් තාප ප්‍රමාණයක් අවශෝෂණය කර හෝ මුදා හැරීම මගින් සංලක්ෂිත වේ, එය අදියර සංක්‍රාන්ති තාපය ලෙස හැඳින්වේ. ඝනත්වය, සංරචක සාන්ද්රණය වැනි ද්රව්යයක තාප ගතික ප්රමාණවල අගය හදිසියේම වෙනස් වේ.

දෙවන ආකාරයේ අදියර සංක්රමණය- එවැනි සංක්‍රාන්තියක්, සංක්‍රාන්ති ලක්ෂ්‍යයේ එක් පැත්තක ශුන්‍යයට සමාන යම් භෞතික ප්‍රමාණයක්, සංක්‍රාන්ති ලක්ෂ්‍යයේ සිට අනෙක් පැත්තට ඇති දුර සමඟ ක්‍රමයෙන් වැඩි වන අතර ද්‍රව්‍යයේ ඝනත්වය අඛණ්ඩව වෙනස් වන අතර අවශෝෂණය හෝ මුදා හැරීමක් සිදු නොවේ. තාපය.

2.5 චාලක සංසිද්ධි (මාරු සංසිද්ධි)

චාලක සංසිද්ධි (මාරු සංසිද්ධි)ඕනෑම පද්ධතියක් සමතුලිත නොවන තත්වයක සිට සමතුලිත තත්වයකට සංක්‍රමණය වීමේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඕනෑම භෞතික ප්‍රමාණයක් මාරු කිරීම සමඟ ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්‍රියාවලි.

අණුක භෞතික විද්‍යාවේ චාලක සංසිද්ධි- දුස්ස්රාවීතාව, තාප සන්නායකතාවය, විසරණය.

දුස්ස්රාවීතාව (අභ්යන්තර ඝර්ෂණය)- මාරු කිරීමේ සංසිද්ධිය, එහි ප්‍රති result ලයක් ලෙස අණු වල ගම්‍යතාවය (ගමනය) වායුවේ හෝ ද්‍රවයක එක් ස්ථරයකින් තවත් ස්ථරයකට මාරු වේ.

ද්‍රවයක හෝ වායුවක අභ්‍යන්තර ඝර්ෂණ බලය නිව්ටන්ගේ සූත්‍රය මගින් තීරණය වේ:

, (2.82)

එහිදී  - දුස්ස්රාවීතා සංගුණකය;

S - දියර හෝ ගෑස් ස්ථර ස්පර්ශ වන ප්රදේශය;

dv/dz - ප්රවාහ දිශාවට ලම්බකව දිශාවට තරල හෝ වායු ප්රවාහ ප්රවේග අනුක්රමය;

ගතික දුස්ස්රාවීතා සංගුණකය - එකකට සමාන ප්‍රවේග අනුක්‍රමයකදී ඒකක ප්‍රදේශයේ ද්‍රව හෝ වායු ස්ථර දෙකක් අතර අභ්‍යන්තර ඝර්ෂණ බලයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන භෞතික ප්‍රමාණයක්:

හෝ
, (2.83)

මෙහි n 0 යනු ඒකක පරිමාවකට අණු ගණනයි;

u - අණු වල තාප චලිතයේ සාමාන්ය වේගය;

m යනු අණුවේ ස්කන්ධය;

 - අණු වල නිදහස් මාර්ගය;

 = n 0 ∙m - ද්රව හෝ වායු ඝනත්වය.

චාලක දුස්ස්රාවීතා සංගුණකය - ද්රව්යයේ ඝනත්වයට ගතික දුස්ස්රාවීතාවයේ අනුපාතය:

ν = η/ρ. (2.84)

විසරණය- ඒවායේ තාප චලිතය හේතුවෙන් විදේශීය ද්‍රව්‍යයක අණු (පරමාණු) අන්‍යෝන්‍ය වශයෙන් විනිවිද යාමේ ක්‍රියාවලිය. විසරණය සෑම විටම පදාර්ථ ස්කන්ධ මාරු කිරීම සමඟ සිදු වේ. එය වායු, ද්රව සහ ඝන ද්රව්ය සඳහා සාමාන්ය වේ.

ස්වයං-විසරණය - ඒවායේ තාප චලිතය හේතුවෙන් එහිම අණු (පරමාණු) අන්‍යෝන්‍ය වශයෙන් විනිවිද යාමේ ක්‍රියාවලිය.

විසරණ නීතිය (ෆික්ගේ පළමු නියමය) :

, (2.85)

D යනු විසරණ සංගුණකය;

dс/dz යනු z දිශාවෙහි සාන්ද්‍රණය වෙනස් වීමේ (ශ්‍රේණියේ) අනුපාතයයි;

"minus" - මෙම සංරචකයේ සාන්ද්රණය අඩු කිරීමේ දිශාවට ස්කන්ධය මාරු කරන බව පෙන්නුම් කරයි.

විසරණ සංගුණකය - භෞතික ප්‍රමාණය, ඒකක කාලයකට තනි ප්‍රදේශයක් හරහා මාරු කරන ලද ද්‍රව්‍යයේ ස්කන්ධයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන වන සාන්ද්‍රණ අනුක්‍රමය එකකට සමාන වේ:

, (2.86)

කොහෙද - අණු වල අංක ගණිත සාමාන්ය වේගය;

<>අණු වල මධ්යන්ය නිදහස් මාර්ගය වේ.

තාප සන්නායකතාව - උෂ්ණත්ව වෙනසක් හේතුවෙන් සිදුවන ස්පර්ශක සිරුරු හෝ එකම ශරීරයේ මතුපිට දෙකක් අතර බලශක්ති හුවමාරු ක්‍රියාවලිය.

තාප සන්නායක නීතිය (ෆූරියර් නීතිය) - dt කාලය තුළ dS ප්රදේශය හරහා මාරු කරන ලද තාප dQ ප්රමාණය:

, (2.87)

æ යනු තාප සන්නායකතා සංගුණකය වේ;

dT/dz යනු z දිශාවෙහි උෂ්ණත්වය වෙනස් වීමේ (ශ්‍රේණියේ) අනුපාතයයි.

තාප සන්නායකතාවයේ සංගුණකය - එකකට සමාන උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමයක් සහිත ඒකක වේලාවකට ඒකක අඩවියක් හරහා කොපමණ තාපයක් සම්ප්‍රේෂණය වේද යන්න පෙන්වන භෞතික ප්‍රමාණයකි:

, (2.88)

c v යනු නියත පරිමාවේ නිශ්චිත තාප ධාරිතාවයි.

තාපය ප්රවාහය - උෂ්ණත්ව අනුක්‍රමය dT / dz ප්‍රදේශය හරහා ඒකක කාලයකට කොපමණ තාපයක් සම්ප්‍රේෂණය වේද යන්න පෙන්වන භෞතික ප්‍රමාණයකි:

. (2.89)

තාප සන්නායකතාවය, විසරණය සහ දුස්ස්රාවීතාවයේ සංගුණක අතර සම්බන්ධතාවය:

;  = D;
. (2.90)

අණුක භෞතික විද්‍යාව සහ තාප ගති විද්‍යාව මූලික වශයෙන් ඒවායේ ප්‍රවේශයන් දෙකකින් වෙනස් වේ, නමුත් එකම දේ සමඟ කටයුතු කරන සමීපව සම්බන්ධ විද්‍යාවන් - භෞතික පද්ධතිවල සාර්ව ගුණාංග අධ්‍යයනය, නමුත් සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ක්‍රම සමඟ.

අණුක භෞතික විද්‍යාව අණුක භෞතික විද්‍යාව හෝ අණුක චාලක න්‍යාය පදාර්ථයේ ව්‍යුහය පිළිබඳ යම් යම් අදහස් මත පදනම් වේ. - අංශු විශාල සංඛ්‍යාවකින් සමන්විත සාර්ව පද්ධතිවල හැසිරීම් නීති ස්ථාපිත කිරීම සඳහා, අණුක භෞතික විද්‍යාවේ විවිධ ද්‍රව්‍ය ආකෘති භාවිතා වේ, උදාහරණයක් ලෙස, පරමාදර්ශී වායු ආකෘති. අණුක භෞතික විද්‍යාව යනු සංඛ්‍යානමය සිද්ධාන්තයකි, භෞතික විද්‍යාව, එනම් සම්භාවිතා ආකෘති මත පදනම්ව අංශු (පරමාණු, අණු) විශාල සංඛ්‍යාවකින් සමන්විත පද්ධතිවල හැසිරීම සලකා බලන න්‍යායකි. එය සංඛ්‍යානමය ප්‍රවේශයක් මත පදනම්ව, පර්යේෂණාත්මකව මනින ලද සාර්ව ප්‍රමාණ (පීඩනය, පරිමාව, උෂ්ණත්වය, ආදිය) සහ අංශුවල අන්වීක්ෂීය ලක්ෂණ සෑදෙන අංශුවල අන්වීක්ෂීය ලක්ෂණවල අගයන් අතර සම්බන්ධතාවයක් ඇති කිරීමට උත්සාහ කරයි. පද්ධතිය (ස්කන්ධය, ගම්‍යතාවය, ශක්තිය, ආදිය) .

තාප ගති විද්‍යාව අණුක චාලක න්‍යායට ප්‍රතිවිරුද්ධව, තාප ගති විද්‍යාව, සාර්ව පද්ධතිවල තාප ගතික ගුණ අධ්‍යයනය කරන විට, ද්‍රව්‍යයක අණුක ව්‍යුහය පිළිබඳ කිසිදු අදහසක් මත රඳා නොපවතී. තාප ගති විද්‍යාව සංසිද්ධි විද්‍යාවකි. - එය ශක්තිය සංරක්ෂණය කිරීමේ නීතිය වැනි අත්දැකීම් මගින් ස්ථාපිත කරන ලද නීති මත පදාර්ථයේ ගුණාංග පිළිබඳ නිගමනවලට එළඹේ. තාප ගති විද්‍යාව ක්‍රියාත්මක වන්නේ භෞතික පරීක්ෂණයක පදනම මත හඳුන්වා දෙන සාර්ව ප්‍රමාණවලින් (පීඩනය, උෂ්ණත්වය, පරිමාව යනාදිය) පමණි.

ප්‍රවේශයන් දෙකම - තාප ගතික සහ සංඛ්‍යානමය - පරස්පර නොවේ, නමුත් එකිනෙකට අනුපූරක වේ. තාප ගති විද්‍යාව සහ අණුක චාලක න්‍යායේ ඒකාබද්ධ භාවිතය පමණක් අංශු විශාල සංඛ්‍යාවකින් සමන්විත පද්ධතිවල ගුණාංග පිළිබඳ වඩාත් සම්පූර්ණ චිත්‍රයක් ලබා දිය හැකිය.

අණුක භෞතික විද්‍යාව අණුක චාලක න්‍යාය යනු රසායනික ද්‍රව්‍යවල කුඩාම අංශු ලෙස පරමාණු සහ අණු පැවතීමේ සංකල්පය මත පදාර්ථයේ ව්‍යුහය සහ ගුණාංග අධ්‍යයනය කිරීමයි.

අණුක චාලක න්‍යාය MKT හි ප්‍රධාන විධිවිධාන 1. සියලුම ද්‍රව්‍ය - ද්‍රව, ඝන සහ වායුමය - සෑදී ඇත්තේ කුඩාම අංශු වලින් - අණු, ඒවා පරමාණු වලින් ("මූලික අණු") සමන්විත වේ. රසායනික ද්රව්යයක අණු සරල හා සංකීර්ණ විය හැක, එනම්, පරමාණු එකකින් හෝ වැඩි ගණනකින් සමන්විත වේ. අණු සහ පරමාණු විද්‍යුත් වශයෙන් උදාසීන අංශු වේ. ඇතැම් තත්වයන් යටතේ, අණු සහ පරමාණු අතිරේක විද්යුත් ආරෝපණයක් ලබා ගත හැකි අතර ධනාත්මක හෝ සෘණ අයන බවට පත් විය හැක. 2. පරමාණු සහ අණු අඛණ්ඩ ව්‍යාකූල චලිතයක පවතින අතර එය තාප චලිතය ලෙස හැඳින්වේ 3. අංශු එකිනෙකා සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරන්නේ විද්‍යුත් ස්වභාවයෙනි. අංශු අතර ගුරුත්වාකර්ෂණ අන්තර්ක්‍රියා නොසැලකිය හැකිය.

අණුක චාලක න්‍යාය පරමාණු සහ අණුවල අහඹු චලිතය පිළිබඳ අණුක චාලක න්‍යායේ අදහස් වඩාත් කැපී පෙනෙන පර්යේෂණාත්මක තහවුරු කිරීම වන්නේ බ්‍රව්නියානු චලිතයයි. දුඹුරු චලිතය යනු ද්‍රවයක හෝ වායුවක අත්හිටුවන ලද කුඩාම අන්වීක්ෂීය අංශුවල තාප චලිතයයි. එය 1827 දී ඉංග්‍රීසි උද්භිද විද්‍යාඥ ආර්. බ්‍රවුන් විසින් සොයා ගන්නා ලදී. බ්‍රව්නියානු අංශු චලනය වන්නේ අණුවල අහඹු ගැටුම්වල බලපෑම යටතේ ය. අණු වල අවුල් සහගත තාප චලිතය හේතුවෙන්, මෙම බලපෑම් කිසි විටෙකත් එකිනෙක අවලංගු නොවේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, බ්‍රව්නියන් අංශුවක වේගය අහඹු ලෙස විශාලත්වය සහ දිශාව වෙනස් වන අතර එහි ගමන් පථය සංකීර්ණ සිග්සැග් වක්‍රයකි (රූපය). බ්‍රව්නියානු චලිතය පිළිබඳ න්‍යාය 1905 දී ඒ. අයින්ස්ටයින් විසින් නිර්මාණය කරන ලදී. අයින්ස්ටයින්ගේ න්‍යාය 1908-1911 දී සිදු කරන ලද ප්‍රංශ භෞතික විද්‍යාඥ ජේ. පෙරින්ගේ අත්හදා බැලීම් වලදී පර්යේෂණාත්මකව තහවුරු විය.

අණුක-චලක න්‍යාය ද්‍රව්‍යයක අණුවල නිරන්තර අවුල් සහගත චලිතය තවත් පහසුවෙන් නිරීක්ෂණය කළ හැකි සංසිද්ධියකින් ප්‍රකාශ වේ - විසරණය. විසරණය යනු මිතුරෙකුගේ යාබද ද්‍රව්‍ය දෙකක් හෝ වැඩි ගණනක් විනිවිද යාමේ සංසිද්ධියයි. - වායුව සංයුතියේ විෂමජාතීය වායුවක් නම් ක්‍රියාවලිය වඩාත් වේගයෙන් ඉදිරියට යයි. කොටස්වල ඝනත්වය නොතකා, විසරණය සමජාතීය මිශ්රණයක් සෑදීමට හේතු වේ. ඉතින්, යාත්‍රාවේ කොටස් දෙකක, කොටසකින් වෙන් කර ඇත්නම්, ඔක්සිජන් O 2 සහ හයිඩ්‍රජන් H 2 තිබේ නම්, එම කොටස ඉවත් කිරීමෙන් පසු, අනෙකාගේ වායූන් අන්තර් විනිවිද යාමේ ක්‍රියාවලිය ආරම්භ වන අතර එය පුපුරන සුලු මිශ්‍රණයක් සෑදීමට හේතු වේ. - පුපුරන වායුව. සැහැල්ලු වායුවක් (හයිඩ්‍රජන්) යාත්‍රාවේ ඉහළ භාගයේ ඇති විටත්, බරින් වැඩි එකක් (ඔක්සිජන්) පහළ භාගයේත් පවතින විටද මෙම ක්‍රියාවලිය සිදුවේ.

