0
isə və CD-yə
perependukulyar yönəlmişsə, yuxarıda dediklərimizi nəzərə alsaq toqquşmadan
sonra onun sür’əti yalnız istiqamətcə dəyişir, yəni kinetik enerjisi sabit qalır (bu
toqquşma mütləq elastik toqquşma adlanır): v = - v
0
. Onda impulsun dəyişməsi
m
0
v – m
0
v
0
= m
0
v – (-m
0
v ) = 2m
0
v olar.
Əgər molekulun sür’ətinin istiqaməti porşenlə ixtiyari bucaq təşkil edirsə
(şək. 3), bu zaman
v
y
=v
oy
və v
z
=v
oz
olur, lakin v
x
=-v
ox
Molekulun impulsunun Ox istiqamətində dəyişilməsi; m
o
v
x
-m
o
v
ox
= 2m
o
v
x
olar.
Deməli molekula porşenlə toqquşduqda ona 2m
o
v
x
impulsunu verir.
Nyutonun II qanununa görə
o
molekula
m
t
F
2
)
(
1
v
t
- qüvvənin tə’sir müddətidir (toqquşma müddəti)
II mərhələ: Toqquşmaların sayı.
t
zaman fasiləsində porşenə elə molekullar gəlib çatır ki, onların
porşendən məsafəsi v
x
t
olsun (şək. 4) və v
x
>0 olsun,
A
B
Şək. 1
C
ə
0
v
O
D
Şək. 2
Y
O
D
C
X
Şək. 3
S
t
n
nV
N
x
v
2
2
2
2
2
2
2
v
v
v
v
v
v
v
z
y
x
z
y
x
yə’ni molekular soldan sağa hərəkət etsin. Deməli C
’
CDD
’
həcmində olan molekullar porşenə çatar.
Bu həcmi V ilə işarə etsək
V= v
x
S
t
olar. Molekulların konsentrasiyası
n olsa, onda (
V
N
n
, vahid həcmdəki molekulların sayı)
götürülmüş həcmdəki molekulların sayı
olar.
Hərəkətin xaotikliyi nəticəsində molekulların yarısı üçün v
x
>0, digər yarısı üçün
isə v
x
<0 olar. Yə’ni götürülmüş həcmdəki molekulların yarısı CD porşeninə çatır
və toqquşmaların sayı
S
t
n
Z
x
v
2
olar.
III mərhələ: Orta qüvvə impulsunu hesablamaq. Toqquşmaların sayı z və bir
molekulun divara verdiyi impuls -
x
v
m
0
2
olduğundan, onda orta qüvvə impulsu
t
S
nm
m
z
t
F
x
x
2
0
0
v
v
2
olar. (1)
Hər bir molekula üçün
2
2
2
2
v
v
v
v
z
y
x
(2)
buna görədə
Molekulların hərəkəti nizamsız olduğundan, hesab etmək olar ki,
2
2
2
v
v
v
z
y
x
.
(2)-də nəzərə alsaq
2
2
v
3
1
v
x
olar. Bunu (1) – də nəzərə alsaq
t
ns
m
t
F
x
2
0
v
t
ns
m
t
F
2
0
v
3
1
( orta qüvvə impulsu)
IV. Təzyiqi hesablamaq: hər tərəfi
t
S
- yə bölsək,
2
0
v
3
1
nm
P
(4) olar.
Bu əsas tənlikdir. P – qazın təzyiqi,
0
m
- bir molekulun kütləsi,
2
v -
orta kvadratik
sürətin kvadratıdır.
Y
O
D
C
X
Şək. 4
C’
D’
v
x
t
S
Əgər molekulun irəliləmə hərəkətinin orta kinetik enerjisinin
2
v
2
0
m
E
olduğunu nəzərə alsaq
E
n
m
n
P
3
2
2
v
3
2
1
2
0
(5)
Yə’ni, qazın təzyiqi, qazın vahid həcmindəki molekulların orta kinetik enerjisinin
üçdə ikincisinə bərabərdir.
Bu molekulyar – kinetik nəzəriyyənin əsas nəticələrindən biridir.
İdeal qazın hal tənliyi
İdeal qaz nədir?
Qarşılıqlı tə’sirdə olmayan maddi nöqtələr çoxluğunun malik olduğu
xassələr malik olan qaz ideal qaz adlanır. Başqa sözlə abstrakt (mücərrəd) məfhum
olan ideal qaz dedikdə bu qazın molekulları arasında qarşılıqlı tə’sir qüvvələri və
molekulların ölçüləri nəzərə alınmır. Çox da kiçik olmayan temperaturlarda və
kifayət qədər kiçik təzyiqlərdə mövcud olan qazlar seyrəldilmiş qazlar öz
xassələrinə görə ideal qaza yaxındırlar. Beləki otaq temperaturunda və aşağı
təzyiqdə helium qazı kifayət qədər dəqiqliklə ideal qaz qanunlarına tabe olur.
Qazın olduğu qabın divarlarına təzyiq göstərməsi onun əsas xassəsidir. Məhz bu
xassəsinə görə əksər hallarda qazın varlığını aşkar etmək olur. Qazın halı təzyiqdən
əlavə həcm və temperatur kimi kəmiyyətlərlə xarakterizə olunur. Boyl, Lyussak və
Şarl bu kəmiyyətlərdən birini sabit saxlamaqla qalan iki kəmiyyətdən birinin
dəyişilməsindən asılı olaraq digərinin necə dəyişilməsini izləməklə təcrübi qaz
qanunlarını müəyyən etmişlər:
(2) PV =
const
(T=
const
); (3) P/T =
const
(V=
const
); (4)
)
(
const
P
const
T
V
.
(4) tənliyi göründüyü kimi P=const olduqda doğrudur. Qazın həcmi isə
əhəmiyyətli dərəcədə təzyiqdən və temperaturdan asılıdır. Buna görədə qazın
həcmi, təzyiqi, temperaturu və qazın kütləsi arasında münasibəti müəyyən etmək
lazımdır. Bu münasibət qazın hal tənliyi adlanır: (2), (3), (4)-ü birləşdirsək
PV~T (5) alarıq.
Bu tənlikdə temperatur, həcm və təzyiq sabit qaldıqda uyğun olaraq (2), (3) və (4)-
ü alarıq.
Nəhayət qaz miqdarının (yaxud kütləsinin) tə’sirini nəzərə almaq lazımdır.