අණුක චාලක න්‍යාය - ද්‍රව වල සමාන ක්‍රියාවලීන් වඩා සෙමින් සිදු වේ. එකිනෙකට වෙනස් ද්‍රව දෙකක ද්‍රවයන් එකිනෙකට විනිවිද යාම, ද්‍රවවල ඝන ද්‍රව්‍ය දියවීම (උදාහරණයක් ලෙස ජලයේ සීනි) සහ සමජාතීය ද්‍රාවණ සෑදීම ද්‍රවවල විසරණ ක්‍රියාවලීන් සඳහා උදාහරණ වේ. සැබෑ තත්ත්‍වයේ දී, ද්‍රව සහ වායූන් වල විසරණය වේගවත් මිශ්‍ර ක්‍රියාවලීන් මගින් ආවරණය කරනු ලැබේ, නිදසුනක් ලෙස, සංවහන ධාරා ඇතිවීම හේතුවෙන්.

අණුක චාලක න්‍යාය - මන්දගාමීම විසරණ ක්‍රියාවලිය ඝන ද්‍රව්‍යවල සිදුවේ. කෙසේ වෙතත්, අත්හදා බැලීම්වලින් පෙනී යන්නේ හොඳින් පිරිසිදු කරන ලද ලෝහ දෙකක මතුපිට ඝන ද්රව්ය ස්පර්ශ වන විට, දිගු කාලයකට පසු, ඒ සෑම එකක් තුළම වෙනත් ලෝහයක පරමාණු දක්නට ලැබෙන බවයි. විසරණය සහ බ්‍රව්නියානු චලිතය - විසරණය සහ බ්‍රව්නියානු චලිතය සම්බන්ධ සංසිද්ධි වේ. මිතුරෙකුගේ ස්පර්ශක ද්‍රව්‍ය අන්තර් විනිවිද යාම සහ ද්‍රවයක හෝ වායුවක අත්හිටුවන ලද කුඩාම අංශුවල අහඹු චලනය සිදුවන්නේ අණු වල අවුල් සහගත තාප චලිතය හේතුවෙනි.

අණුක චාලක න්‍යාය අණු දෙකක් අතර ක්‍රියා කරන බලවේග අණු දෙකක් අතර ක්‍රියා කරන බලවේග ඒවා අතර ඇති දුර මත රඳා පවතී. අණු යනු ධන සහ සෘණ ආරෝපණ යන දෙකම අඩංගු සංකීර්ණ අවකාශීය ව්‍යුහයකි. අණු අතර දුර ප්‍රමාණවත් තරම් විශාල නම්, අන්තර් අණුක ආකර්ෂණ බලය ප්‍රමුඛ වේ. කෙටි දුරකදී, විකර්ෂක බලවේග ආධිපත්යය දරයි.

අණුක චාලක සිද්ධාන්තය නිශ්චිත දුරකදී r = r 0 අන්තර්ක්‍රියා බලය අතුරුදහන් වේ. මෙම දුර අණුවේ විෂ්කම්භය ලෙස කොන්දේසි සහිතව ගත හැක. r = r 0 හි අන්තර්ක්‍රියා විභව ශක්තිය අවම වේ. එකිනෙකින් r 0 දුරින් ඇති අණු දෙකක් ඉවත් කිරීම සඳහා, ඔබ ඒවාට අතිරේක ශක්තියක් ලබා දිය යුතුය E 0. E 0 හි අගය විභව ළිඳේ ගැඹුර හෝ බන්ධන ශක්තිය ලෙස හැඳින්වේ. අණු ඉතා කුඩායි. සරල ඒකපරමාණුක අණු ප්‍රමාණයෙන් මීටර් 10-10 පමණ වේ.සංකීර්ණ බහුපරමාණුක අණු සිය ගණනක් හෝ දහස් ගුණයකින් විශාල විය හැක.

අණුක-චලක සිද්ධාන්තය උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ තාප චලිතයේ චාලක ශක්තිය වැඩි වේ අඩු උෂ්ණත්වවලදී, අණුවක සාමාන්ය චාලක ශක්තිය විභව ළිඳේ ගැඹුරට වඩා අඩු විය හැක E 0. මෙම අවස්ථාවේ දී, අණු ද්රව හෝ ඝන බවට ඝනීභවනය වේ. ; මෙම අවස්ථාවේදී, අණු අතර සාමාන්‍ය දුර දළ වශයෙන් r 0 ට සමාන වනු ඇත. උෂ්ණත්වය ඉහළ යන විට, අණුවේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය E 0 ට වඩා වැඩි වන අතර, අණු වෙන්ව පියාසර කරන අතර වායුමය ද්‍රව්‍යයක් සෑදේ.

අණුක චාලක න්‍යාය පදාර්ථයේ සමස්ථ තත්ත්‍වය ඝන ද්‍රව්‍යවල අණු ඝන ද්‍රව්‍යවල ස්ථාවර මධ්‍යස්ථාන (සමතුලිත ස්ථාන) වටා අහඹු කම්පන සිදු කරයි. මෙම මධ්‍යස්ථාන අභ්‍යවකාශයේ අක්‍රමවත් ආකාරයට (අමෝර්ෆස් ශරීර) හෝ ඇණවුම් කළ තොග ව්‍යුහයන් (ස්ඵටික සිරුරු) සෑදිය හැක. එබැවින් ඝන ද්රව්ය හැඩය සහ පරිමාව යන දෙකම රඳවා ගනී.

අණුක චාලක න්‍යාය පදාර්ථයේ සමස්ථ තත්ත්‍වය ද්‍රව වල, අණු වලට තාප චලිතය සඳහා වැඩි නිදහසක් ඇත. ඒවා විශේෂිත මධ්යස්ථානවලට බැඳී නොසිටින අතර පරිමාව පුරාම ගමන් කළ හැකිය. මෙය ද්රවවල ද්රවශීලතාවය පැහැදිලි කරයි. සමීපව පරතරය ඇති ද්රව අණු ද අණු කිහිපයක් අඩංගු ඇණවුම් ව්යුහයන් සෑදිය හැක. මෙම සංසිද්ධිය කෙටි පරාසයක අනුපිළිවෙල ලෙස හැඳින්වේ, ස්ඵටික සිරුරු වල ලක්ෂණයක් වන දිගු පරාසයක අනුපිළිවෙලට වෙනස්ව. එමනිසා, ද්රව ඒවායේ හැඩය රඳවා නොගනී, නමුත් ඒවායේ පරිමාව රඳවා තබා ගනී.

අණුක චාලක න්‍යාය පදාර්ථයේ සමස්ථ තත්ව වායූන්හිදී, අණු අතර දුර සාමාන්‍යයෙන් ඒවායේ ප්‍රමාණයට වඩා බොහෝ වැඩිය. මෙතරම් විශාල දුරක් ඇති අණු අතර අන්තර්ක්‍රියා බලය කුඩා වන අතර, එක් එක් අණුවක් තවත් අණුවක් සමඟ හෝ යාත්‍රා බිත්තිය සමඟ ගැටෙන තෙක් සරල රේඛාවක් ඔස්සේ ගමන් කරයි. - සාමාන්ය තත්ව යටතේ වායු අණු අතර සාමාන්ය දුර ප්රමාණය 10-8 m පමණ වේ, එනම්, අණු ප්රමාණයට වඩා දස ගුණයකින් වැඩි වේ. අණු අතර දුර්වල අන්තර්ක්‍රියා මගින් වායූන් ප්‍රසාරණය කිරීමට සහ භාජනයේ සම්පූර්ණ පරිමාව පිරවීමට ඇති හැකියාව පැහැදිලි කරයි. සීමාව තුළ, අන්තර්ක්‍රියා ශුන්‍යයට නැඹුරු වන විට, අපි පරිපූර්ණ වායුවක් පිළිබඳ සංකල්පයට පැමිණෙමු. එබැවින් වායූන් හැඩය හෝ පරිමාව රඳවා නොගනී.

අණුක චාලක න්‍යාය ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ දී ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය ද්‍රව්‍ය අංශු ගණනට සමානුපාතික ලෙස සැලකේ. ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණයේ ඒකකය මවුලයක් (mole) ලෙස හැඳින්වේ. මවුලයක් යනු කාබන් 12 C පරමාණු 0.012 kg තරම් අංශු (අණු) අඩංගු වන ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණයයි. (කාබන් අණුවක් පරමාණුවකින් සමන්විත වේ) මේ අනුව, ඕනෑම ද්‍රව්‍යයක එක් මවුලයක සමාන අංශු සංඛ්‍යාවක් අඩංගු වේ ( අණු ). මෙම සංඛ්‍යාව Avogadro ගේ නියත NA: NA = 6.02 1023 mol–1 ලෙස හැඳින්වේ. Avogadro නියතය අණුක චාලක න්‍යායේ වැදගත්ම නියතයකි.

අණුක චාලක න්‍යාය ν ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණය, ද්‍රව්‍යයක අංශු (අණු) සංඛ්‍යාවේ N ඇවගාඩ්‍රෝ නියතයට NA අනුපාතය ලෙස අර්ථ දැක්වේ: ද්‍රව්‍යයක එක් මවුලයක ස්කන්ධය සාමාන්‍යයෙන් molar ස්කන්ධය M m 0 ලෙස හැඳින්වේ. මවුල ස්කන්ධය මවුලයකට කිලෝග්‍රෑම් වලින් ප්‍රකාශ වේ (kg/mol). එක් පරමාණුවකින් අණු සමන්විත වන ද්‍රව්‍ය සඳහා, පරමාණුක ස්කන්ධය යන යෙදුම බොහෝ විට භාවිතා වේ. කාබන් සමස්ථානික 12 C (ස්කන්ධ සංඛ්යාව 12 සමඟ) පරමාණුවක ස්කන්ධයෙන් 1/12 පරමාණු සහ අණු ස්කන්ධයේ ඒකකයක් ලෙස ගනු ලැබේ. මෙම ඒකකය පරමාණුක ස්කන්ධ ඒකකය (a.m.u.): 1 a.m. e.m. = 1.66 10-27 kg. මෙම අගය ප්‍රෝටෝනයක හෝ නියුට්‍රෝනයක ස්කන්ධය සමඟ පාහේ සමපාත වේ. දී ඇති ද්‍රව්‍යයක පරමාණුවක හෝ අණුවක ස්කන්ධය කාබන් පරමාණු 12 C ස්කන්ධයෙන් 1/12 ට අනුපාතය සාපේක්ෂ ස්කන්ධය ලෙස හැඳින්වේ.

අණුක චාලක න්‍යාය අණුක චාලක න්‍යාය මගින් සලකනු ලබන සරලම ආකෘතිය පරමාදර්ශී වායු ආකෘතියයි: 1. පරමාදර්ශී වායු චාලක ආකෘතියේ, අණු 1. ප්‍රත්‍යාස්ථ ඝට්ටන වලදී පමණක් එකිනෙකා හා බිත්ති සමඟ අන්තර්ක්‍රියා කරන පරමාදර්ශී ප්‍රත්‍යාස්ථ බෝල ලෙස සැලකේ. 2. සියලුම අණු වල සම්පූර්ණ පරිමාව කුඩා යැයි උපකල්පනය කෙරේ 2. වායුව අඩංගු භාජනයේ පරිමාව සමග. පරමාදර්ශී වායු ආකෘතිය පුළුල් පරාසයක පීඩන සහ උෂ්ණත්වවලදී නියම වායුවල හැසිරීම හොඳින් විස්තර කරයි. අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ කාර්යය වන්නේ අන්වීක්ෂීය (ස්කන්ධය, අන්වීක්ෂීය වේගය, අණු වල චාලක ශක්තිය) සහ සාර්ව පරාමිතීන් (පීඩනය, පරිමාව, සාර්ව උෂ්ණත්ව පරාමිතීන්) අතර සම්බන්ධතාවයක් ඇති කිරීමයි.

අණුක චාලක න්‍යාය බිත්ති සහිත අණු සහ අණු අතර එක් එක් ඝට්ටනයක ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, අණු වල ප්‍රවේග විශාලත්වයෙන් සහ දිශාවෙන් වෙනස් විය හැක; අනුප්‍රාප්තික ඝට්ටන අතර කාල පරතරයන් මත, අණු ඒකාකාරව හා සෘජුකෝණාශ්‍රය ලෙස චලනය වේ. පරමාදර්ශී වායු ආකෘතියේ දී, සියලු ගැටීම් සිදුවන්නේ ප්‍රත්‍යාස්ථ බලපෑමේ නියමයන්ට අනුව බව උපකල්පනය කෙරේ, එනම් ඒවා නිව්ටෝනියානු යාන්ත්‍ර විද්‍යාවේ නීතිවලට අවනත වේ. පරිපූර්ණ වායු ආකෘතිය භාවිතා කරමින්, අපි යාත්රා බිත්තියේ වායු පීඩනය ගණනය කරමු. යාත්‍රා බිත්තිය සමඟ අණුවක් අන්තර්ක්‍රියා කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී, නිව්ටන්ගේ තුන්වන නියමයට කීකරු වන බලවේග ඔවුන් අතර පැන නගී. එහි ප්රතිඵලයක් වශයෙන්, බිත්තියට ලම්බකව, අණුවේ ප්රවේගයේ ප්රක්ෂේපණය υx එහි ලකුණ ප්රතිවිරුද්ධ ලෙස වෙනස් වන අතර, බිත්තියට සමාන්තරව ප්රවේගයේ ප්රක්ෂේපණය υy නොවෙනස්ව පවතී (රූපය).

අණුක චාලක න්‍යාය යාත්‍රාවක බිත්තිය මත වායුවක සාමාන්‍ය පීඩනය සඳහා සූත්‍රය ලියා ඇත්තේ මෙම සමීකරණය මගින් පරමාදර්ශී වායුවක පීඩනය p, අණුවේ ස්කන්ධය m 0, අණු සාන්ද්‍රණය, n, අණු වල පරිවර්තන චලිතයේ ප්රවේගයේ චතුරස්රයේ සාමාන්ය අගය සහ සාමාන්ය චාලක ශක්තිය. වායුවල අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සමීකරණය මෙයයි.මේ අනුව වායු පීඩනය ඒකක පරිමාවක අඩංගු අණුවල පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තියෙන් තුනෙන් දෙකකට සමාන වේ.

අණුක-චලක සිද්ධාන්තය වායු MCT හි මූලික සමීකරණයට n අණු සාන්ද්‍රණයේ ගුණිතය සහ පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය ඇතුළත් වේ. මෙම අවස්ථාවේ දී, පීඩනය සාමාන්ය චාලක ශක්තියට සමානුපාතික වේ. ප්‍රශ්න පැනනගින්නේ: නියත පරිමාවක භාජනයක අණු වල චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය පර්යේෂණාත්මකව වෙනස් කරන්නේ කෙසේද? සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය වෙනස් කිරීම සඳහා වෙනස් කළ යුතු භෞතික ප්‍රමාණය කුමක්ද? අත්දැකීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ උෂ්ණත්වය එවැනි ප්රමාණයකි.

අණුක චාලක න්‍යාය උෂ්ණත්වය උෂ්ණත්වය පිළිබඳ සංකල්පය තාප සමතුලිතතා සංකල්පයට සමීපව සම්බන්ධ වේ. එකිනෙකා සමඟ ස්පර්ශ වන ශරීර ශක්තිය හුවමාරු කර ගත හැකිය. තාප ස්පර්ශයේදී එක් ශරීරයකින් තවත් ශරීරයකට මාරු වන ශක්තිය තාප ප්‍රමාණය ලෙස හැඳින්වේ Q. තාප සමතුලිතතාවය යනු එක් ශරීරයකින් තවත් ශරීරයකට තාප හුවමාරුවක් නොමැති තාප ස්පර්ශක ශරීර පද්ධතියක සහ සියලුම සාර්ව පරාමිතීන් වේ. සිරුරු වල නොවෙනස්ව පවතී. උෂ්ණත්වය යනු තාප සමතුලිතතාවයේ සියලුම ශරීරවල උෂ්ණත්වය සඳහා සමාන වන භෞතික පරාමිතියකි. උෂ්ණත්වය පිළිබඳ සංකල්පය හඳුන්වාදීමේ හැකියාව අත්දැකීමෙන් අනුගමනය කරන අතර එය තාප ගති විද්‍යාවේ ශුන්‍ය නියමය ලෙස හැඳින්වේ.

අණුක-චාලක න්යාය උෂ්ණත්වය උෂ්ණත්වය මැනීම සඳහා, භෞතික උපකරණ භාවිතා කරනු ලැබේ - උෂ්ණත්වමාන, යම් භෞතික පරාමිතියක වෙනසක් මගින් උෂ්ණත්ව අගය විනිශ්චය කරනු ලැබේ. උෂ්ණත්වමානයක් නිර්මාණය කිරීම සඳහා, තාපමිතික ද්රව්යයක් (උදාහරණයක් ලෙස, රසදිය, මධ්යසාර) සහ ද්රව්යයේ ගුණය (උදාහරණයක් ලෙස, රසදිය හෝ මධ්යසාර තීරුවේ දිග) සංලක්ෂිත තාපමිතික ප්රමාණය තෝරා ගැනීම අවශ්ය වේ. උෂ්ණත්වමානවල විවිධ මෝස්තර ද්රව්යයක විවිධ භෞතික ගුණාංග භාවිතා කරයි (උදාහරණයක් ලෙස, ඝන ද්රව්යවල රේඛීය මානයන්හි වෙනසක් හෝ රත් වූ විට සන්නායකවල විද්යුත් ප්රතිරෝධයේ වෙනසක්). උෂ්ණත්වමාන ක්රමාංකනය කළ යුතුය.

අණුක චාලක න්‍යාය භෞතික විද්‍යාවේ විශේෂ ස්ථානයක් වන්නේ වායු උෂ්ණත්වමාන (පය.), එහි තාපමිතික ද්‍රව්‍යය නියත පරිමාවක (V = const) භාජනයක දුර්ලභ වායුවක් (හීලියම්, වාතය) වන අතර තාපමිතික ප්‍රමාණය වේ. වායු පීඩනය p. අත්දැකීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ වායු පීඩනය (V = const දී) උෂ්ණත්වය ඉහළ යාමත් සමඟ වැඩි වන අතර එය සෙල්සියස් වලින් මනිනු ලැබේ.

අණුක චාලක න්‍යාය නියත පරිමා වායු උෂ්ණත්වමානයක් ක්‍රමාංකනය කිරීම සඳහා, ඔබට උෂ්ණත්ව දෙකක පීඩනය මැනිය හැකිය (උදාහරණයක් ලෙස, 0 °C සහ 100 °C), ප්‍රස්ථාරයක p 0 සහ p 100 ලක්ෂ්‍ය සටහන් කර සරල රේඛාවක් අඳින්න. ඔවුන් අතර (රූපය). මෙසේ ලබාගත් ක්‍රමාංකන වක්‍රය භාවිතයෙන් අනෙකුත් පීඩනවලට අනුරූප උෂ්ණත්වය තීරණය කළ හැක. ප්‍රස්ථාරය අඩු පීඩන ප්‍රදේශයට විකාශනය කිරීමෙන්, වායු පීඩනය ශුන්‍යයට සමාන වන යම් "උපකල්පිත" උෂ්ණත්වයක් තීරණය කිරීම සඳහා ප්‍රස්ථාරය අඩු පීඩන ප්‍රදේශයට නිස්සාරණය කළ හැකිය. අත්දැකීම්වලින් පෙනී යන්නේ මෙම උෂ්ණත්වය -273.15 ° C ට සමාන වන අතර වායුවේ ගුණ මත රඳා නොපවතී. ප්‍රායෝගිකව, ඉතා අඩු උෂ්ණත්වවලදී සියලුම වායූන් ද්‍රව හෝ ඝණ තත්වයකට ගමන් කරන බැවින් සිසිලනය මගින් ශුන්‍ය පීඩනයක් සහිත තත්වයක වායුවක් ලබා ගත නොහැක.

අණුක චාලක සිද්ධාන්තය ඉංග්‍රීසි භෞතික විද්‍යාඥ ඩබ්ලිව්. කෙල්වින් (තොම්සන්) 1848 දී නව උෂ්ණත්ව පරිමාණයක් (කෙල්වින් පරිමාණය) තැනීම සඳහා ශුන්‍ය වායු පීඩන ලක්ෂ්‍යය භාවිතා කිරීමට යෝජනා කළේය. මෙම පරිමාණයේ දී, උෂ්ණත්ව ඒකකය සෙල්සියස් පරිමාණයට සමාන වේ, නමුත් ශුන්ය ලක්ෂ්යය මාරු කරනු ලැබේ: TK = TC + 273.15. SI පද්ධතියේ දී, Kelvin පරිමාණයේ උෂ්ණත්ව ඒකකය කෙල්වින් ලෙස හඳුන්වන අතර K අකුරින් දැක්වේ. උදාහරණයක් ලෙස, කෙල්වින් පරිමාණයෙන් කාමර උෂ්ණත්වය TC \u003d 20 ° C TK \u003d 293.15 K ට සමාන වේ.

අණුක චාලක සිද්ධාන්තය කෙල්වින් උෂ්ණත්ව පරිමාණය නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්ව පරිමාණය ලෙස හැඳින්වේ. එය භෞතික සිද්ධාන්ත ගොඩ නැගීම සඳහා වඩාත් පහසු උෂ්ණත්ව පරිමාණය බවට පත් වේ. කෙල්වින් පරිමාණය ස්ථාවර ලක්ෂ්‍ය දෙකකට ගැටගැසීමට අවශ්‍ය නැත - අයිස් ද්‍රවාංකය සහ සාමාන්‍ය වායුගෝලීය පීඩනයකදී ජලය තාපාංකය, සෙල්සියස් පරිමාණයේ සිරිතයි. උෂ්ණත්වයේ නිරපේක්ෂ ශුන්‍යය ලෙස හැඳින්වෙන ශුන්‍ය වායු පීඩනයේ ලක්ෂ්‍යයට අමතරව, උෂ්ණත්වයේ නිරපේක්ෂ ශුන්‍යය ලෙස තවත් එක් ස්ථාවර යොමු ලක්ෂ්‍යයක් ගැනීම ප්‍රමාණවත් වේ. කෙල්වින් පරිමාණයේ දී, ජල ත්‍රිත්ව ලක්ෂ්‍යයේ (0.01 ° C) උෂ්ණත්වය එවැනි ලක්ෂ්‍යයක් ලෙස භාවිතා කරයි, එහි අදියර තුනම තාප සමතුලිතතාවයේ පවතී - අයිස්, ජලය සහ වාෂ්ප. කෙල්වින් පරිමාණයෙන්, ත්‍රිත්ව ලක්ෂ්‍යයේ උෂ්ණත්වය 273.16 K ලෙස උපකල්පනය කෙරේ.

අණුක චාලක න්‍යාය මේ අනුව, නියත පරිමා V සහිත භාජනයක දුර්ලභ වායුවක පීඩනය එහි නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට සෘජු සමානුපාතිකව වෙනස් වේ: p ~ T. T අනෙක් අතට, අත්දැකීමෙන් පෙන්නුම් කරන්නේ නියත පරිමාව V සහ උෂ්ණත්වය T සමඟ වායුව බවයි. ලබා දී ඇති භාජනයක ඇති ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය ν ප්‍රමාණයේ අනුපාතයට සෘජු සමානුපාතිකව පීඩනය වෙනස් වන අතර එහිදී භාජනයේ V පරිමාවට N යනු භාජනයේ ඇති අණු ගණනයි, NA යනු ඇවගාඩ්‍රෝ නියතයයි, n = N / V සාන්ද්‍රණයයි අණු (එනම්, යාත්රාවේ ඒකක පරිමාවකට අණු සංඛ්යාව).

අණුක චාලක න්‍යාය මෙම සමානුපාතික සම්බන්ධතා ඒකාබද්ධ කරමින්, අපට ලිවිය හැකිය: p = nk. T, මෙහි k යනු සියලු වායු සඳහා විශ්වීය වන නියත අගයකි. MKT හි නිර්මාතෘවරයෙකු වන ඔස්ට්‍රියානු භෞතික විද්‍යාඥ L. Boltzmann ට ගෞරවයක් වශයෙන් එය Boltzmann නියතය ලෙස හැඳින්වේ. Boltzmann නියතය මූලික භෞතික නියතයන්ගෙන් එකකි. SI හි එහි සංඛ්‍යාත්මක අගය: k = 1.38 10-23 J/K.

අණුක චාලක සිද්ධාන්තය p = nk අනුපාත සංසන්දනය කිරීම. MKT වායූන්ගේ මූලික සමීකරණය සමඟ T, ඔබට ලබා ගත හැක: වායු අණු වල අවුල් සහගත චලනයේ සාමාන්ය චාලක ශක්තිය නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට සෘජුව සමානුපාතික වේ. මේ අනුව උෂ්ණත්වය යනු අණු වල පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තියේ මිනුමක් වේ.අණුවක පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය එහි ස්කන්ධය මත රඳා නොපවතින බව සැලකිය යුතුය. ද්‍රවයක හෝ වායුවක අත්හිටුවන ලද බ්‍රව්නියානු අංශුවකට තනි තනි අණුවක සමාන සාමාන්‍ය චාලක ශක්තියක් ඇති අතර, එහි ස්කන්ධය බ්‍රව්නියානු අංශුවක ස්කන්ධයට වඩා විශාලත්වයේ බොහෝ අනුපිළිවෙලින් අඩුය.

අණුක චාලක න්‍යාය මෙම නිගමනය භාජනයේ විවිධ ස්කන්ධයන් ඇති රසායනිකව අන්තර්ක්‍රියා නොකරන වායූන්ගේ මිශ්‍රණයක් ඇති අවස්ථාවටද අදාළ වේ. සමතුලිත තත්වයකදී, විවිධ වායූන්ගේ අණු වලට තාප චලිතයේ එකම සාමාන්‍ය චාලක ශක්තීන් ඇති අතර එය තීරණය වන්නේ මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය අනුව පමණි. යාත්රාවේ බිත්ති මත ඇති වායු මිශ්රණයේ පීඩනය එක් එක් වායුවේ අර්ධ පීඩනවල එකතුව වනු ඇත: p = p 1 + p 2 + p 3 + ... = (n 1 + n 2 + n 3 + ...)කේ. T මෙම අනුපාතයෙහි, n 1, n 2, n 3, ... යනු මිශ්‍රණයේ විවිධ වායූන්ගේ අණු සාන්ද්‍රණය වේ. මෙම සම්බන්ධතාවය අණුක චාලක න්‍යායේ භාෂාවෙන් 19 වන සියවස ආරම්භයේදී පර්යේෂණාත්මකව ස්ථාපිත කරන ලද ඩෝල්ටන් නියමය ප්‍රකාශ කරයි: රසායනිකව අන්තර්ක්‍රියා නොකරන වායූන්ගේ ඩෝල්ටන් නියමයේ මිශ්‍රණයක පීඩනය ඒවායේ ආංශික පීඩනවල එකතුවට සමාන වේ.

අණුක චාලක න්‍යාය පරමාදර්ශී වායුවක තත්වය සමීකරණය p = nk. ටී වායුවේ සාර්ව පරාමිතීන් අතර සම්බන්ධතාවයක් ස්ථාපිත කරන වෙනත් ආකාරයකින් ලිවිය හැකිය - පරිමාව V, පීඩනය p, උෂ්ණත්වය T සහ ද්රව්යයේ ප්රමාණය ν = m / M. M - මෙම සම්බන්ධතාවය රාජ්යයේ පරිපූර්ණ වායු සමීකරණය ලෙස හැඳින්වේ. හෝ Clapeyron-Mendeleev පරමාදර්ශී වායු සමීකරණය - Avogadro නියත NA සහ Boltzmann නියත k හි ගුණිතය විශ්ව වායු නියතය ලෙස හැඳින්වෙන අතර එය R අකුරින් දැක්වේ. SI හි එහි සංඛ්‍යාත්මක අගය: R = k ∙NA = 8.31 J/mol·K.

අණුක චාලක සිද්ධාන්තය පරමාදර්ශී වායුවක තත්වයේ සමීකරණය - වායු උෂ්ණත්වය Tn = 273.15 K (0 ° C) සහ පීඩනය pn = 1 atm = 1.013 105 Pa නම්, එවිට ඔවුන් පවසන්නේ වායුව සාමාන්‍ය තත්ව යටතේ පවතින බවයි. . පරමාදර්ශී වායුවක් සඳහා රාජ්‍ය සමීකරණයෙන් පහත පරිදි, සාමාන්‍ය තත්ව යටතේ ඕනෑම වායුවක මවුලයක් V 0 \u003d 0.0224 m 3 / mol \u003d 22.4 dm 3 / mol එකම පරිමාවක් ගනී. මෙම ප්‍රකාශය ඇවගාඩ්‍රෝගේ නියමය ලෙස හැඳින්වේ.

අණුක-චාලක සිද්ධාන්තය අයිසොප්‍රොසෙස් වායුවට විවිධ තාප ක්‍රියාවලීන් සඳහා සහභාගී විය හැකි අතර, එහි තත්වය (p, V සහ T) විස්තර කරන සියලුම පරාමිතීන් වෙනස් විය හැකිය. ක්‍රියාවලිය ප්‍රමාණවත් තරම් සෙමින් සිදුවේ නම්, ඕනෑම මොහොතක පද්ධතිය එහි සමතුලිතතා තත්ත්වයට සමීප වේ. එවැනි ක්රියාවලීන් අර්ධ-ස්ථිතික ලෙස හැඳින්වේ. අපට සාමාන්‍ය අර්ධ-ස්ථිතික කාල පරිමානයේ දී, මෙම ක්‍රියාවලීන් ඉතා සෙමින් ඉදිරියට යා නොහැක. නිදසුනක් ලෙස, තත්පරයකට සියගණනක් වාර ගණනක් සිදු වන ශබ්ද තරංගයක වායුව දුර්ලභත්වය සහ සම්පීඩනය අර්ධ ස්ථිතික ක්‍රියාවලියක් ලෙස සැලකිය හැකිය. අර්ධ-ස්ථිතික ක්‍රියාවලීන් යම් ප්‍රවාහයක් ලෙස (උදාහරණයක් ලෙස, p, V ඛණ්ඩාංකවල) ප්‍රාන්ත රූප සටහනක් මත නිරූපණය කළ හැකි අතර, එහි එක් එක් ලක්ෂ්‍යය සමතුලිත තත්වයක් නියෝජනය කරයි. වැදගත් වන්නේ එක් පරාමිතියක් (p, V හෝ T) නොවෙනස්ව පවතින ක්‍රියාවලි වේ. එවැනි ක්රියාවලීන් සමස්ථානික ලෙස හැඳින්වේ.

සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියක් (T = const) සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියක් යනු T නියත උෂ්ණත්වයකදී සිදුවන අර්ධ ස්ථිතික ක්‍රියාවලියකි. එය නියත උෂ්ණත්වයකදී T සහ T, නියත උෂ්ණත්වයකදී ν ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයේ නියත ප්‍රමාණයේ ප්‍රාන්තයේ පරමාදර්ශී වායු සමීකරණයෙන් පහත දැක්වේ. යාත්රාව, වායුවේ පීඩනය p හි ගුණිතය සහ එහි p පරිමාව V ස්ථිරව පැවතිය යුතුය: p. V = const

සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලිය (T = const) තලයේ (p, V), සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලීන් විවිධ උෂ්ණත්වවලදී T හි හයිපර්බෝලා p ~ 1 / V පවුලක් විසින් නිරූපණය කරනු ලැබේ, ඒවා සම තාප ලෙස හැඳින්වේ. සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියේ සමීකරණය ඉංග්‍රීසි භෞතික විද්‍යාඥ ආර්. බොයිල් (1662) සහ ස්වාධීනව ප්‍රංශ භෞතික විද්‍යාඥ ඊ. මාරියෝට් (1676) විසින් අත්හදා බැලීමෙන් ලබා ගන්නා ලදී.එබැවින් සමීකරණය බොයිල්-මැරියට් නියමය ලෙස හැඳින්වේ. T3 > T2 > T1

Isochoric ක්‍රියාවලිය (V = const) isochoric ක්‍රියාවලියක් යනු V නියත පරිමාවකින් වායුවක් අර්ධ-ස්ථිතික රත් කිරීමේ හෝ සිසිලන ක්‍රියාවලියක් වන අතර යාත්‍රාවේ ν ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණය නොවෙනස්ව පවතී. තත්වයේ පරමාදර්ශී වායු සමීකරණයෙන් පහත පරිදි, මෙම තත්වයන් යටතේ, වායු පීඩනය p එහි නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට සෘජු සමානුපාතිකව වෙනස් වේ: p ~ T හෝ = const

සමස්ථානික ක්‍රියාවලිය (V = const) තලයේ (p, T), V පරිමාවේ විවිධ අගයන් සඳහා ලබා දී ඇති පදාර්ථ ප්‍රමාණය ν සඳහා වන සමස්ථානික ක්‍රියාවලීන් isochores නම් සරල රේඛා පවුලක් මගින් නිරූපණය කෙරේ. පරිමාවේ විශාල අගයන් උෂ්ණත්ව අක්ෂයට සාපේක්ෂව කුඩා බෑවුමක් සහිත සමස්ථානික වලට අනුරූප වේ (රූපය). උෂ්ණත්වය මත වායු පීඩනය රඳා පැවැත්ම ප්රංශ භෞතික විද්යාඥ ජේ. චාල්ස් (1787) විසින් පර්යේෂණාත්මකව අධ්යයනය කරන ලදී. එබැවින්, සමස්ථානික ක්රියාවලියේ සමීකරණය චාල්ස්ගේ නියමය ලෙස හැඳින්වේ. V3 > V2 > V1

Isobaric ක්‍රියාවලිය (p = const) isobaric ක්‍රියාවලියක් යනු p නියත පීඩනයකදී සිදුවන අර්ධ ස්ථිතික ක්‍රියාවලියකි. නිශ්චිත නියත ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයක් සඳහා සමස්ථානික ක්‍රියාවලියේ සමීකරණයට ස්වරූපය ඇත: V 0 යනු 0 °C උෂ්ණත්වයකදී වායුවේ පරිමාවයි. සංගුණකය α සමාන වේ (1/273, 15) K- 1. එහි α වායුවල පරිමාමිතික ප්රසාරණයේ උෂ්ණත්ව සංගුණකය ලෙස හැඳින්වේ.

Isobaric ක්‍රියාවලිය (p = const) තලයේ (V, T), p පීඩනයේ විවිධ අගයන්හි සමස්ථානික ක්‍රියාවලීන් නිරූපණය කරනු ලබන්නේ isobars ලෙස හැඳින්වෙන සරල රේඛා පවුලක් (රූපය) විසිනි. ප්‍රංශ භෞතික විද්‍යාඥ J. Gay-Lussac (1862) විසින් නියත පීඩනයකදී වායු පරිමාවේ උෂ්ණත්වය මත යැපීම පර්යේෂණාත්මකව විමර්ශනය කරන ලදී. එබැවින්, සමස්ථානික ක්රියාවලියේ සමීකරණය Gay-Lussac නියමය ලෙස හැඳින්වේ. p3 > p2 > p1

Isoprocesses පර්යේෂණාත්මකව ස්ථාපිත කරන ලද Boyle නියමයන් -Mariotte, Charles සහ Gay-Lussac සොයා -Mariotte, Charles සහ Gay-Lussac වායූන් පිළිබඳ අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ පැහැදිලි කිරීම. ඒවා රාජ්‍යයේ පරමාදර්ශී වායු සමීකරණයේ ප්‍රතිඵලයකි.

තාප ගති විද්‍යාව තාප ගති විද්‍යාව යනු තාප සංසිද්ධි පිළිබඳ විද්‍යාවයි. ද්‍රව්‍යයක අණුක ව්‍යුහය පිළිබඳ අදහස් මත පදනම්ව නිගමනවලට එළඹෙන අණුක චාලක න්‍යායට ප්‍රතිවිරුද්ධව, තාප ගති විද්‍යාව තාප ක්‍රියාවලීන්ගේ සාමාන්‍ය නීති සහ සාර්ව පද්ධතිවල ගුණාංග වලින් ඉදිරියට යයි. තාප ගති විද්‍යාවේ නිගමන පදනම් වී ඇත්තේ පර්යේෂණාත්මක කරුණු සමූහයක් මත වන අතර පදාර්ථයේ අභ්‍යන්තර ව්‍යුහය පිළිබඳ අපගේ දැනුම මත රඳා නොපවතී, නමුත් අවස්ථා ගණනාවකදී තාප ගති විද්‍යාව එහි නිගමන නිදර්ශනය කිරීමට අණුක චාලක ආකෘති භාවිතා කරයි.

තාප ගති විද්‍යාව තාප ගති විද්‍යාව තාප ගතික සමතුලිතතාවයේ පවතින හුදකලා ශරීර පද්ධති ලෙස සලකයි. මෙයින් අදහස් කරන්නේ එවැනි පද්ධති තුළ නිරීක්ෂණය කරන ලද සියලුම මැක්රොස්කොපික් ක්රියාවලීන් නතර වී ඇති බවයි.

තාප ගති විද්‍යාව තාප ගතික පද්ධතියක් බාහිර බලපෑමකට නිරාවරණය වී ඇත්නම්, එය අවසානයේ වෙනත් සමතුලිත තත්ත්වයකට ගමන් කරයි. එවැනි සංක්‍රාන්තියක් තාප ගතික ක්‍රියාවලියක් ලෙස හැඳින්වේ. ක්‍රියාවලිය ප්‍රමාණවත් තරම් සෙමින් සිදුවේ නම් (සීමාව තුළ අසීමිත ලෙස මන්දගාමී වේ), එවිට පද්ධතිය සෑම මොහොතකම සමතුලිතතා තත්වයට සමීප වේ. සමතුලිතතා අනුපිළිවෙලකින් සමන්විත ක්‍රියාවලි අර්ධ ස්ථිතික ලෙස හැඳින්වේ.

තාප ගති විද්යාව. අභ්‍යන්තර ශක්තිය තාප ගති විද්‍යාවේ වැදගත්ම සංකල්පයක් වන්නේ ශරීරයේ අභ්‍යන්තර ශක්තියයි. සියලුම මැක්‍රොස්කොපික් සිරුරු තුළම ශක්තිය ඇත. MKT හි දෘෂ්ටි කෝණයෙන්, ද්‍රව්‍යයක අභ්‍යන්තර ශක්තිය යනු සියලුම පරමාණු සහ අණු වල චාලක ශක්තියේ එකතුව සහ ඒවායේ අන්තර් ක්‍රියාකාරිත්වයේ විභව ශක්තියයි. විශේෂයෙන්ම, පරමාදර්ශී වායුවක අභ්‍යන්තර ශක්තිය අඛණ්ඩ සහ අහඹු තාප චලිතයේ ඇති සියලුම වායු අංශුවල චාලක ශක්තීන්ගේ එකතුවට සමාන වේ. බොහෝ අත්හදා බැලීම් මගින් තහවුරු කරන ලද ජූල්ගේ නියමය මෙයින් පහත දැක්වේ: පරිපූර්ණ වායුවක අභ්‍යන්තර ශක්තිය රඳා පවතින්නේ එහි උෂ්ණත්වය මත පමණක් වන අතර පරිමාව මත රඳා නොපවතී.

තාප ගති විද්යාව. MKT හි අභ්‍යන්තර ශක්තිය පරමාදර්ශී මොනොමික් වායුවක (හීලියම්, නියොන්, ආදිය) එක් මවුලයක අභ්‍යන්තර ශක්තිය සඳහා පහත ප්‍රකාශනයට මඟ පාදයි, එහි අණු පරිවර්තන චලිතය පමණක් සිදු කරයි: අණු වල අන්තර්ක්‍රියා විභව ශක්තියේ සිට ඒවා අතර ඇති දුර මත රඳා පවතී, සාමාන්‍යයෙන්, ශරීරයේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය U උෂ්ණත්වය T සමඟ රඳා පවතී, එය පරිමාව V මත ද රඳා පවතී: T U = U (T, V) මේ අනුව, U හි අභ්‍යන්තර ශක්තිය ශරීරය අද්විතීය ලෙස තීරණය වන්නේ ශරීරයේ තත්වය සංලක්ෂිත සාර්ව පරාමිතීන් මගිනි. එය ලබා දී ඇති තත්වය සාක්ෂාත් කර ගත් ආකාරය මත රඳා නොපවතී. අභ්‍යන්තර ශක්තිය රාජ්‍ය කාර්යයක් බව පැවසීම සිරිතකි.

තාප ගති විද්යාව. අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට ක්‍රම ශරීරයක් මත ක්‍රියා කරන බාහිර බලවේග ක්‍රියා කරන්නේ නම් (ධනාත්මක හෝ සෘණාත්මක) අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් විය හැක. උදාහරණයක් ලෙස, පිස්ටනයක් යටතේ සිලින්ඩරයක වායුවක් සම්පීඩිත නම්, බාහිර බලවේග වායුව මත යම් ධනාත්මක කාර්යයක් සිදු කරයි.

තාප ගති විද්යාව. අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීම සඳහා ක්රම ශරීරයේ අභ්යන්තර ශක්තිය, සිදු කරන ලද කාර්යයේ ප්රතිඵලයක් ලෙස පමණක් නොව, තාප හුවමාරුවක ප්රතිඵලයක් ලෙසද වෙනස් විය හැක. ශරීරවල තාප සම්බන්ධතා අතරතුර, ඔවුන්ගෙන් එක් අයෙකුගේ අභ්යන්තර ශක්තිය වැඩි විය හැකි අතර අනෙක අඩු විය හැක. මෙම අවස්ථාවේ දී, එක් ශරීරයකින් තවත් තාප ප්රවාහයක් ගැන කතා කරයි. ශරීරයට ලැබෙන තාප ප්‍රමාණය Q, තාප ප්‍රමාණය Q යනු තාප හුවමාරුවේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ශරීරයේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් වීමයි.

තාප ගති විද්යාව. අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට මාර්ග තාප ස්වරූපයෙන් එක් ශරීරයකින් තවත් ශක්තියක් මාරු කිරීම සිදු විය හැක්කේ ඒවා අතර උෂ්ණත්ව වෙනසක් තිබේ නම් පමණි. තාප ප්රවාහය සෑම විටම උණුසුම් ශරීරයක සිට සීතල වෙත යොමු කෙරේ. තාප ප්රමාණය Q යනු ශක්ති ප්රමාණයකි. SI හි, තාප ප්රමාණය මනිනු ලබන්නේ යාන්ත්රික වැඩ ඒකක - ජූල්ස් (J).

තාප ගති විද්යාව. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය තෝරාගත් තාප ගතික පද්ධතිය සහ අවට සිරුරු අතර ශක්තිය ගලායාම කොන්දේසි සහිතව නිරූපණය කෙරේ. Q > 0 හි අගය තාප ප්‍රවාහය Q > 0 තාප ගතික පද්ධතිය දෙසට යොමු කෙරේ නම්. පද්ධතිය අවට සිරුරු මත A > 0 ධනාත්මක කාර්යයක් සිදු කරන්නේ නම් අගය A > 0. පද්ධතිය අවට ශරීර සමඟ තාපය හුවමාරු කර වැඩ කරන්නේ නම් (ධනාත්මක හෝ ඍණාත්මක), එවිට පද්ධතියේ තත්වය වෙනස් වේ, පද්ධතියේ තත්වය වෙනස් වේ, එනම් එහි සාර්ව පරාමිතීන් (උෂ්ණත්වය, පීඩනය, පරිමාව) වෙනස් වේ.

තාප ගති විද්යාව. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය U අභ්‍යන්තර ශක්තිය පද්ධතියේ තත්වය සංලක්ෂිත සාර්ව පරාමිතීන් මගින් අද්විතීය ලෙස තීරණය කර ඇති බැවින්, තාප හුවමාරුව සහ ක්‍රියාකාරිත්වයේ ක්‍රියාවලීන් ΔU පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනසක් සමඟ ඇති බව අනුගමනය කරයි.

තාප ගති විද්යාව. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය තාප ගතික පද්ධතියක් සඳහා බලශක්ති සංරක්ෂණය සහ පරිවර්තනය පිළිබඳ නීතිය සාමාන්‍යකරණය කිරීමකි. එය පහත පරිදි සකස් කර ඇත: හුදකලා නොවන තාප ගතික පද්ධතියක අභ්‍යන්තර ශක්තියේ ΔU වෙනස් කිරීම, පද්ධතියට මාරු කරන තාප Q ප්‍රමාණය සහ බාහිර සිරුරු මත පද්ධතිය විසින් සිදු කරන ලද A කාර්යය අතර වෙනසට සමාන වේ. ΔU = Q - A තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය ප්‍රකාශ කරන සම්බන්ධතාවය බොහෝ විට වෙනත් ආකාරයකින් ලියා ඇත: Q = ΔU + A පද්ධතියට ලැබෙන තාප ප්‍රමාණය එහි අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට සහ බාහිර ශරීර මත වැඩ කිරීමට යයි.

තාප ගති විද්යාව. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය වායූන් තුළ ඇති සමස්ථානික ක්‍රියාවලියට තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය යොදමු. සමස්ථානික ක්‍රියාවලියකදී (V = const), වායුව කිසිදු කාර්යයක් නොකරයි, A = 0. එබැවින්, Q = ΔU = U (T 2) - U (T 1). මෙහි U (T 1) සහ U (T 2) යනු ආරම්භක සහ අවසාන අවස්ථාවන්හි වායුවේ අභ්‍යන්තර ශක්තීන් වේ. පරිපූර්ණ වායුවක අභ්යන්තර ශක්තිය රඳා පවතින්නේ උෂ්ණත්වය මත පමණි (ජූල්ගේ නියමය). සමස්ථානික උණුසුම අතරතුර, වායුව (Q > 0) මගින් තාපය අවශෝෂණය කර එහි අභ්යන්තර ශක්තිය වැඩි වේ. සිසිලනය අතරතුර, තාපය බාහිර ශරීර වෙත ලබා දෙනු ලැබේ (Q 0 - තාපය වායුව මගින් අවශෝෂණය කර ගන්නා අතර වායුව ධනාත්මක ක්‍රියා කරයි. සමස්ථානික සම්පීඩනය සමඟ Q

තාප එන්ජින්. තාප ගතික චක්‍ර. කානට් චක්‍රය තාප එන්ජිමක් යනු ලැබුණු තාප ප්‍රමාණය යාන්ත්‍රික වැඩ බවට පරිවර්තනය කිරීමේ හැකියාව ඇති උපකරණයකි. තාප එන්ජින්වල යාන්ත්රික වැඩ යම් ද්රව්යයක් ප්රසාරණය කිරීමේ ක්රියාවලියේදී සිදු කරනු ලබන අතර, එය ක්රියාකාරී තරලය ලෙස හැඳින්වේ. වැඩ කරන තරලයක් ලෙස, වායුමය ද්රව්ය (ගෑසොලින් වාෂ්ප, වාතය, ජල වාෂ්ප) සාමාන්යයෙන් භාවිතා වේ. වැඩ කරන ශරීරය අභ්යන්තර ශක්තියේ විශාල සැපයුමක් ඇති ශරීර සමඟ තාප හුවමාරු ක්රියාවලියේදී තාප ශක්තිය ලබා ගනී (හෝ ලබා දෙයි). මෙම ශරීර තාප සංචිත ලෙස හැඳින්වේ. ඇත්ත වශයෙන්ම පවතින තාප එන්ජින් (වාෂ්ප එන්ජින්, අභ්යන්තර දහන එන්ජින්, ආදිය) චක්රීයව ක්රියා කරයි. තාප හුවමාරුව සහ ලැබුණු තාප ප්‍රමාණය වැඩ බවට පරිවර්තනය කිරීමේ ක්‍රියාවලිය වරින් වර පුනරාවර්තනය වේ. මෙය සිදු කිරීම සඳහා, වැඩ කරන තරලය චක්රලේඛ ක්රියාවලියක් හෝ තාපගතික චක්රයක් සිදු කළ යුතු අතර, ආරම්භක තත්වය කලින් කලට ප්රතිෂ්ඨාපනය වේ.