Dəqiq təcrübələr göstərir ki, sabit temperatur və sabit təzyiqdə V həcmi qazın
kütləsinə düz mütanasib olaraq artır:
PV~mT (6)
E
n
P
3
2
Lyussak
Şarl
Boyl
Əgər qaz kütləsi əvəzinə maddə miqdarı (mol sayı) istifadə etsək mütanasiblik
əmsalı bütün qazlar üçün eyni olar.
(6) – da
maddə miqdarını daxil etsək
PV=
RT (7) (
A
N
N
m
)
R-mütanasiblik əmsalı olub universal qaz sabiti adlanır:
082
,
0
31
,
8
molk
R
;
k
mol
kal
k
mol
atm
l
99
,
1
(7) tənliyi ideal qazın hal tənliyi- Mendeleyev-Klapeyron tənliyi adlanır.
8.MOLEKULLARIN SƏRBƏSTLIK DƏRƏCƏSI.
İDEAL QAZIN DAXILI ENERJISI
Molekulyar kinetik nəzəriyyəsinin əsas tənliyindən bir nəticə olaraq
çıxarmışdıq ki, qaz molekullarının irəliləmə istilik hərəkətinin orta kinetik enerjisi
kT
E
k
2
3
-yə bərabərdir. İdeal qazın molekullarının qarşılıqlı potensial enerjisi
olmadığından, onun daxili enerjisi
kT
N
E
E
E
i
k
Д
k
i
2
3
yəni onun ayrı-ayrı molekullarının irəliləmə hərəkətinin kinetik enerjisinin cəminə
bərabər olacaqdır. Burada N – molekulların sayıdır.
Molekulların kinetik enerjisi təkcə onun irəliləmə hərəkətinin kinetik
enerjisindən ibarət deyil. Ona görə də molekulun kinetik enerjisində, onun fırlanma
və rəqsi hərəkətdə olduqları vaxt malik olduqları enerjiləri də nəzərə alınmalıdır.
Molekulun hər üç hərəkət növünə düşən enerjini müəyyən etmək üçün sərbəstlik
dərəcəsini bn sayı anlayışından istifadə edirlər.
Cismin fəzada vəziyyətini tam təyin edən sərbəst asılı olmayan
koordinatların sayına sərbəstlik dərəcəsi deyilir. Məsələn, maddi nöqtənin fəzada
vəziyyəti üç X, Y, Z koordinatları ilə təyin edilir. Ona görə də maddi nöqtənin
sərbəstlik dərəcəsinin sayı üçdür. Bir atomlu molekulun da fəzadzkı vəziyyəti üç X,
Y, Z koordinatları ilə tam təyin edilir. Deməli, bir atomlu molekulun da sərbəstlik
dərəcəsinin sayı üçə bərabərdir. İki atomlu molekulun (rabitə sərt olduqda)
sərbəstlik dərəcəsinin sayı beşdir. Bunlardan üçü molekulun irəliləmə hərəkətini,
ikisi isə u və z oxları ətrafında fırlanma hərəkətini xarakterizə edir. İkiatomlu
molekulda (rabitə elastiki olduqda) sərbəstlik dərəcəsinin sayı 7-dir. Əlavə
koordinatın yaranması rəqsi hərəkətlə bağlıdır. Molekulun x –oxu ətrafında
fırlanma hərəkətinin ətalət momenti və ona görə də kinetik enerjisi sıfıra
bərabərdir. Üçatomlu molekulun sərbəstlik dərəcəsinin sayı altıya bərabərdir (əgər
bu molekullar bir düz xətt üzrə yerləçməyibsə). Bunların üçü irəliləmə, üçü
koordinat oxları ətrafında fırlanma hərəkətini xarakterizə edir. Əgər molekulun
atomları rəqsi hərəkətdə də iştirak etsələr, onda sərbəstlik dərəcəsinin sayı altıdan
artıq olar.
Hərəkət növlərinin heç biri digəri üzərində üstünlük təşkil etmir. Ona görə
də qaz molekulunun hər sərbəstlik dərəcəsinə düşən enerjisinin bərabər olduğunu
söyləmək olar. Bu qayda, enerjinin sərbəstlik dərəcələri arasında bərabər paylanma
qanunu adlanır. Buna Bolsman paylanması da deyirlər.
Göstərdik ki, bir atomlu molekulun irəliləmə hərəkətinin sərbəstlik
dərəcəsinin sayı üçdür. Onda bir sərbəstlik dərəcəsinə düşən enerji:
kT
kT
E
E
k
2
1
2
3
3
1
3
1
0
Qeyd edək ki, Bolsman paylanmasına görə sərbəstlik dərəcəsininsayından asılı
olmayaraq istənilən qazın hər sərbəstlik dərəcəsinin sayına düşən enerji
kT
2
1
-dir.
Sərbəstlik dərəcəsinin sayını i ilə işarə etsək, molekulun kinetik enerjisi
kT
i
E
k
2
(1)
olar. Əgər götürdüyümüz qaz N sayda molekullardan təşkil edilmiş olsa, qazın
daxili enerjisi
NkT
i
E
N
E
k
d
2
(2)
şəklində yazırlar. Fərz edək ki, götürdüyümüz qaz 1 mol ideal qazdır. Bu halda
N=N
A
(N
A
Avoqadro ədədidir) olduğundan, ideal qazın daxili enerjisi
kT
N
i
E
A
d
2
(3)
və ya N
A
∙k=R (universal sabit olduğundan)
RT
i
E
d
2
olar. Buradan aydın olur ki, ideal qazın daxili enerjisi qazın mütləq
temperaturundan və molekulun sərbəstlik dərəcəsinin sayından asılıdır.
QAZIN ISTILIK TUTUMU
Hər hansı maddənin temperaturunu 1K artırmaq üçün lazım olan istilik
miqdarına bu maddənin istilik tutumu deyilir. 1 kq maddənin temperaturunu 1K
artırmaq üçün lazım olan istilik miqdarına xüsusi istilik tutumu deyilir. Məlumdur
ki, kütləsi m olan cismin temperaturunu T
1
K –dən T
2
K –yə kimi artırmaq üçün ona
T
Cm
T
T
Cm
Q
)
(
1
2
qədər istilik vermək lazımdır. Buradan xüsusi istilik tutumu
T
m
Q
C
(4)
alınar. 1 mol qazı 1K qızdırmaq üçün lazım olan istilik miqdarına molyar istilik
tutumu deyilir.