තාප එන්ජින්. තාප ගතික චක්‍ර. Carnot cycle සියලුම චක්‍රලේඛ ක්‍රියාවලීන්හි පොදු ලක්ෂණයක් වන්නේ, එක් තාප සංචිතයක් සමඟ පමණක් වැඩ කරන තරල තාප ස්පර්ශයට ගෙන ඒමෙන් ඒවා සිදු කළ නොහැකි වීමයි. ඔවුන්ට අවම වශයෙන් දෙකක් අවශ්ය වේ. වැඩි උෂ්ණත්වයක් සහිත තාප සංචිතයක් තාපකයක් ලෙසද, අඩු උෂ්ණත්වයක් සහිත තාප සංචිතයක් ශීතකරණයක් ලෙසද හැඳින්වේ. වෘත්තාකාර ක්‍රියාවලියක් සිදු කරමින්, ක්‍රියාකාරී තරලය තාපකයෙන් නිශ්චිත තාප ප්‍රමාණයක් ලබා ගනී Q 1 > 0 සහ සිසිලනකාරකයට Q 2 තාප ප්‍රමාණය ලබා දෙයි.

තාප එන්ජින්. තාප ගතික චක්‍ර. කානට් චක්‍රය චක්‍රයකට ක්‍රියා කරන තරලය මඟින් සිදු කරන කාර්යය A චක්‍රයකට ලැබෙන තාප ප්‍රමාණයට සමාන වේ. කාර්යය A හි අනුපාතය Q 1 හීටරයෙන් එක් චක්‍රයකට ක්‍රියාකාරී තරලය මඟින් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණයට Q 1 අනුපාතය කාර්යක්ෂමතාව ලෙස හැඳින්වේ. තාප එන්ජිමේ η:

තාප එන්ජින්. තාප ගතික චක්‍ර. Carnot චක්‍රය කාර්යක්ෂමතාවයේ සංගුණකය පෙන්නුම් කරන්නේ "උණුසුම්" තාප සංචිතයෙන් වැඩ කරන තරලයෙන් ලැබෙන තාප ශක්තියෙන් කුමන කොටස ප්‍රයෝජනවත් කාර්යයක් බවට පත් වී ඇත්ද යන්නයි. ඉතිරිය (1 - η) "නිෂ්ඵල ලෙස" ශීතකරණයට මාරු කරන ලදී. (1 - η) තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාව සෑම විටම එකකට වඩා අඩුය (η 0, A > 0, Q 2 T 2

තාප එන්ජින්. තාප ගතික චක්‍ර. කානට් චක්‍රය 1824 දී ප්‍රංශ ඉංජිනේරු S. Carnot විසින් තාප ක්‍රියාවලි පිළිබඳ න්‍යාය වර්ධනය කිරීමේදී වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන ලද සමෝෂ්ණ තාප දෙකක් සහ ඇඩියාබාට් දෙකකින් සමන්විත වෘත්තාකාර ක්‍රියාවලියක් ලෙස සැලකේ. එය Carnot චක්රය ලෙස හැඳින්වේ (රූපය 3. 11. 4).

තාප එන්ජින්. තාප ගතික චක්‍ර. කානට් චක්‍රය කාර්නොට් චක්‍රය සිදු කරනු ලබන්නේ පිස්ටනය යට සිලින්ඩරයේ ඇති වායුව මගිනි. සමෝෂ්ණ කොටසෙහි (1-2), වායුව T 1 උෂ්ණත්වයක් සහිත උණුසුම් තාප සංචිතයක් (තාපකයක්) සමඟ තාප ස්පර්ශයට ගෙන එනු ලැබේ. වායුව A 12 ක්‍රියා කරමින්, යම් තාප ප්‍රමාණයකින් Q 1 = ක්‍රියා කරන අතරම, සම තාපයෙන් ප්‍රසාරණය වේ. A 12 වායුව වෙත සපයා ඇත.තවදුරටත් adiabatic කොටසෙහි (2-3), වායුව adiabatic shell එකක තැන්පත් කර ඇති අතර තාප හුවමාරුව නොමැති විට දිගටම ප්‍රසාරණය වේ. මෙම කොටසෙහි, වායුව කාර්යය ඉටු කරයි A 23 > 0. adiabatic ප්රසාරණය අතරතුර, වායු උෂ්ණත්වය T 2 අගයට පහත වැටේ. ඊළඟ සමෝෂ්ණ කොටසෙහි (3-4), වායුව සීතල තාප සංචිතයක් සමඟ තාප ස්පර්ශයට ගෙන එනු ලැබේ. (ශීතකරණය) T 2 උෂ්ණත්වයකදී

තාප ක්රියාවලීන්ගේ ආපසු හැරවිය නොහැකි වීම. තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය - තාප ක්‍රියාවලි සඳහා බලශක්ති සංරක්ෂණ නියමය - පද්ධතියට ලැබෙන තාප Q ප්‍රමාණය, එහි අභ්‍යන්තර ශක්තියේ ΔU වෙනස සහ බාහිර ශරීර මත සිදු කරන ලද A කාර්යය අතර සම්බන්ධතාවයක් ඇති කරයි: Q = ΔU + A මෙම නීතියට අනුව ශක්තිය නිර්මාණය කිරීමට හෝ විනාශ කිරීමට නොහැකිය. එය එක් පද්ධතියකින් තවත් පද්ධතියකට මාරු වන අතර එක් ආකාරයක සිට තවත් ආකාරයකට පරිවර්තනය වේ. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය උල්ලංඝනය කරන ක්‍රියාවලි කිසිදා නිරීක්ෂණය වී නොමැත. අත්තික්කා මත. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය මගින් තහනම් කරන ලද නිරූපිත උපාංග චක්‍රීයව ක්‍රියාත්මක වන තාප එන්ජින් තාපගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය මගින් තහනම් කර ඇත: 1 - 1 වන ආකාරයේ සදාකාලික චලන යන්ත්‍රය, පිටතින් ශක්තිය පරිභෝජනය නොකර වැඩ කිරීම; 2 - කාර්යක්ෂමතාව සහිත තාප එන්ජිම η > 1

තාප ක්රියාවලීන්ගේ ආපසු හැරවිය නොහැකි වීම. තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය තාප ගතික ක්‍රියාවලීන්ගේ දිශාව තහවුරු නොකරයි.තාප ගතික ක්‍රියාවලි වල පළමු නියමය. කෙසේ වෙතත්, අත්දැකීම් පෙන්නුම් කරන පරිදි, බොහෝ තාප ක්රියාවලීන් ඉදිරියට යා හැක්කේ එක් දිශාවකට පමණි. එවැනි ක්රියාවලීන් ආපසු හැරවිය නොහැකි ලෙස හැඳින්වේ. නිදසුනක් වශයෙන්, විවිධ උෂ්ණත්වයන් සහිත ශරීර දෙකක තාප සම්බන්ධතා අතරතුර, තාප ප්රවාහය සෑම විටම උණුසුම් ශරීරයකින් සීතල වෙත යොමු කෙරේ. අඩු උෂ්ණත්වයක් සහිත ශරීරයකින් ඉහළ උෂ්ණත්වයක් සහිත ශරීරයකට තාප හුවමාරුව ස්වයංසිද්ධ ක්රියාවලියක් කිසි විටෙකත් නිරීක්ෂණය නොකෙරේ. එබැවින්, සීමිත උෂ්ණත්ව වෙනසකදී තාප හුවමාරු ක්රියාවලිය ආපසු හැරවිය නොහැකි ය. ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලීන් යනු පද්ධතියක් සමතුලිත තත්වයක සිට තවත් සමතුලිත තත්වයකට සංක්‍රමණය වීමේ ක්‍රියාවලීන් වන අතර, එය අතරමැදි සමතුලිතතා තත්වවල එකම අනුක්‍රමය හරහා ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට සිදු කළ හැකිය. මෙම අවස්ථාවෙහිදී, පද්ධතියම සහ අවට සිරුරු ඔවුන්ගේ මුල් තත්වයට පැමිණේ. පද්ධතිය සැමවිටම සමතුලිත තත්වයක පවතින ක්‍රියාවලි අර්ධ ස්ථිතික ලෙස හැඳින්වේ. සියලුම අර්ධ-ස්ථිතික ක්‍රියාවලීන් ආපසු හැරවිය හැකිය. සියලුම ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලි අර්ධ ස්ථිතික වේ.

තාප ක්රියාවලීන්ගේ ආපසු හැරවිය නොහැකි වීම. තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය. ඝර්ෂණය පැවතීම, වායූන් සහ ද්‍රවවල විසරණ ක්‍රියාවලීන්, ආරම්භක පීඩන වෙනස හමුවේ වායු මිශ්‍ර කිරීමේ ක්‍රියාවලීන් යනාදිය නිසා යාන්ත්‍රික වැඩ ශරීරයේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය බවට පරිවර්තනය කිරීමේ ක්‍රියාවලීන් ආපසු හැරවිය නොහැක. සියලුම සැබෑ ක්‍රියාවලීන් ආපසු හැරවිය නොහැකි නමුත් ඒවා ඔබ ක්‍රියාවලි වලට කැමති තරම් ආසන්නව ආපසු හැරවිය හැකි ප්‍රවේශ විය හැක. ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ක්‍රියාවලි යනු සැබෑ ක්‍රියාවලීන්ගේ පරමාදර්ශයයි. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයට ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්‍රියාවලීන්ගෙන් වෙන්කර හඳුනාගත නොහැක. එය හුදෙක් තාප ගතික ක්රියාවලියෙන් යම් ශක්ති සමතුලිතතාවයක් අවශ්ය වන අතර එවැනි ක්රියාවලියක් කළ හැකිද නැද්ද යන්න ගැන කිසිවක් නොකියයි.

තාප ක්රියාවලීන්ගේ ආපසු හැරවිය නොහැකි වීම. තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය. ස්වයංසිද්ධව සිදුවන ක්‍රියාවලීන්ගේ දිශාව තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය ස්ථාපිත කරයි. එය තාප ගති විද්‍යාවේ ඇතැම් වර්ගවල තාප ගතික ක්‍රියාවලීන් තහනම් කිරීමක් ලෙස සකස් කළ හැක. ඉංග්‍රීසි භෞතික විද්‍යාඥ ඩබ්ලිව්. කෙල්වින් 1851 දී දෙවන නියමයේ පහත සූත්‍රගත කිරීම ලබා දුන්නේය: දෙවන නියමය චක්‍රීයව ක්‍රියාත්මක වන තාප එන්ජිමක ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක, එහි ප්‍රතිඵලය වනුයේ මුළු තාප ප්‍රමාණයම යාන්ත්‍රික ක්‍රියාවක් බවට පරිවර්තනය වීමයි. තනි තාප සංචිතයකින් ලැබුණි.

තාප ක්රියාවලීන්ගේ ආපසු හැරවිය නොහැකි වීම. තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය. ජර්මානු භෞතික විද්‍යාඥ ආර්. ක්ලවුසියස් තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ වෙනස් සූත්‍රගත කිරීමක් ලබා දුන්නේය: ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක්කකි, එහි එකම ප්‍රතිඵලය වනුයේ අඩු උෂ්ණත්වයක් ඇති ශරීරයකින් ඉහළ උෂ්ණත්වයක් ඇති ශරීරයකට තාප හුවමාරුව මගින් ශක්තිය මාරු කිරීමයි. . අත්තික්කා මත. දෙවන නියමයෙන් තහනම් කර ඇති නමුත් තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයෙන් තහනම් නොවන ක්‍රියාවලි නිරූපණය කෙරේ. මෙම ක්‍රියාවලි තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ සූත්‍ර දෙකකට අනුරූප වේ. 1 - දෙවන වර්ගයේ සදාකාලික චලන යන්ත්රය; 2 - සීතල ශරීරයක සිට උණුසුම් එකකට තාපය ස්වයංසිද්ධව මාරු කිරීම (පරමාදර්ශී ශීතකරණය)

මාතෘකාව 8. සංසිද්ධි තාප ගති විද්යාව

තාප ගති විද්යාවඅණු වල තාප චලිතය හේතුවෙන් ශක්ති පරිවර්තනයේ ප්‍රමාණාත්මක රටා අධ්‍යයනය කරයි. තාප ගති විද්‍යාව පදනම් වී ඇත්තේ මූලික නීති දෙකක් මත වන අතර ඒවා මානව ක්‍රියාකාරකම් පිළිබඳ සියවස් ගණනාවක් පැරණි අත්දැකීම් සාමාන්‍යකරණයක් වන අතර එය තාප ගති විද්‍යාවේ මූලධර්ම ලෙස හැඳින්වේ. පළමු නීතිය බලශක්ති පරිවර්තන ක්රියාවලීන්හි ප්රමාණාත්මක හා ගුණාත්මක අංගයන් විස්තර කරයි; මෙම ක්‍රියාවලීන්ගේ දිශාව විනිශ්චය කිරීමට දෙවන නියමය අපට ඉඩ සලසයි.

තාප ගතික පද්ධතිය- සාර්ව ශරීරයක් (හෝ ශරීර සමූහයක්), එය තාපය වෙනත් වර්ගවල ශක්තියට සංක්‍රමණය වීමත් සමඟ ක්‍රියාවලීන් මගින් සංලක්ෂිත වේ. තාප ගතික පද්ධතියක උදාහරණයක් වන්නේ පිස්ටන් යටතේ සිලින්ඩරයක වසා ඇති වායුවකි.

තාප ගතික පද්ධතියක තත්වය පරාමිති තුනකින් අද්විතීය ලෙස තීරණය වේ: පීඩනය, උෂ්ණත්වය සහ පරිමාව, යනුවෙන් හඳුන්වනු ලැබේ රාජ්ය පරාමිතීන්.

සමතුලිත තත්ත්වයතාප ගතික පද්ධතිය (හෝ තාප ගතික සමතුලිතතා තත්ත්වය) යනු වෙනස් නොවන බාහිර තත්ව යටතේ අත්තනෝමතික ලෙස දිගු කාලයක් රාජ්‍ය පරාමිතීන් නොවෙනස්ව පවතින තත්වයකි. රාජ්ය ප්රස්ථාරයේ සමතුලිතතා තත්ත්වය තිතක් මගින් විස්තර කෙරේ.