T
Q
m
C
Molyar istilik tutmu ilə xüsusi istilik tutumu arasında
C
C
əlaqəsi vardır. Burada μ- qazın molekulyar çəkisidir.
Təcrübələr göstərir ki, qazı sabit həcmdə və sabit təzyiqdə 1K qızdırmaq
üçün lazım olan istilik miqdarı müxtəlif olur. Ona görə də qazın sabit həcmdəki
V
C
və sabit təzyiqdəki
P
C
istilik tutumlarından ayrıca danışmaq lazımdır.
Fərz edək ki, porşenli silindrin içərisində 1 mol ideal qaz vardır. (bax
şəkilə(a)). Bu qazı həcmi sabit qalmaqla 1K qızdıraq. Qızdırılmamışdan əvvəl
qazın daxili enerjisi
RT
i
E
2
1
, qızdırıldıqdan sonra
)
1
(
2
2
T
R
i
E
olar. Qaz sabit
həcmdə qızdırıldığı üçün verilən istiliyin hamısı qazın daxili enerjisinin artmasına
sərf olunur. Bu artım
R
i
RT
i
T
R
i
E
E
E
2
2
)
1
(
2
1
2
(5)
olar. Götürdüyümüz qaz 1 mol olduğundan və 1K qızdırıldıqdan
/
V
C
E
olar.
Yəni
R
i
C
V
2
/
(6)
olar. Bu sabit həcmdəki molyar istilik tutumunun ifadəsidir. Məlumdur ki,
1kal=4,18C. Onda
o
K
mol
C
R
/
31
,
8
~ 2 kal/mol∙
o
K
olar. Bunu nəzərə alsaq (6) ifadəsi
K
mol
kal
i
i
C
V
2
2
/
(7)
şəklini alar. Deməli, qazın sabit həcmdəki molyar istilik tutmu bu qazın
molekulunun sərbəstlik dərəcəsinin sayından asılıdır.
C
C
/
düsturuna əsasən
xüsusi istilik tutumunu
K
kq
kal
i
R
i
C
C
V
2
/
/
(8)
şəklində ifadə etmək olar.
Indi fərz edək ki, silindrin içərisində 1 mol ideal qaz var və silindrin porşeni
sürtünməsiz hərəkət edə bilər (şəkil (b)). Təzyiq sabit qalmaq şərti ilə qazı 1K
qızdırsaq porşen h qədər qalxacaqdır.
Deməli, qazı sabit təzyiqdə qızdırdıqda
verilən istiliyin bir hissəsi daxili
enerjinin artmasına, başqa hissəsi isə
qaz genişlənərkən xarici qüvvələrə
qarşı gördüyü işə sərf olunur. Buradan
aydın olur ki,
/
/
V
P
C
C
. Yəni
(a) (b)
/
/
V
P
C
C
+A
(9)
Deməli, sabit təzyiqdəki istilik tutmu, sabit həcmdəki istilik tutumundan xarici
qüvvələrə qarşı görülən iş qədər artıq olur.
V=const
V
1
S
F
h
V
2
h
Qaz genişlənərkən porşeni h hündürlüyə qaldırmaq üçün
h
F
A
işini
görmüşdür. Burada
ps
F
porşenin qaza göstərdiyi təzyiq qüvvəsidir. Onda
psh
A
yazmaq olar. Aydındır ki,
V
sh
qazın həcminin artımıdır. Deməli,
V
p
A
olar. Klapeyron düsturuna görə qızdırılmamışdan əvvəl qazın həcmi
p
RT
V
1
, qızdırıldıqdan sonra (1K qədər)
p
T
R
V
)
1
(
2
olar. Buradan da
p
R
T
p
R
T
p
R
V
V
V
1
1
2
(10)
alınır. (10) ifadəsini
V
p
A
- də nəzərə alsaq:
R
p
R
p
A
(11)
alarıq. Buradan görünür ki, universal qaz sabiti, 1 mol qazı sabir təzyiqdə 1K
qızdırdıqda genişlənən qazın xarici qüvvələrə qarşı gördüyü işə bərabərdir. (11)-i
(9)-da nəzərə alsaq:
R
C
C
V
p
/
/
(12)
(6)-nı (12)-də nəzərə alsaq,
R
i
R
R
i
C
P
2
2
2
/
(13)
və ya
K
mol
kal
i
C
P
2
/
2
R
olduqda
(14)
olar. Aydındır ki, sabit təzyiqdəki xüsusi istilik tutumu
R
i
C
C
P
P
2
2
/
(15)
və ya
K
kq
kal
i
C
P
2
;
2
R
olduqda
(16)
şəklində yazılar.
Çox vaxt təcrübədə xüsusi istilik tutumularının nisbətindən istifadə edilə bilər.
i
i
C
C
C
C
V
P
V
P
2
/
/
(17)
Bir atomlu molekul üçün i=3 olduğundan
67
,
1
3
5
2
5
2
3
3
/
/
i
i
C
C
K
mol
kal
i
C
K
mol
kal
i
C
i
V
P
P
V
(18)
Təcrübədə
-nı təyin etməklə molekulun sətbəstlik dərəcəsinin sayını
hesablamaq olar.
TERMODINAMIKANIN BIRINCI QANUNU
Termodinamka, yunan sözündən əmələ gəlmişdir və mənası “istiliklə
əlaqədar olan qüvvə haqqında elm” deməkdir.
Termodinamikada istilik və iş anlayışları əsas yer tutur. Həm istilik və həm
də iş enerjinin bir cisimdən digərinə verilmə formasıdır. Hər ikisi eyni vahidlərlə
ölçülür. Bu oxşarlığa baxmayaraq bunlar arasında ciddi fərq vardır. İş enerjinin bir
cisimdən digərinə verilməsinin makroskopik formasıdır. Istilik isə enerjinin bir
cisimdən digərinə verilməsinin mikroskopik formasıdır. Termodinamikanın əsasını
onun iki qanunu təşkil edir. Bu qanunlara termodinamikanın prinsipləri də deyirlər.
Tutaq ki, baxdığımız sistem, silindr daxilində hərəkət edən porşen altında
yerləşmiş, bir mol ideal qazdan ibarətdir. Bu qazın daxili enerjisi U
1
-dir.
Daxili enerji sistemi təşkil edən zərrəciklərin bütün hərəkət və qarşılıqlı təsir
enerjilərinin cəminə bərabərdir.
Indi deyək ki, daxili enerjisi
1
U
olan baxdığımız sistem (qaz) xaricdən Q
qədər istilik alıb yeni hala keçərək, xarici qüvvələrə qarşı A işini görür. Bu sistemin
daxili enerjisi dəyişib
2
U
olacaqdır. Həmişə sistemin xarici qüvvələrə qarşı
gördüyü iş müsbət (A>0), system üzərində xarici qüvvələrin gördükləri iş mənfi
(A<0) qəbul olunur. Buna uyğun olaraq sistemin xaricdən aldığı istilik miqdarı
müsbət (Q
1
>0), onun ətraf mühitə verdiyi istilik miqdarı isə mənfi (Q
1
<0) qəbul
olunur. Təcrübi yolla müəyyən edilmişdir ki, sistem birinci haldan ikinci hala
istənilən yolla keçdikdə, bütün hallarda onun daxili enerjisinin dəyişməsi eyni
olub, özü də sistemin aldığı Q istilik miqdarı ilə, xarici qüvvələrə qarşı gördüyü
işinin fərqinə bərabər olur:
A
Q
U
U
1
2
(19)
Bu termodinamikanın birinci qanununun riyazi ifadəsidir. Sözlə bu qanunu
aşağıdakı kimi ifadə etmək olar:
Sistemə (qaza) verilən istilik miqdarının hamısı onun daxili enerjisinin
artmasına və sistemin xarici qüvvələrə qarşı gördüyü işə sərf olunur.
Əgər sistemə Q qədər istilik miqdarı verilərsə və xarici qüvvələr onun
üzərində A işini görsələr (sistem özü iş görmürsə) onda birinci qanun
A
Q
U
U
1
2
(20)
Şəklində ifadə olunur.
(20) düsturuna görə birinci qanuna belə tərif vermək olar:
Sistemin daxili enerjisinin artımıonun aldığı istilik miqdarı ilə xarici
qüvvələrin sistem üzərində gördüyü işin cəminə bərabərdir.
(19) və (20) ifadəsindən görünür ki, istilik miqdarını da iş və enerji vahidləri
ilə ifadə etmək olar. Beynəlxalq sistemdə (BS) istilik miqdarı Coullarla ölçülür.
Əgər sistem sonsuz kiçik istilik miqdarı alıb, daxili enerjini sonsuz kiçik
dU
qədər dəyişdirərsə, onda onun gördüyü iş də sonsuz kiçik
dA
qədər olar. Bu halda I
qanun
dA
dU
dQ
(21)
şəklində yazılar.
Fərz edək ki, silindr daxilində, hərəkət edən porşen altinda 1 mol ideal qaza
istilik verilməklə hər hansı genişlənmə prosesi aparırıq.
Deyək ki, qazın həcmi sonsuz kiçik
dV
qədər dəyişdikdə onun təzyiqi sabit
qalır,
const
P
. Belə sonsuz izobarik prosesdə görülən işi:
PdV
dA
(22)
kimi təyin edə bilərik. Şəkildən göründüyü kimi bu iş ədədi qiymətcə elə
ştrixlənmiş kiçik düzbucaqlının sahəsinə bərabərdir. (22)-ini
1
V
-dən
2
V
-yə qədər
inteqrallasaq alarıq:
)
(
1
2
2
1
V
V
P
PdV
V
V
(23).
Digər tərəfdən bilirik ki, ideal qazın daxili
enerjisi
dT
C
V
-dir. Yəni
dT
C
dU
V
-dir.
dA
və
dU
-nun qiymətlərini
dA
dU
dQ
-da nəzərə alsaq:
PdV
dT
C
dQ
v
(24).
Bu da I qanunun ifadələrindn biridir.
Ümumiyyətlə, qazın halını təyin edən parametrlərdən biri dəyişdikdə qazın halı da
dəyişmiş olur. Belə hal dəyişikliyi termodinamik proses adlanır. Əgər sistemdə
proses getdikdən sonra o, öz əvvəlki halına qayıdarsa, belə proses qapalı proses,
əks halda isə açıq proses deyilir.
Yuxarıda yazdığımız termodinamikanın birinci qanunları açıq proses üçün
yazılmışdır.
Ümumiyyətlə, dörd cür termodinamik proses məlumdur: 1. izoxorik, 2.
izobarik, 3. izometrik və 4. adiabatik. Əgər sistem bir neçə prosesdə iştirak
etdikdən sonra öz əvvəlki halına qayldarsa, onda onun daxili enerjisi
0
dU
olar.
Qapalı prosesdə yekun iş və yekun istilik sıfıra bərabər olmur. Qapalı
proseslər üçün
dA
dQ
(25)
kimi yazılır, çünki
0
dU
–dır. Burada
- işarəsi inteqrallanmanın qapalı kontur
üzrə aparıldığını göstərir.
Əslində termodinamikanın I qanunu enerjinin saxlanması qanunun xüsusi
halıdır.
Bu qanuna görə, xaricdən enerji almadan və ya öz enerjisini sərf etmdən
işləyə bilən daimi mühərrik qurmaq qeyri mümkündür. Bu o deməkdir ki, gördüyü
iş xaricdən aldığı enerjidən çox olan periodik işləyən mexanizm (mühərrik)
qurmaq mümkün deyil. Xəyalən təsəvvür olunan belə mexanizm birinci növ daimi
mühərrik adlanır. Ona görə termodinamikanın I qanunu bəzən «birinci növ
perpetuummobilу (daimi mühərrik)» qurmaq qeyri –mümkündür kimi də tərif
verirlər. Termodinamik proseslərdən ən mürəkkəbi adiobatik prosesdir.
V
P
V
1
V
2
dV
0
1
2
9.АДИАБАТИК ВЯ ПОЛИТРОП ПРОСЕСЛЯР. ЕНТРОПИЙА.
ТЕРМОДИНАМИКАНЫН ЫЫ ГАНУНУ
АДИАБАТИК ПРОСЕС
Физики систем вя ятраф мцщит арасында истилик мцбадиляси баш вермяйян
0
dQ
просеся адиабатик просес дейилир. Бцтцн тез баш верян просесляр
адиабатик просесляря мисал ола биляр. Мясялян, сясин мцщитдя йайылмасына
адиабатик просес кими бахмаг олар, чцнки сяс дальасынын йайылма сцряти о гядяр
бюйцкдцр ки, дальа вя мцщит арасында енеръи мцбадиляси баш вермяйя имкан
тапмыр. Адиабатик просеслярдян дахили йанма мцщяррикляриндя, сойудужу
гурьуларда вя с. истифадя олунур.