කෙසේ වෙතත්, පරාමිතියේ එක් අගයකින් පද්ධතියේ තත්වය තීරණය කළ නොහැක, උදාහරණයක් ලෙස: අසමාන ලෙස රත් වූ ශරීරයක් එක් උෂ්ණත්ව අගයකින් තීරණය කළ නොහැක. පරාමිතියේ එක් විශේෂිත අගයකින් සංලක්ෂිත කළ නොහැකි පද්ධතියේ තත්වයන් සමතුලිත නොවේ. සමතුලිත නොවන තත්ත්වය- විවිධ ස්ථානවල තාප ගතික පරාමිතීන් වෙනස් වන තත්වයක්.

ස්ථාවර තත්ත්වයතාප ගතික පද්ධතිය - පද්ධතියේ රාජ්‍ය පරාමිතීන් නියමිත වේලාවට සහ පද්ධතියේ සියලුම කොටස්වල නියතව පවතින තත්වයකි.

තාප ගතික ක්රියාවලිය- පද්ධතියේ තත්වය වෙනස් කිරීම. සමතුලිත ක්‍රියාවලියක ග්‍රැෆික් නිරූපණයක් රාජ්‍ය රූප සටහනක් ලෙස හැඳින්වේ.

සමතුලිත ක්රියාවලියයනු සමතුලිතතාවල අඛණ්ඩ අනුපිළිවෙලකින් සමන්විත ක්රියාවලියකි. සමතුලිතතාවයේ පැවතිය හැක්කේ අසීමිත මන්දගාමී ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලියක් පමණි. මෙම අවශ්‍යතා සපුරාලන්නේ නැති ක්‍රියාවලි - සමතුලිත නොවේ. රූපමය වශයෙන්, සමතුලිත ක්‍රියාවලීන් පමණක් නිරූපණය කළ හැකිය - සමතුලිතතා අනුපිළිවෙලකින් සමන්විත ක්‍රියාවලි.

සියලුම සැබෑ ක්‍රියාවලීන් සමතුලිත නොවේ (ඒවා සීමිත වේගයකින් ඉදිරියට යයි), නමුත් සමහර අවස්ථාවල සැබෑ ක්‍රියාවලීන්ගේ සමතුලිතතාවය නොසලකා හැරිය හැක (ක්‍රියාවලිය මන්දගාමී වන තරමට එය සමතුලිතතාවයට සමීප වේ). පහත දැක්වෙන දේ තුළ, සලකා බලනු ලබන ක්රියාවලීන් සමතුලිතතාවය ලෙස සලකනු ලැබේ.

අභ්යන්තර ශක්තියතාප ගතික පද්ධතිය යනු එහි පරිවර්තන චලිතයේ සමස්ත ශක්තිය සහ බාහිර ක්ෂේත්‍රයක පද්ධතියේ විභව ශක්තිය අඩු කිරීමෙන් එහි ඇති සියලු වර්ගවල ශක්තියේ එකතුවයි. අභ්යන්තර ශක්තිය යටතේ යූතාප ගති විද්‍යාවේදී, පද්ධතිය සාදන අංශුවල තාප චලිතයේ ශක්තිය සහ ඒවායේ අන්‍යෝන්‍ය පිහිටුමේ විභව ශක්තිය අපි තේරුම් ගනිමු.

සදහා කදිම වායුවඅණු වල අන්තර්ක්‍රියා විභව ශක්තිය ශුන්‍ය යැයි උපකල්පනය කෙරේ. එබැවින්, පරමාදර්ශී වායුවක එක් මවුලයක අභ්‍යන්තර ශක්තිය:

පරමාදර්ශී වායුවක අභ්‍යන්තර ශක්තිය නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වයට සමානුපාතික වන බව සූත්‍රයෙන් (1) අපට පෙනේ.

අභ්‍යන්තර ශක්තියට පහත ගුණාංග ඇත:

- තාප සමතුලිතතා තත්වයකදී, පද්ධතියේ අංශු චලනය වන පරිදි ඒවායේ සම්පූර්ණ ශක්තිය සෑම විටම අභ්යන්තර ශක්තියට සමාන වේ;

- අභ්යන්තර ශක්තිය යනු ආකලන ප්රමාණයකි, i.e. ශරීර පද්ධතියක අභ්‍යන්තර ශක්තිය පද්ධතිය සාදන ශරීරවල අභ්‍යන්තර ශක්තීන්ගේ එකතුවට සමාන වේ;

- පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තිය එහි ප්‍රාන්තයේ තනි-වටිනා ශ්‍රිතයකි, i.e. පද්ධතියේ සෑම තත්වයකටම ඇත්තේ එක් ශක්ති අගයක් පමණි; මෙයින් අදහස් කරන්නේ එක් ප්‍රාන්තයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට සංක්‍රමණය වීමේදී අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් වීම සංක්‍රාන්ති මාර්ගය මත රඳා නොපවතින බවයි. සංක්‍රාන්ති මාර්ගය මත වෙනස් නොවන ප්‍රමාණයක් තාප ගති විද්‍යාවේදී හැඳින්වේ රාජ්ය කාර්යය:

DU=U 2 -U 1 ක්‍රියාවලියේ වර්ගය මත රඳා නොපවතී.

හෝ , U 2 සහ U 1 යනු 1 සහ 2 ප්‍රාන්තවල අභ්‍යන්තර ශක්තියේ අගයන් වේ. මෙහි dU යනු සම්පූර්ණ අවකලනයයි.

පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනසක් සිදු විය හැක්කේ:

- පද්ධතිය පිටතින් ලබා ගනී හෝ අවට ශරීරවලට යම් ආකාරයක ශක්තියක් ලබා දෙයි;

පද්ධතිය එය මත ක්‍රියා කරන බාහිර බලවේගයන්ට එරෙහිව ක්‍රියා කරයි.

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයශරීරවල තත්වය තීරණය කරන අත්‍යවශ්‍ය පරාමිතීන්ගෙන් එකක් වන උෂ්ණත්වය වන එම සාර්ව සංසිද්ධි සඳහා බලශක්ති සංරක්ෂණ නීතිය ප්‍රකාශ කරයි.

එහි තත්වය වෙනස් කිරීමේ ක්‍රියාවලියේදී පද්ධතියට සන්නිවේදනය වන තාපය එහි අභ්‍යන්තර ශක්තිය වෙනස් කිරීමට සහ බාහිර බලවේගයන්ට එරෙහිව වැඩ කිරීමට වැය වේ.

Q=DU +නමුත්(1)

බොහෝ විට සලකා බලනු ලබන ක්‍රියාවලිය මූලික ක්‍රියාවලීන් ගණනාවකට බිඳ දැමීම අවශ්‍ය වන අතර, ඒ සෑම එකක්ම පද්ධතියේ පරාමිතීන්හි ඉතා කුඩා වෙනසකට අනුරූප වේ. අපි මූලික ක්‍රියාවලිය සඳහා (1) සමීකරණය අවකල ආකාරයෙන් ලියන්නෙමු: dQ=dU+dA, (2)

කොහෙද dU- අභ්යන්තර ශක්තියේ කුඩා වෙනසක්; ඈ Q - මූලික තාප ප්රමාණය; ඈ A යනු මූලික කාර්යයකි.

සමීකරණ (1) සහ (2) පෙන්නුම් කරන්නේ ක්රියාවලිය චක්රලේඛය නම්, i.e. එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, පද්ධතිය එහි මුල් තත්වයට නැවත පැමිණේ DU= 0 සහ, එබැවින්, Q=A.චක්රලේඛ ක්රියාවලියක දී, පද්ධතියට ලැබෙන සියලු තාපය බාහිර වැඩ නිෂ්පාදනයට යයි.

අ U 1 \u003d U 2හා Q \u003d A,එවිට A = O.එහි තේරුම එයයි කිසිදු ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක, එහි එකම ප්‍රති result ලය වන්නේ වෙනත් ආයතනවල කිසිදු වෙනසක් නොමැතිව වැඩ නිෂ්පාදනය කිරීමයි.එම. නොහැකි ය perpetuum ජංගම(සදාකාලික චලන යන්ත්රය) පළමු වර්ගයේ.

ගෑස් ප්රසාරණය කිරීමේ ක්රියාවලිය සලකා බලන්න. චලනය කළ හැකි පිස්ටනයකින් වසා ඇති සිලින්ඩරාකාර භාජනයක් තුළ වායුවක් වසා දැමීමට ඉඩ දෙන්න (රූපය 39.1). අපි හිතමු වායුව ප්‍රසාරණය වෙනවා කියලා. ඔහු පිස්ටනය චලනය කර එය මත වැඩ කරනු ඇත. කුඩා විස්ථාපනයක් සමඟ dxගෑස් වැඩ කරයි dA= fdx,කොහෙද එෆ්වායුව පිස්ටනය මත ක්‍රියා කරන බලය වේ, ආර් -වායු පීඩනය තුලගමනේ ආරම්භය dxප්රතිඵලයක් වශයෙන්, dQ = pSdx = pdV,කොහෙද dv-ගෑස් පරිමාවේ කුඩා වෙනසක්. පරිමිත පරිමාවේ වෙනස්කම් සමඟ සිදු කරන ලද කාර්යය ඒකාබද්ධ කිරීම මගින් ගණනය කළ යුතුය. සම්පූර්ණ දිගු කිරීමේ කාර්යය: .

ප්‍රස්ථාරයේ (p, V), කාර්යය ඕඩිනේට් දෙකකින් සහ p (V) ශ්‍රිතයෙන් මායිම් කර ඇති රූපයේ ප්‍රදේශයට සමාන වේ (රූපය 39.2).

පද්ධතිය ප්‍රසාරණය මත වැඩ කරමින් එක් ප්‍රාන්තයක සිට තවත් ප්‍රාන්තයකට ගමන් කරයි, නමුත් වෙනස් ආකාර දෙකකින් I සහ II: p 1 (V) සහ p 2 (V):

A I යනු I වක්‍රයෙන් මායිම් කරන ලද රූපයේ ප්‍රදේශයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන වේ, A II යනු වක්‍රයෙන් සීමා වූ රූපයේ ප්‍රදේශය II: A I № A II.

ප්‍රකාශනය (4) සැලකිල්ලට ගනිමින්, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයේ සමීකරණය පහත පරිදි ලිවිය හැක.

dQ=dU+pdV.

ශරීර පද්ධතියක (ශරීරය) තාප ධාරිතාවතාප ප්රමාණයේ අනුපාතයට සමාන භෞතික ප්රමාණය ලෙස හැඳින්වේ dQ, ශරීර පද්ධතිය (ශරීරය) උණුසුම් කිරීම සඳහා වියදම් කළ යුතු, උෂ්ණත්වයේ වෙනසක් දක්වා dT,මෙම උණුසුම සංලක්ෂිත කිරීම: . [C]=J/K.

විශේෂිත තාපයද්රව්ය සමඟසමජාතීය ශරීරයක තාප ධාරිතාවේ අනුපාතයට සමාන අදිශ ප්‍රමාණයක් ලෙස හැඳින්වේ සිටඑහි බරට:

[c]= J/(kg.K)

molar තාප ධාරිතාවපද්ධතියේ තාප ධාරිතාවේ අනුපාතයට සංඛ්යාත්මකව සමාන භෞතික ප්රමාණය ලෙස හැඳින්වේ සිටඑහි අඩංගු n ද්‍රව්‍ය ප්‍රමාණයට: . \u003d J / (mol K)

නියත පරිමාවක් සහ නියත පීඩනයකදී molar තාප ධාරිතාවන් ඇත:

නියත පීඩනය සහ නියත පරිමාවේ තාප ධාරණාව සම්බන්ධ සමීකරණයට ස්වරූපය ඇත (Mayer සමීකරණය): C p - C V = R.

නිදහසේ අංශක සහ මේයර් සමීකරණය මත ශක්තිය බෙදා හැරීම සැලකිල්ලට ගනිමින්, අපි නිදහසේ අංශක වලට වඩා C p සහ C V තාප ධාරිතා බෙදා හැරීම ලබා ගනිමු: හා .

තාප ගතික ක්රියාවලීන් සලකා බැලීමේදී, සම්බන්ධතාවය භාවිතා කිරීම පහසුය: .

g හි අගය තීරණය වන්නේ අණුවේ නිදහසේ අංශක ගණන සහ ස්වභාවය අනුව ය.

වායුවල සමතුලිත සමස්ථානික සඳහා, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයේ සමීකරණයේ ස්වරූපය ඇත: .

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය (V=const):

මෙහි DT=T 2 –T 1 යනු අවසාන සහ ආරම්භක අවස්ථා අතර උෂ්ණත්ව වෙනසයි. මෙම අවස්ථාවේදී, කාර්යය සිදු නොවේ:

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය (p=const): .

සමස්ථානික ක්රියාවලියේ ප්රස්ථාරය රූප සටහන 41.1 හි දැක්වේ. සමස්ථානික ප්‍රසාරණයේ කාර්යය රූපයේ සෙවන ලද රූපයේ ප්‍රදේශයට සමාන වන අතර එහි අගය ඇත

.

මෙහිදී අපට Mayer සමීකරණය ව්‍යුත්පන්න කර විශ්ව වායු නියතයේ භෞතික අර්ථය සකස් කළ හැක.

.

සමස්ථානික ක්‍රියාවලියක් සඳහා (මෙන්ඩලීව්-ක්ලැපේරොන් සමීකරණය සැලකිල්ලට ගනිමින්) .

ඒක තමයි
,

(මේයර් සමීකරණය)

විශ්ව වායු නියතයනියත පීඩනයකදී ද්‍රව්‍යයක මවුල 1ක් K 1කින් රත් කිරීමට සිදු කළ යුතු කාර්යයට සංඛ්‍යාත්මකව සමාන වේ.

සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියක තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය (T=const): - සමෝෂ්ණ ක්රියාවලියකදී පද්ධතියට ලබා දෙන තාපය බාහිර බලවේගයන්ට එරෙහිව ක්රියා කරයි:

එබැවින්, සමෝෂ්ණ ක්රියාවලියක වැඩ කරන්න:

.

අභ්යන්තර ශක්තිය වෙනස් වීම dU=0, පද්ධතියේ තාප ධාරිතාව අනන්තයට සමාන වේ.

වායුව සමතාපව ප්‍රසාරණය වන්නේ නම් (V 2 >V 1), එවිට තාපය එයට සපයනු ලැබේ, එය ධනාත්මක කාර්යයක් සිදු කරයි, එය රූපයේ සෙවන ලද ප්‍රදේශයෙන් මනිනු ලැබේ. වායුව සම තාප ලෙස සම්පීඩිත නම් (V 2

adiabaticබාහිර පරිසරය සමඟ තාප හුවමාරුවකින් තොරව සිදුවන ක්රියාවලියක් ලෙස හැඳින්වේ: dQ=0, Q=0

ක්‍රියාවලිය ඇඩිබටික් වීමට නම්, පද්ධතිය තාප-අපාරගම්‍ය කොටසකින් අවට සිරුරු වලින් වෙන් කිරීම අවශ්‍ය වේ, නැතහොත් ක්‍රියාවලිය ඉතා වේගවත් විය යුතු අතර තාප හුවමාරුව ස්ථාපිත කිරීමට කාලය නොමැති තරම් වේගවත් විය යුතුය.

එබැවින්, adiabatic ක්‍රියාවලියක් සඳහා, රාජ්‍යයේ සමීකරණය වන්නේ: (1)

Mendeleev-Clapeyron සමීකරණයෙන්: T=pV/R.

; එම. (2)

Mendeleev-Clapeyron සමීකරණයෙන්: V=RT/p.

; (3)

සමීකරණ (1), (2) සහ (3) යනු අනුබද්ධ ක්‍රියාවලියේ සමීකරණ වන අතර ඒවා Poisson සමීකරණ ලෙස හැඳින්වේ.