Адиабатик просес цчцн термодинамиканын биринжи гануну
dU
dA
dQ
ашаьыдакы кими олар.
dU
dA
, (1.1)
йяни адиабатик просеслярдя харижи иш системин дахили енеръисинин дяйишмяси
щесабына баш верир. Беляликля, адиабатик просес изотермик просеся яксдир, чцнки
сонунжуда иш хариждян эялян истилик мигдары щесабына баш верирди.
pdV
dA
вя
dT
C
M
m
dU
V
ифадялярини (1)-дя нязяря алсаг, аларыг ки,
dT
C
M
m
pdV
V
(1.2)
Идеал газын щал тянлийини
)
(
RT
M
m
pV
дифференсиалласаг, аларыг
RdT
M
m
Vdp
pdV
RT
M
m
d
pV
d
)
(
)
(
(1.3)
(3) ифадяси иля (2)-ни тяряф-тяряфя бюлсяк вя Майер тянлийини
)
(
V
p
C
C
R
нязяря алсаг,
V
V
p
V
C
C
C
C
R
pdV
Vdp
pdV
алынар. Садяляшмя апарсаг вя нязяря алсаг ки,
V
p
C
C
, аларыг ки,
V
dV
p
dp
Алынмыш ифадяни п
1
-дян п
2
-йя, уйьун олараг В
1
-дян В
2
-йя гядяр интегралласаг,
2
1
2
1
V
V
p
p
V
dV
p
dp
)
(
1
2
1
2
nV
nV
np
np
2
1
1
2
V
V
n
p
p
n
.
Сонунжу ифадяни потенсиалласаг аларыг:
2
1
1
2
V
V
p
p
,
вя йа
2
2
1
1
V
p
V
p
.
1 вя 2 щаллары истянилян олдуьуна эюря, йаза билярик ки,
const
pV
(1.4)
Алынан ифадя адиабатик просес цчцн газын щал тянлийинин ифадясидир. Бу
ифадяйя Пуассон тянлийи дя дейилир.
Т, В вя йа п, Т дяйишянляриня кечмяк цчцн Клапейрон-Менделейев
тянлийиндян
)
(
RT
M
m
pV
истифадя едяряк (4)-дян тязйиги вя йа щяжми явяз етсяк,
аларыг ки,
const
TV
1
, (1.5)
const
p
T
1
. (1.6)
(4)-(6) ифадяляри адиабатик просесин щал тянлийидир. Бу ифадялярдяки юлчцсцз
кямиййят
i
i
c
c
C
С
V
p
V
p
2
(1.7)
Пуассон ямсалы адланыр.
Адиабатик просесин диаграмы (адиабат) п,
В координатларында щипербола иля тясвир олунур.
Шякилдян эюрцндцйц кими, адиабат (
const
pV
)
изотермя (
const
pV
) нисбятян даща кяскиндир.
Бу онунла изащ олунур ки, 1-3 адиабатик сыхылма
заманы
газын
тязйигинин
артмасы
йалныз
изотермик сыхылма заманы щяжмин азалмасы иля
дейил, щямчинин температурун артмасы иля
шяртлянмишдир.
Адиабатик просесдя газын эюрдцйц иши щесаблайаг. (2) ифадясини ашаьыдакы
кими йазсаг,
dT
C
M
m
dA
V
.
Яэяр газ адиабатик олараг В
1
-дян В
2
-йя гядяр артса, онун температуру
Т
1
-дян Т
2
-йя гядяр азалажаг вя идеал газын эенишлянмяси заманы эюрдцйц иш
)
(
2
1
2
1
T
T
C
M
m
dT
C
M
m
A
V
T
T
V
. (1.8)
1-2 адиабатик эенишлянмя заманы газын эюрдцйц иш изотермик эенишдлянмя
заманы эюрцлян ишдян аздыр. Бу онунла изащ олунур ки, изотермик эенишлянмя
заманы температур сабит галдыьы щалда, адиабатик эенишлянмя заманы газ сойу-
йур.
ПОЛИТРОП ПРОСЕСЛЯР
Политроп просес еля просесляря дейилир ки, бу заман жисмин истилик тутуму
сабит галыр. Беляликля, политроп просесдя
сonst
С
. (2.1)
Идеал газ цчцн политроп просесин щал тянлийини тапаг. Бунун цчцн бир мол
идеал газ цчцн термодинамиканын биринжи ганунуну ашаьыдакы кими йазаг.
pdV
dT
C
CdT
pdV
dU
dQ
V
(2.2)
RT
pV
ифадясини дифференсиалласаг,
RdT
Vdp
pdV
(2.3)
0
)
(
)
(
Vdp
C
C
pdV
R
C
C
V
V
(2.4)
Майер тянлийиндян
)
(
V
p
C
C
R
истифадя едяряк, (2.4)-ц пВ-йя бюлсяк
аларыг ки,
0
)
(
)
(
p
dp
C
C
V
dV
C
С
V
p
(2.5)
(5) ифадясини интегралласаг,
const
np
C
C
nV
С
С
V
p
)
(
)
(
(2.6)
Бу ифадяни Ж-Ж
В
-йя бюлсяк вя потенсилласаг
const
pV
n
, (2.7)
аларыг, бурада
V
p
C
C
C
C
n
(2.8) политроп ямсалы адланыр.
(2.7) ифадяси
V
C
C
щалы цчцн идеал газын политроп ифадясинин йазылышыдыр.
V
С
С
олдугда, бу тянлик
const
nV
C
C
p
)
(
шяклиндя олур ки, бурадан да алыныр
ки,
const
V
. Демяли,
V
С
С
олдугда политроп просес еля изохорик просесдир.
Буну яввялжядян дя демяк олар, чцнки
const
С
V
олур, бу ися сабит щяжмдя,
йяни изохорик просесдя истилик тутумудур. Бу просесдя
n
.
Диэяр просесляр дя политроп просесляря аиддир. Изобарик просесдя
p
С
С
,
0
n
, изотермик просесдя
1
n
, адиабатик просесдя ися
n
олур.
(2.8) ифадясини Ж-йя нязярян щялл етсяк, политроп просесдя идеал газын истилик
тутуму цчцн дцстур аларыг
1
n
C
nC
С
p
V
. (2.9)
ЕНТРОПИЙА. ТЕРМОДИНАМИКАНЫН ЫЫ ГАНУНУ
Термодинамик просесляри йалныз термодинамиканын биринжи гануну иля
тясвир етмяк олмур. Бу ганун термодинамик системлярдя енеръинин сахланма вя
чеврилмя ганунуну тяйин едир, лакин бу просеслярин щансы истигамятдя эетдийини
мцяййян етмир. Бу суала термодинамиканын икинжи гануну жаваб верир.
Термодинамиканын икинжи гануну истилик мцщяррикляринин ишинин анализиндян
алынмышдыр.
Бир истилик мянбяйи олан истилик мцщяррикляринин йарадылмасынын мцмкцн
олмамасы термодинамиканын икинжи ганунунун Келвин-Планк формуласында
ясасыны тяшкил едир: 1) икинжи нюв даими мцщяррик мцмкцн дейил; 2) гыздырыжыдан
алынмыш истилийин она еквивалент ишя чеврилмяси иля нятижялянян просес мцмкцн
дейил.
Бундан башга, термодинамиканын икинжи ганунунун бир нечя башга
ифадяси дя вар. Онлардан бири Клаизиусун вердийи ифадядир: истилик щеч вахт
юзбашына температуру аз олан жисимдян температуру чох олан жисмя кечя
билмяз.
Бу ганунун диэяр ифадясини айдынлашдырмаг цчцн ентропийа анлайышындан
истифадя олунур.
Ентропийа анлайышы 1865-жи илдя Клаизиус тяряфиндян верилмишдир. Бу
кямиййятин физики мянасыны ачмаг цчцн изотермик просесдя жисмин алдыьы истилик
мигдарынын температура олан нисбятиня
)
(
dT
dQ
бахырлар. Бу нисбятя эятирилмиш
истилик мигдары дейилир вя о эюстярир ки, верилмиш температурда ня гядяр истилик
айрылыр. Мцяййян едилмишдир ки, истянилян дюнян даиряви просесдя эятирилмиш
истилик мигдары сыфра бярабярдир:
0
T
dQ
(3.1)
Бу ифадядян алыныр ки, интегралалты ифадя йалныз системин щалыны тяйин едян вя
системин бу щала щансы йолла эялмясиндян асылы олмайан функсийанын там
дифференсиалыдыр. Беляликля,
dS
T
dQ
(3.2)
Дифференсиалы
T
dQ
олан щал функсийасы ентропийа адланыр вя С иля ишаря
олунур.
(3.1) ифадясиндян алыныр ки, дюнян просесляр цчцн ентропийанын дяйишмяси
0
S
. (3.3)
Термодинамикада сцбут едилир ки, дюнмяйян просеслярдя системин
ентропийасы щямишя артыр:
0
S
. (3.4)
Гейд едяк ки, (3.3) вя (3.4) ифадяляри йалныз гапалы системляря аиддир, яэяр
систем харижи мцщитля истилик мцбадиляси едирся, онун ентропийасы юзцнц истянилян
кими апара биляр. (3.3) вя (3.4) ифадялярини Клаизиус гейри-бярабярлийи шяклиндя
йазмаг олар
0
S
, (3.5)
йяни гапалы системин ентропийасы йа артыр ( дюнмяйян просеслярдя), йа да
дяйишмяз галыр (дюнян просеслярдя).
Яэяр систем 1 щалындан 2 щалына кечирся, ентропийанын дяйишмяси (3.2)
ифадясиня эюря
2
1
2
1
1
2
2
1
T
dA
dU
T
dQ
S
S
S
, (3.6)
бурада интегралалты ифадя вя интегралын сярщядляри тядгиг олунан просеси
характеризя едян кямиййятляр васитясиля ифадя олунмалыдыр. Бу ифадядян истифадя
едяряк идеал газда баш верян просеслярдя ентропийанын дяйишмясини тапаг.
dT
C
M
m
dU
V
вя
V
dV
RT
M
m
pdV
dA
олдуьуна эюря,
2
1
2
1
1
2
2
1
V
V
T
T
V
V
dV
R
M
m
T
dT
C
M
m
S
S
S
,
вя йа
)
(
1
2
1
2
1
2
2
1
V
V
n
R
T
T
n
C
M
m
S
S
S
V
, (3.7)
йяни идеал газын ентропийасынын дяйишмяси С
12
онун 1 щалындан 2 щалына
кечмя нювцндян асылы дейил.
Адиабатик просес цчцн
0
dQ
олдуьуна эюря
0
S
,
const
S
, йяни
адиабатик дюнян просесляр сабит ентропийада баш верир. Она эюря дя ону бязян
изоентропик просес дя адландырырлар.
Изотермик просесдя
)
(
2
1
T
T
1
2
V
V
n
R
M
m
S
,
изохорик просесдя
)
(
2
1
V
V
1
2
T
T
n
C
M
m
S
V
.
Бцтцн реал просесляр дюнмяйян олдуьуна эюря, эюстярмяк олар ки, гапалы
системдя бцтцн просесляр системин ентропийасынын артмасына эятирир - бу
ентропийанын артма принсипидир. Бу принсип термодинамиканын икинжи
ганунунун формуллашдырылмасына сябяб олур: макроскопик системлярдя йалныз
онун ентропийасыны артыран просесляр мцмкцндцр.
ЯДЯБИЙЙАТ
1. Й.С. Фейзийев, Р.М. Рзайев. Цмуми физика курсу. Бакы. 2001
2. М.Щ. Рамазанзадя. Физика курсу. Бакы. «Маариф». 1987.
3. Н.Ш.Мяммядзадя. Физика. Бакы. «Маариф». 1996.
4. И.В.Савельев. Курс общей физики. Т. I. М.: Наука. 1986.
5. Т.И.Трофимова. Курс физики. М.: Высшая школа. 2003.
10.MOLEKULLARIN SƏRBƏST UÇUŞ YOLU.
QAZLARDA KÖÇÜRMƏ HADISƏLƏRI.
Molekulların sərbəst uçuş yolu.
Molekullar- kinetik nəzəriyyənin əsas müddəalarına görə çox da kiçik
olmayan təzyiqlərdə qaz molekulları vahid zamanda bir-biri ilə olduqca böyük
sayda toqquşmalara məruz qalırlar. Molekulların istilik hərəkəti sürəti saniyədə
yüzlərcə metr tərtibində olsa da, onların böyük sayda toqquşmalara məruz qalması
qazlarda molekulların yavaç yerdəyişməsi faktını izah edir. Molekula Broun
hissəciyinə oxşar sınıq xətt boyunca hərəkət edərək bir saniyə ərzində özünün
başlanğıc vəziyyətindən, istilik hərəkəti sürəti böyük olsa da, bir neçə millimetr və
hətta daha az uzaqlaşır. Hava kütləsi axını olmadıqda ətir iyinin otaqda nisbətən
yavaş yayılması bununla izah olunur.