ඇඩියබටික් සහ සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලි සංසන්දනය කරන විට, ඇඩියාබාත් සමෝෂ්ණත්වයට වඩා තදබල ලෙස ගමන් කරන බව පෙනේ: සම තාප සඳහා pV= const, adiabatic සඳහා , සහ g>1, එනම්, adiabatic ක්රියාවලිය තුළ පීඩනය වඩාත් දැඩි ලෙස රඳා පවතී.

අණුක චාලක දෘෂ්ටි කෝණයෙන් මෙම කරුණ පැහැදිලි කිරීම: වායුවේ පීඩනය ඇති වන්නේ නෞකාවේ බිත්ති මත අණු වල බලපෑම නිසාය. සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකදී, ඒකක ප්‍රදේශයකට ඒකක කාලයකට අණුක බලපෑම් ගණන වෙනස් වේ, නමුත් බලපෑම්වල සාමාන්‍ය බලය වෙනස් නොවේ. adiabatic ක්‍රියාවලියකදී, ඒකක කාලයකට සාමාන්‍ය බලපෑම් සංඛ්‍යාව සහ බලපෑම් වල සාමාන්‍ය බලය යන දෙකම වෙනස් වේ.

තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමය ස්වභාවධර්මයේ ක්‍රියාවලීන් සිදු විය හැකි දිශාව පිළිබඳ කිසිදු ඇඟවීමක් ලබා නොදේ. පළමු ආරම්භයේ දෘෂ්ටි කෝණයෙන්, බලශක්ති සංරක්ෂණය හා පරිවර්තනය පිළිබඳ නීතියට පටහැනි නොවන ඕනෑම සිතාගත හැකි ක්රියාවලියක් ස්වභාවයෙන්ම සාක්ෂාත් කරගත හැකිය. උදාහරණයක් ලෙස, උෂ්ණත්වය වෙනස් වන ශරීර දෙකක් තිබේ නම්, තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයට අනුව, අඩු උෂ්ණත්වයක් ඇති ශරීරයක සිට ඉහළ උෂ්ණත්වයක් සහිත ශරීරයකට තාපය මාරු කිරීම පරස්පර නොවේ. මෙම ක්‍රියාවලියේ පළමු මූලධර්මය මගින් පනවන ලද එකම සීමාව වන්නේ එක් ශරීරයකින් ලබා දෙන තාප ප්‍රමාණය දෙවැන්නෙන් ලැබෙන තාප ප්‍රමාණයට සමාන වීමයි.

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය යථාර්ථයේ සිදුවන ක්‍රියාවලීන්ගේ දිශාව විනිශ්චය කිරීමට හැකි වේ. පළමු නියමය සමඟ එක්ව, තාප ගතික සමතුලිතතා තත්වයක ශරීරවල විවිධ සාර්ව පරාමිතීන් අතර බොහෝ නිශ්චිත ප්‍රමාණාත්මක සම්බන්ධතා ඇති කර ගැනීමට ද එය හැකි වේ. ප්‍රංශ ඉංජිනේරු සහ භෞතික විද්‍යාඥ Sadi Carnot තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ නිර්මාතෘවරයා ලෙස සැලකේ. ඔහු තාපය වැඩ බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා කොන්දේසි අධ්යයනය කළේය.

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය සැකසීමට, තාප එන්ජිමක ක්‍රියාකාරිත්වය ක්‍රමානුකූලව සලකා බලමු. වැඩ කිරීමේ ක්රියාවලියේදී, එය බහු චක්රලේඛ ක්රියාවලියක් (චක්රය) සිදු කරයි.

චක්රලේඛ ක්රියාවලියයනු තාප ගතික ක්‍රියාවලි සමූහයකි, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස පද්ධතිය එහි මුල් තත්වයට පැමිණේ. රාජ්ය රූප සටහන් මත, චක්රලේඛ ක්රියාවලීන් සංවෘත රේඛා මගින් නිරූපණය කෙරේ.

අභ්‍යන්තර ශක්තියේ වෙනස 0: . චක්රලේඛ ක්රියාවලීන් සඳහා පළමු නියමය වන්නේ: .

සෘජු චක්රයපද්ධතිය ධනාත්මක වැඩ කරන චක්රලේඛ ක්රියාවලියක් ලෙස හැඳින්වේ . සෘජු චක්‍රයක් නිරූපණය කරන රූප සටහනේ සංවෘත වක්‍රයක් දක්ෂිණාවර්තව විස්තර කෙරේ. පද්ධතිය චක්රයකට ධනාත්මක කාර්යයක් සිදු කිරීම සඳහා, සම්පීඩනයට වඩා වැඩි පීඩනයකදී ප්රසාරණය වීම අවශ්ය වේ.

Q 1 ඉඩ දෙන්න - විස්තාරණය කිරීමේදී පද්ධතියට ලැබුණු තාප ප්රමාණය (රූපය 43.1); Q 2 - සම්පීඩනය අතරතුර පද්ධතිය අත්හැරියේය; U 1 යනු පළමු තත්වයේ පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියයි, U 2 යනු දෙවන තත්වයේ පද්ධතියේ අභ්‍යන්තර ශක්තියයි.

ප්රසාරණය වන විට, වැඩ කරන ද්රව්ය තාපකයෙන් තාප Q 1 ලබා ගන්නා අතර ධනාත්මක කාර්යය A 1 සිදු කරයි. තාප ගති විද්‍යාවේ පළමු නියමයට අනුව: Q 1 \u003d U 2 -U 1 + A 1.

සම්පීඩනය අතරතුර, වැඩ කරන ද්රව්යය මත වැඩ සිදු කරනු ලැබේ නමුත් 2 සහ ඒ සමඟම එය ශීතකරණයට තාප ප්‍රමාණය ලබා දෙයි Q 2: Q 2 \u003d U 1 -U 2 - A 2

ප්රතිඵලයක් ලෙස: Q 1 - Q 2 \u003d A 1 -A 2

මේ අනුව, තාප එන්ජිම සෘජු චක්‍ර චක්‍රයක් සාදා ඇති අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස හීටරය Q 1 තාපය මුදා හැරිය අතර, ශීතකරණයට තාපය Q 2 ලැබුණි. තාප Q \u003d Q 1 - Q 2 A \u003d A 1 -A 2 කාර්යය ඉටු කිරීමට ගියේය.

තාප එන්ජිමක, පිටතින් ලැබෙන සියලුම තාපය Q 1 ප්රයෝජනවත් කාර්යයක් ඉටු කිරීමට භාවිතා නොවේ. එබැවින්, තාප එන්ජිමක් කාර්යක්ෂමතාවයේ සංගුණකය මගින් සංලක්ෂිත වේ. කාර්යක්ෂමතාව (h) යනු එක් චක්‍රයක් සඳහා සිදු කරනු ලබන කාර්යය A චක්‍රයට ලැබෙන තාපයට අනුපාතයයි:

(1)

චක්රලේඛ ක්රියාවලියක දී, වායුව, ප්රසාරණය වීම, සම්පීඩනය කරන විට බාහිර බලවේග මගින් නිපදවන කාර්යයට වඩා අඩු කාර්යයක් සිදු කරයි නම්, i.e. A 1< A 2 , එවිට එවැනි චක්රයක් ප්රතිලෝම ලෙස හැඳින්වේ. වායුවේ ප්රසාරණය සම්පීඩනයට වඩා අඩු උෂ්ණත්වයකදී සිදු වන විට එය සිදු විය හැක. මෙම අවස්ථාවේ දී, වායුව ප්රසාරණය කිරීමේදී ලැබෙන තාපයට වඩා වැඩි තාපයක් ලබා දෙයි. ප්‍රතිලෝම චක්‍ර යන්ත්‍ර ශීතකරණ යන්ත්‍ර ලෙස හැඳින්වේ. ශීතකරණ යන්ත්‍ර වලදී, සීතල ශරීරයක සිට වඩාත් උණුසුම් එකකට තාපය මාරු කිරීමේ ක්‍රියාවලියට බාහිර බලවේගවල ක්‍රියාකාරිත්වය අවශ්‍ය වේ (A 2 -A 1). රූප සටහනේ, ප්‍රතිලෝම චක්‍රය වාමාවර්තව ගමන් කරන සංවෘත වක්‍රයක් ලෙස නිරූපණය කෙරේ. අත්තික්කා මත. 43.2 තාප එන්ජිමක් සහ ශීතකරණ යන්ත්රයක් ක්රියාත්මක කිරීමේ මූලධර්ම ක්රමානුකූලව පෙන්වයි.

කාර්යක්ෂමතාව බව පෙර ඡේදයේ (1) සූත්‍රයෙන් දැකිය හැකිය තාප එන්ජිම එකමුතුවට වඩා අඩුය. හොඳම දේ එකකට සමාන කාර්යක්ෂමතාවයක් සහිත මෝටර් රථයක් වනු ඇත. එවැනි යන්ත්‍රයකට ශීතකරණයට කිසිවක් ලබා නොදී යම් ශරීරයකින් ලැබෙන සියලුම තාපය සම්පූර්ණයෙන්ම වැඩ බවට පරිවර්තනය කළ හැකිය. එවැනි යන්ත්‍රයක් නිර්මාණය කිරීමේ නොහැකියාව බොහෝ අත්හදා බැලීම් මගින් පෙන්වා දී ඇත. 1824 දී Sadi Carnot විසින් ප්‍රථම වරට මෙම නිගමනයට එළැඹිණි. තාප එන්ජින්වල ක්‍රියාකාරී තත්ත්වයන් අධ්‍යයනය කිරීමෙන් අනතුරුව තාප එන්ජිමක් මඟින් ක්‍රියා කිරීමට අවම වශයෙන් විවිධ උෂ්ණත්වයන් සහිත තාප ප්‍රභව දෙකක් අවශ්‍ය බව ඔහු ඔප්පු කළේය. පසුව මෙය R. Clausius (1850) සහ V. Kelvin (1852) විසින් විස්තරාත්මකව අධ්‍යයනය කරන ලදී. තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය.

වචන ගැසීම ක්ලෝසියස්(1850): පද්ධතියේ කිසිදු වෙනසක් නොමැතිව තාපය අඩු රත් වූ ශරීරයකට ස්වයංසිද්ධව මාරු කළ නොහැක. එනම්, කිසිදු ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක්කකි, එහි අවසාන ප්‍රති result ලය අඩු රත් වූ ශරීරයක සිට වඩාත් උණුසුම් ශරීරයකට තාප ස්වරූපයෙන් ශක්තිය මාරු කිරීම පමණි.

මෙම නිර්වචනය අනුව තාපය අඩු රත් වූ ශරීරයකට තාපය මාරු කළ නොහැකි බව අනුගමනය නොකරයි. ඕනෑම ශීතකරණ කම්හලකදී තාපය අඩුවෙන් රත් වූ සිරුරක සිට උණුසුම් ශරීරයකට මාරු කරනු ලැබේ, නමුත් ක්‍රියාවලියේදී වැඩ සිදු කරන බැවින් තාපය මාරු කිරීම මෙහි අවසාන ප්‍රති result ලය නොවේ.

වචන ගැසීම තොම්සන් (කෙල්වින්) (1851): පද්ධතියේ තත්වයේ වෙනත් කිසිදු වෙනසක් සිදු නොකර ඒකාකාර උෂ්ණත්වයකින් යුත් ශරීරයකින් ගන්නා සියලුම තාපය ක්‍රියා බවට පරිවර්තනය කළ නොහැක. එනම්, ක්‍රියාවලියක් කළ නොහැක්කකි, එහි අවසාන ප්‍රති result ලය වන්නේ යම් ශරීරයකින් ලැබෙන සියලුම තාපය එයට සමාන කාර්යයක් බවට පරිවර්තනය වීමයි.

තාපය සම්පූර්ණයෙන්ම වැඩ බවට පරිවර්තනය කළ නොහැකි බව මෙහි අනුගමනය නොකරයි. උදාහරණයක් ලෙස, සමෝෂ්ණ ක්‍රියාවලියකදී (dU=0), තාපය සම්පූර්ණයෙන්ම වැඩ බවට පරිවර්තනය වේ, නමුත් වායුව තවමත් මෙහි ප්‍රසාරණය වන බැවින් මෙම ප්‍රතිඵලය එකම, අවසාන ප්‍රතිඵලය නොවේ.

ඉහත සූත්රගත කිරීම් සමාන බව දැකිය හැකිය.

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය අවසානයේ සම්පාදනය කරන ලද්දේ පද්ධතියේ තත්වයේ වෙනත් කිසිදු වෙනසක් ඇති නොකර, එයට ලැබෙන සියලුම තාපය ක්‍රියාකාරී බවට පරිවර්තනය කරන එන්ජිමක් නිර්මාණය කිරීමට ගත් සියලු උත්සාහයන් අසාර්ථක වූ විටය - දෙවන වර්ගයේ සදාකාලික චලන යන්ත්රය. මෙය කාර්යක්ෂමතාවයෙන් යුත් එන්ජිමකි. 100%. එබැවින්, තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයේ තවත් සූත්‍රගත කිරීමක්: දෙවන ආකාරයේ සදාකාලික ජංගමයක් කළ නොහැක, i.e. එක් ජලාශයකින් තාපය ලබා ගන්නා සහ මෙම තාපය සම්පූර්ණයෙන්ම වැඩ බවට පරිවර්තනය කරන එවැනි වරින් වර ක්‍රියාත්මක වන එන්ජිමක්.

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය මඟින් සියලුම තාප ගතික ක්‍රියාවලීන් බෙදීමට අපට ඉඩ සලසයි ආපසු හැරවිය හැකිහා ආපසු හැරවිය නොහැකි. කිසියම් ක්‍රියාවලියක ප්‍රතිඵලයක් ලෙස, පද්ධතිය රාජ්‍යයෙන් ගමන් කරන්නේ නම් නමුත්වෙනත් B තත්වයකට සහ එය අවම වශයෙන් එක් ආකාරයකින් එහි මුල් තත්වයට ආපසු යාමට හැකි නම් නමුත්තවද, එපමනක් නොව, අනෙකුත් සියලුම ශරීරවල කිසිදු වෙනසක් සිදු නොවන පරිදි, මෙම ක්රියාවලිය ආපසු හැරවිය හැකි ලෙස හැඳින්වේ. මෙය කළ නොහැකි නම්, ක්රියාවලිය ආපසු හැරවිය නොහැකි ලෙස හැඳින්වේ. එහි ප්‍රවාහයේ ඉදිරි සහ ප්‍රතිලෝම දිශාවන් සමාන විය හැකි සහ සමාන වේ නම් ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලියක් සිදු කළ හැකිය.

ආපසු හැරවිය හැකික්‍රියාවලි යනු ඉතා අඩු වේගයකින්, ඉතා මැනවින් අසීමිත ලෙස සෙමින් සිදුවන ක්‍රියාවලි වේ. සැබෑ තත්ත්‍වයේ දී, ක්‍රියාවලි සීමිත වේගයකින් සිදු වන අතර, එබැවින් ඒවා ආපසු හැරවිය හැකි යැයි සැලකිය හැක්කේ නිශ්චිත නිරවද්‍යතාවයකින් පමණි. ඊට පටහැනිව, ආපසු හැරවිය නොහැකි බව යනු තාප ක්‍රියාවලීන්ගේ ස්වභාවයෙන්ම පැන නගින ලාක්ෂණික ගුණයකි. ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්‍රියාවලීන් සඳහා උදාහරණයක් වන්නේ ඝර්ෂණය, සීමිත උෂ්ණත්ව වෙනසකදී තාප හුවමාරු ක්‍රියාවලීන්, ද්‍රාවණය සහ විසරණ ක්‍රියාවලීන් සමඟ ඇති සියලුම ක්‍රියාවලීන් ය. මෙම සියලු ක්‍රියාවලීන් එක් දිශාවකට ස්වයංසිද්ධව, "තමන් විසින්ම" සිදු වන අතර, මෙම එක් එක් ක්‍රියාවලිය ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවට සම්පූර්ණ කිරීම සඳහා, වෙනත් වන්දි ක්‍රියාවලියක් සමාන්තරව සිදු කිරීම අවශ්‍ය වේ. එහි ප්‍රතිඵලයක් වශයෙන්, භූමික තත්වයන් යටතේ, සිදුවීම් වලට ස්වභාවික ගමන් මාර්ගයක්, ස්වභාවික දිශාවක් ඇත.

තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමයතාප ගතික ක්‍රියාවලීන්ගේ ප්‍රවාහයේ දිශාව තීරණය කරන අතර එමඟින් ස්වභාවධර්මයේ ස්වයංසිද්ධව ඉදිරියට යා හැකි ක්‍රියාවලීන් මොනවාද යන ප්‍රශ්නයට පිළිතුරක් ලබා දෙයි. එය එක් ආකාරයක ශක්තියක් මාරු කිරීමේ ක්‍රියාවලියේ ආපසු හැරවිය නොහැකි බව පෙන්නුම් කරයි - වැඩ තවත්යකට - තාපය. කාර්යය යනු සමස්තයක් ලෙස ශරීරයේ ඇණවුම් කළ චලනයේ බලශක්ති හුවමාරු ආකාරයකි; තාපය යනු අවුල් සහගත චලිතයේ ශක්ති හුවමාරු ආකාරයකි. ඇණවුම් කළ චලනයක් ස්වයංසිද්ධව ඇණවුම් නොකළ එකක් බවට පත්විය හැකිය. ප්‍රතිලෝම සංක්‍රාන්තිය හැකි වන්නේ බාහිර බලවේග මගින් වැඩ කරන්නේ නම් පමණි.

තාප එන්ජින්වල ක්‍රියාකාරිත්වය විශ්ලේෂණය කරමින්, කාර්නොට් නිගමනය කළේ එය ඉහළම කාර්යක්ෂමතාවයෙන් සංලක්ෂිත බැවින් වඩාත් ලාභදායී ක්‍රියාවලිය සමෝෂ්ණ දෙකකින් සහ ඇඩියාබාට් දෙකකින් සමන්විත ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි චක්‍රලේඛ ක්‍රියාවලියක් බවයි. මෙම චක්රය Carnot චක්රය ලෙස හැඳින්වේ.

Carnot චක්රයයනු සෘජු චක්රලේඛ ක්රියාවලියක් වන අතර, පද්ධතිය මගින් සිදු කරන ලද කාර්යය උපරිම වේ. චක්‍රය සමෝෂ්ණ දෙකකින් (1®2 සහ 3®4) සහ ඇඩියබටික් ප්‍රසාරණ සහ හැකිලීම් දෙකකින් (2®3 සහ 4®1) (fig.45.1) සමන්විත වේ. Carnot චක්රයක් සිදු කරන යන්ත්රයක් කදිම තාප එන්ජිමක් ලෙස හැඳින්වේ.

සමෝෂ්ණ ප්‍රසාරණය අතරතුර සිදු කරන කාර්යය: ; A 1 \u003d Q 1. (1)

adiabatic ව්යාප්තිය සමඟ, පද්ධතියේ අභ්යන්තර ශක්තිය අඩු වීම නිසා කාර්යය සිදු කරනු ලැබේ, මන්ද Q=0:

.

සමෝෂ්ණ සම්පීඩනය අතරතුර පද්ධතියේ සිදු කරන ලද කාර්යය: ; A 2 \u003d Q 2. (2)

ඇඩියබාටික් සම්පීඩනය යටතේ වැඩ කරන්න: A 2 \u003d -DU \u003d C V (T 2 -T 1).

පරිපූර්ණ තාප එන්ජිමක කාර්යක්ෂමතාවය අපි ගණනය කරමු.

(3)

අපි ඇඩියබටික් ක්‍රියාවලි දෙකක් සඳහා Poisson සමීකරණ ලියන්නෙමු:

ඔවුන්ගේ අනුපාතය අනුව, අපට ලැබෙන්නේ: .

(3) සූත්‍රයේ ප්‍රකාශ කිරීමෙන් සහ අඩු කිරීමෙන් අපට ලැබෙන්නේ: .

මෙතැන් සිට අපි සකස් කරමු කාර්නොට්ගේ පළමු ප්රමේයය: ආපසු හැරවිය හැකි Carnot චක්රයේ කාර්යක්ෂමතාවය වැඩ කරන තරලයේ ස්වභාවය මත රඳා නොපවතින අතර එය තාපකයේ සහ සිසිලනකාරකයේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වවල කාර්යයක් පමණි.

දෙවන Carnot ප්රමේයය: දී ඇති හීටරයේ සහ සිසිලන උෂ්ණත්වවලදී ක්‍රියාත්මක වන ඕනෑම තාප එන්ජිමක් එකම හීටරයේ සහ සිසිල් උෂ්ණත්වවලදී ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි කාර්නොට් චක්‍රයක් මත ක්‍රියා කරන යන්ත්‍රයකට වඩා කාර්යක්ෂම විය නොහැක:

.

අත්තනෝමතික ආපසු හැරවිය හැකි චක්රයක තාප කාර්යක්ෂමතාව

එහිදී T max සහ T min යනු සලකා බලන චක්‍රය ක්‍රියාත්මක කිරීමට සම්බන්ධ හීටරයේ සහ ශීතකරණයේ උෂ්ණත්වයේ ආන්තික අගයන් වේ.

සංකල්පය එන්ට්රොපිය තුළපළමුවැන්න 1862 දී R. Clausius විසින් හඳුන්වා දෙන ලදී.

රාජ්‍ය ශ්‍රිතයක් S එහි අවකලනය වන්නේ: (2)

කියලා එන්ට්රොපිය.මෙතන dQමූලික ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ක්‍රියාවලියකදී පද්ධතියට ලබා දෙන අසීමිත තාප ප්‍රමාණයකි, ටීපද්ධතියේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය වේ. ප්‍රකාශනය (2) ඒකාබද්ධ කිරීම, අපි ලබා ගන්නේ: ,

මෙහි S 1 සහ S 2 යනු 1 සහ 2 ප්‍රාන්තවල එන්ට්‍රොපි අගයන් වේ. ඩී.එස්.යනු ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලියකදී එන්ට්‍රොපිය වෙනස් වීමයි. පද්ධතිය 1 සිට තත්වය 2 දක්වා මාරු කරන ඕනෑම ආපසු හැරවිය හැකි ක්‍රියාවලියක එන්ට්‍රොපිය වෙනස් වීම මෙම ක්‍රියාවලියේදී පද්ධතියට සංක්‍රමණය වන තාප ප්‍රමාණය අඩු කිරීමට සමාන වේ.

ශරීරයේ සෑම තත්වයක්ම එන්ට්‍රොපියේ එක් නිශ්චිත අගයකට අනුරූප වේ. ඒක තමයි එන්ට්‍රොපි යනු තනි අගයක් සහිත රාජ්‍ය ශ්‍රිතයකි.එන්ට්‍රොපියට භෞතික අර්ථයක් නැත, නමුත් එන්ට්‍රොපි අතර වෙනස පමණි. ක්ලෝසියස් පහත සඳහන් වැදගත් ප්‍රස්තුත ලබා ගත් අතර, ඒවා අපි සාක්ෂි නොමැතිව සකස් කරමු:

1. එන්ට්‍රොපි යනු ආකලනප්‍රමාණය: ශරීර කිහිපයක පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය යනු සියලුම ශරීරවල එන්ට්‍රොපිවල එකතුවයි.

2. එන්ට්‍රොපිය තීරණය වන්නේ අත්තනෝමතික නියතයක් දක්වා පමණි.

3. හුදකලා පද්ධතියක ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ක්‍රියාවලීන් සිදුවන්නේ නම්, එහි එන්ට්‍රොපිය නොවෙනස්ව පවතී:

4. ආපසු හැරවිය නොහැකි ක්‍රියාවලියකදී හුදකලා පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය වැඩි වේ. හුදකලා පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය කිසිදු ක්‍රියාවලියකදී අඩු විය නොහැක. ගණිතමය වශයෙන්, මෙම විධිවිධාන අසමානතාවයක් ලෙස ලිවිය හැකිය ක්ලවුසියස් අසමානතාවය: (3)

5. සමතුලිත තත්වයක පද්ධතියක එන්ට්‍රොපිය උපරිම වේ.

ස්වභාව ධර්මයේ දී, සියලු සැබෑ ක්රියාවලීන් ආපසු හැරවිය නොහැකි ය. එබැවින් පරිමිත හුදකලා පද්ධතියක සියලුම ක්‍රියාවලීන් එන්ට්‍රොපිය වැඩි වීමට හේතු වන බව තර්ක කළ හැකිය. එන්ට්රොපිය වැඩි කිරීමේ මූලධර්මය මෙයයි. ඉහත කරුණු මත පදනම්ව, අපට තාප ගති විද්‍යාවේ දෙවන නියමය පහත පරිදි සකස් කළ හැක. හුදකලා පද්ධති වලදී, එන්ට්රොපිය අඩු නොවන එවැනි ක්රියාවලීන් පමණක් කළ හැකිය. ක්‍රියාවලි ආපසු හැරවිය හැකි නම් එය නියත වන අතර, ක්‍රියාවලි ආපසු හැරවිය නොහැකි නම් වැඩි වේ.

පද්ධතිය හුදකලා නොවේ නම්, එහි එන්ට්රොපිය අත්තනෝමතික ලෙස හැසිරිය හැක. පද්ධතිය තාපය ලබා දෙන්නේ නම් (DQ<0), то ее энтропия убывает. Если такая система совершает замкнутый цикл, то энтропия в конце цикла буде равна исходному значению, то есть ее изменение равно нулю. Однако на разных этапах энтропия может и убывать, и возрастать, но так, что сумма всех изменений энтропии равно нулю.

මාතෘකාව 9. අණුක චාලක සිද්ධාන්තය

අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ දී, ඔවුන් භාවිතා කරයි පරමාදර්ශී ආකෘතියපරිපූර්ණ වායුව,ඒ අනුව ඔවුන් සලකන්නේ:

1) යාත්රාවේ පරිමාවට සාපේක්ෂව ගෑස් අණු වල ස්වකීය පරිමාව නොසැලකිය හැකිය;

2) වායු අණු අතර අන්තර් ක්රියාකාරී බලවේග නොමැත;

3) වායු අණු එකිනෙක හා යාත්රාවේ බිත්ති සමඟ ගැටීම සම්පූර්ණයෙන්ම ප්රත්යාස්ථ වේ.

වායුවක දී, අණු බොහෝ විට දුරින් පවතින අතර ඒවා අතර අන්තර්ක්‍රියා බල ප්‍රායෝගිකව ශුන්‍ය වේ. වායු අණු වල චාලක ශක්තිය විභවයට වඩා බෙහෙවින් වැඩි බව අපට උපකල්පනය කළ හැකිය, එබැවින් දෙවැන්න නොසලකා හැරිය හැක.

අණුක භෞතික විද්‍යාවේ සහ තාප ගති විද්‍යාවේ දී, වායුවක තත්ත්වය p, සාර්ව පරාමිතීන් තුනකින් සමන්විත වේ. වී, ටී, රාජ්ය පරාමිතීන් ලෙස හැඳින්වේ.

උෂ්ණත්වය යනු තාප ගති විද්‍යාවේ පමණක් නොව පොදුවේ භෞතික විද්‍යාවේ ද වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරන මූලික සංකල්පවලින් එකකි. උෂ්ණත්වය- සාර්ව පද්ධතියක තාප ගතික සමතුලිතතාවයේ තත්වය සංලක්ෂිත භෞතික ප්‍රමාණය. බර සහ මිනුම් පිළිබඳ XI මහා සම්මේලනයේ (1960) තීරණයට අනුව, දැනට භාවිතා කළ හැක්කේ උෂ්ණත්ව පරිමාණයන් දෙකක් පමණි - තාප ගතික සහ ජාත්‍යන්තර ප්‍රායෝගික , පිළිවෙලින් කෙල්වින් (K) සහ සෙල්සියස් අංශක (°C) වලින් උපාධිය ලබා ඇත. ජාත්‍යන්තර ප්‍රායෝගික පරිමාණයෙන්, පිළිවෙලින් 1.013 10 s Pa පීඩනයකදී ජලයේ කැටි සහ තාපාංකය O සහ 100 ° C (ස්ථාවර ලක්ෂ්‍ය) වේ.

පීඩනය SI පද්ධතියේ එය Pa (pascal) වලින් මනිනු ලැබේ: 1N / m 2 \u003d 1 Pa. බොහෝ විට පද්ධතිමය නොවන පීඩන ඒකක භාවිතා කරන්න: 1 mm Hg. ලිපිය = 133.3 Pa; තාක්ෂණික වායුගෝලය 1 at = 750 mm Hg. කලාව. »10 5 Pa; සාමාන්ය (භෞතික) වායුගෝලය: 1 atm = 760 mm Hg "1.013. 10 5 Pa.

වායුවල චාලක න්‍යායේ මූලික සමීකරණය වන්නේ වායු අණුවක ප්‍රවේගය හෝ චාලක ශක්තිය සමඟ පීඩනය (පරීක්ෂණාත්මකව මනිනු ලබන ප්‍රමාණය) සම්බන්ධ සම්බන්ධයයි.

(3)

මෙම ප්රකාශනය හැඳින්වේ පරමාදර්ශී වායුවල අණුක චාලක සිද්ධාන්තයේ මූලික සමීකරණය.මෙම සමීකරණය පීඩනය සහ වේගය අතර සම්බන්ධය ස්ථාපිත කරයි, නැතහොත් මූල මධ්‍යන්‍ය වර්ග වේගය.

අපි හඳුන්වා දෙමු - එක් අණුවක අවුල් සහගත පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තිය, එවිට ප්‍රධාන සමීකරණය මෙසේ ලියනු ලැබේ: හෝ

මෙම සමීකරණයේදී, පීඩනය අණුවල පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්ය ශක්තියට සම්බන්ධ වේ. වායු පීඩනය සංඛ්‍යාත්මකව ඒකක පරිමාවක අඩංගු අණු වල පරිවර්තන චලිතයේ සාමාන්‍ය චාලක ශක්තියෙන් 2/3 ට සමාන වේ.

පරිපූර්ණ වායුවක පීඩනය උෂ්ණත්වයට සම්බන්ධ වන්නේ සම්බන්ධතාවයෙනි: .

පීඩනය තීරණය වන්නේ සාන්ද්රණය (ස්ථාවර උෂ්ණත්වයේ දී) පමණක් වන අතර අණු වර්ගය මත රඳා නොපවතී.

අපට වායු කිහිපයක මිශ්‍රණයක් තිබේ නම්, ඒවායේ අණු සාන්ද්‍රණය n 1, n 2, ..., n iහා , එවිට .

පීඩනය අර්ධ පීඩන ලෙස හැඳින්වේ. උදාහරණයක් ලෙස, p 1 - ආංශික පීඩනය මිශ්‍රණයේ ඇති පළමු වායුව මුළු පරිමාවම අල්ලා ගන්නේ නම් එය ඇති කරන පීඩනයට අනුරූප වේ.

අනුව ඩෝල්ටන්ගේ නීතියපරිපූර්ණ වායු සම්බන්ධයෙන් .

මේ අනුව, වායූන්ගේ මිශ්රණයක් මගින් නෞකාවේ බිත්ති මත ඇති වන පීඩනය මිශ්රණයේ තනි සංරචකවල අර්ධ පීඩන එකතුවට සමාන වේ.