Molekulların iki toqquşma arasında qət etdiyi orta məsafə molekulun sərbəst
uçuş yolunun orta uzunluğu adlanır və
işarə olunur. Molekulun bir saniyədə
məruz qaldığı toqquşmaların sayı və onun orta sürəti (u) məlum olduqda bu
kəmiyyəti asanlıqla hesablamaq olar:
u
(1)
Toqquçmaların sayı (ν) aşağıdakı təsəvvürlər əsasında hesablana bilər: fərz
edək ki, σ diametrli elastik kürə kimi baxılan ideal qaz molekulu fəzada u orta
sürətlə hərəkət edir. Hərəkət zamanı molekul fəzada silindirik həcm ayırır və
mərkəzləri diametri 2σ olan silindir daxilindəki bütün molekullarla toqquşur (Şəkil
1). Silindirin həcmi πσ
2
u olar. Hər bir toqquşma zamanı molekulun hərəkət
istiqaməti dəyiçdiyindən onun fəzada ayırdığı həcm bir saniyədə məruz qaldığı
toqquşmaların sayı qədər kiçik silindirlərin həcmlərinin cəminə bərabər olar. Əgər
digər molekulların tərpənməz olduğunu fərz etsək, bir saniyədəki toqquşmaların
sayı
ν= πσ
2
un (2)
olar. Burada n- vahid həcmdəki molekulların sayıdır.
Digər molekulların hərəkəti toqquşmaların sayını artırır. Sürətə görə maksvell
paylanmasını nəzərə aldıqda, (2)-yə düzəliş vuruğu
2
-yə bərabərdir.
ν= π
2
σ
2
un (3)
Otaq temperaturunda və atmosfer təzyiqində hava üçün (3) əsasında aparılmış
hesablamalar toqquşmaların sayının saniyədə 10
9
tərtibində olduğunu göstərmişdir.
Əgər (3)-ü (1)-də nəzərə alsaq
2
1
2
n
(4)
olar.
Molekulun orta sərbəst uçuş yolu vahid həcmdəki molekulların sayı ilə tərs
mütənasibdir. Bu isə o deməkdir ki, həmin kəmiyyət qazın sıxlığı, yaxud təzyiqi ilə
tərs mütənasibdir:
Ap
1
(5)
(5)-dən alınır ki, qazın təzyiqi və orta sərbəst uçuş yolu arasındakı asılılıq
mövcuddur:
2
2
1
1
P
P
(6)
2σ
σ
Şəkil 1.
(6) düsturu kiçik təzyiqlərdə ölçülmüş orta sərbəst uçuş yoluna görə istənilən digər
təzyiqdə
-nı hesablamağa imkan verir.
Normal şəraitdə qaz molekullarının sərbəst uçuş yolunun orta uzunluğu 10
-5
m
tərtibindədir.
Qazların diffuziyası. Kranlı boru vasitəsilə birləşdirilmiş iki qab təsəvvür edək.
Qablardan birində A, digərində B qazı vardır və bu qazlar bir-biri ilə kimyəvi
qarşılıqlı təsirdə olmurlar. Fərz edək ki, qaz molekullarının kütləsi, həcminin
diametrləri olduqca yaxındır. Praktik olaraq bu A və B qazlarının çox da yüngül
olmayan qazın izotopları olduğu deməkdir. A və B qazları bərabər molekulyar
kütləyə malik qazlar, məsələn CO və N
2
(Mr=28 a.k.v.) ola bilər. Əgər kran açılsa,
A qazı boru vasitəsilə B qazının tutduğu qaba diffuziya etməyə və əksinə
başlayacaqdır.
X oxunu qabları birləşdirən boru boyunca yönəltsək birölçülü məsələnin
araşdırılması lazım gələcəkdir. Çox da kiçik olmayan təzyiqlərdə molekullar tez-
tez toqquşur, molekulun sərbəst yolunun uzunluğu çox da böyük deyil və qazların
diffuziyası olduqca yavaş baş verir. Fərz edək ki, A qazının konsentrasiyası X oxu
boyunca soldan sağa azalır. B qazının konsentrasiyası aydındır ki, həmin
istiqamətdə artacaqdır. Belə ki, hər iki qaz molekullarının vahid həcmdə ümumi
sayı qabın bütün hissələrində eynidir və qaz qarışığının təzyiqi qablarda sabitdir.
Diffuziya nəticəsində hər iki qaz konsentrasiyasının onların tutduqları həcmdə
bərabərləşməsi baş verir. Bu cür proses qeyri-stasionar diffuziya adlanır.
Əgər diffuziyanın başladığı fəza hissəsinə qaz molekulları əlavə etməklə və
diffuziya selinin istiqamətləndiyi hissədən molekulları uzaqlaşdırmaqla baxılan
həcmdə konsentrasiya fərqi sabit saxlanılarsa, bu cür diffuziya stasionar diffuziya
adlanır.
A qazının X oxu boyunca dS səthindən diffuziyası zamanı dt müddətində
köçürülən qaz kütləsini hesablayaq (şəkil 2).
Molekulların istilik hərəkətinin xaotikliyi nəticəsində A qazının diffuziya
prosesi X oxu boyunca həm soldan sağa, həm də sağdan sola baş verir. Lakin X
oxu boyunca A qazının konsentrasiyası müxtəlif olduğundan göstərilən
istiqamətlərdə köçürülən molekulların miqdarı müxtəlifdir. Bu, həmçinin B qazına
da aiddir.
Soldan sağa dS səthindən sərbəst uçuş yolu məsafəsində olan molekullar
keçəcəkdir.
məsafəsindən uzaqda olan molekullar dS səthinə yolda digər
λ
λ
dx
dn
n
dx
dn
n
x
dS
Şəkil 2.
molekullarla toqquşur və istiqamətini dəyişir. dS səthinə yalnız sərbəst uçuş
yolundan kiçik məsafədə yeni toqquşmaya məruz qalmış molekullar çatacaqdır.
Fərz edək ki, bütün molekulların orta sürəti (u) və sərbəst uçuş yolunun uzunluğu (
) eynidir. Molekulların hərəkətinin xaotikliyini nəzərə alsaq, X oxu boyunca
molekulların ümümi sayınnın üçdə biri hərəkət edər. Onların isə yarısı, yəni altıda
biri soldan sağa, digər yarısı isə sağdan sola hərəkət edəcəkdir. Beləliklə, dt
müddətində dS səthindən soldan sağa keçən A molekullarının sayı
dSdt
dx
dn
n
u
N
)
(
6
1
1
(7)
olar. Burada n-vahid həcmdə A qazı molekullarının sayı, dn/dx-X oxu boyunca
həmin qazın molekullarının konsentrasiya qradiyentidir.
Eyni zamanda, sağdan sola köçən A qazı molekullarının sayı
dSdt
dx
dn
n
u
N
)
(
6
1
2
(8)
olar.
Əgər (N
1
-N
2
) fərqini bir molekulun kütləsinə (m) vursaq dt müddətində dS
səthindən diffuziya etmiş qazın kütləsini (dM) almış olarıq:
dSdt
dx
dn
mu
dM
3
1
(9)
Əgər A qazının konsentrasiyası c olsa, onda c=mn nəzərə almaqla (9)-u
aşağıdakı kimi yazmaq olar:
dSdt
dx
dc
u
dM
3
1
(10)
Bu ifadə XIX əsrdə Fik tərəfindən təcrübi müəyyən olunmuş diffuziya qanunu
ilə üst-üstə düşür:
t
S
dx
dc
D
M
(11)
(10) və (11) ifadələrini müqayisə etsək qazın diffuziya əmsalı (D) üçün
aşağıdakı ifadəni alarıq:
u
D
3
1
(12)
(12) olduqca vacib münasibətdir. Diffuziya əmsalını təcrübi olaraq ölçmək
olar. D məlum olduqda hesablanmış, yaxud ölçülmüş orta sürətə (u) görə sərbəst
uçuş yolunun orta uzunluğunu müəyyən etmək olar. (11) tənliyini alarkən stasionar
diffuziya nəzərdən keçirilmişdir. Qeyri-stasionar diffuziya üçün Fik qanunu daha
mürəkkəb olsa da, hadisənin ümumi xarakteri eyni qalır:
2
2
x
c
D
t
c
(13)
Burada
dc
xdS
dM
, (13) ifadəsi Finkin II qanunudur.
Qazların istilikkeçirməsi. Birölçülü məsələni araşdırmaq üçün X oxuna
perpendikulyar iki müstəvi arasında olan qaz kütləsini nəzərdən keçirək. Fərz edək
ki, bu səthlərin temperaturları T
1
və T
2
-dir. Əgər bu temperaturlar sabit qalarsa,
qazdan stasionar istilik seli baş verər. X oxu boyunca temperatur qradiyenti dT/dx
olar və qazı hüdudlandıran səthlərə paralel Y və Z oxları boyunca temperatur
dəyişməz. X oxuna perpendikulyar yerləşdirilmiş dS=dydz səthindən istilik selini
nəzərdən keçirək (şəkil 3).
dS səthindən molekulun sərbəst uçuş yolu məsafəsində olan K nöqtəsində
temperatur
dx
dT
T
(14)
bərabərdir. Vahid həcmdə biratomlu qazın daxili enerjisi 3/2nkT-dir. Çoxatomlu
qaz üçün
nkT
i
E
2
(15)
burada i- molekulun sərbəstlik dərəcəsinin sayı, n-vahid həcmdə qaz
molekullarının sayıdır.
Molekulların soldan-sağa istilik hərəkətinin xaotikliyi ilə əlaqədar yuxarıdakı
mülahizələri təkrarlasaq dt müddətində dS səthindən köçürülən istilik miqdarı
dSdt
dx
dT
T
k
i
nu
)
(
2
6
1
(16)
olar.
Qeyd olunan müddətdə dS səthindən sağdan sola daşınan istilik miqdarı isə
dSdt
dx
dT
T
k
i
nu
)
(
2
6
1
(17)
olar.
(16) və (17) ifadələrinin fərqi dS səthindən daşınan istilik miqdarına bərabərdir:
dSdt
dx
dT
k
i
nu
Q
2
3
1
(18)
Qazın vahid həcminin istilik tutumu (15)-i nəzərə almaqla
V
C
nk
i
dT
dE
2
(19)
olar. C
v
-qazın xüsusi istilik tutumudur. Digər tərəfdən istilikkeçirmə üçün Furye
düsturuna görə
x
T
T
t
S
k
Q
2
1
(20)
burada k- divar materialının istilik keçirmə əmsalı olub temperatur, təzyiq və s.
asılıdır. (19) və ρ=mn ifadəsini nəzərə almaqla (18) və (20) müqayisə edilsə, qazın
istilikkeçirmə əmsalını hesablamaq üçün aşağıdakı ifadəni alarıq:
λ
λ
dx
dT
T
dx
dT
T
x
dS
Şəkil 3.
K
V
V
mC
nu
uC
3
1
3
1
(21)
Qazlarda daxili sürtünmə. Mexanikadan məlumdur ki, maye, yaxud qazlarda
daxili sürtünmə qüvvəsi Nyuton düsturu ilə hesablanır:
dx
d
S
F
(22)
Burada υ- qaz təbəqəsinin X oxuna perpendikulyar istiqamətdə, məsələn Z oxu
boyunca axma sürəti, η- daxili sürtünmə əmsalıdır.
X oxuna perpendikulyar dS səthi götürək: X oxu boyunca qaz təbəqəsinin
sürət qradiyenti dυ/dx bərabərdir. X oxu boyunca qaz təbəqələrinin sürətinin soldan
sağa azaldığını fərz etsək, bu qeyd olunan sürət qradiyentini şərtləndirər (şəkil 4).
Qaz təbəqələrinin qarşılıqlı təsiri bir qaz təbəqəsindən digərinə müəyyən
hərəkət miqdarı (impuls) daşınması yolu ilə baş verir. υ
1
sürəti ilə hərəkət edən
təbəqədən kiçik sürətlə hərəkət edən (υ
2
) təbəqəyə keçən m kütləli molekula bu
təbəqəyə m(υ
1
-υ
2
) hərəkət miqdarı daşıyır və onu sürətləndirir.
Kiçik sürətlə (υ
2
) hərəkət edən təbəqədən böyük sürətlə (υ
1
) hərəkət edən
təbəqəyə keçən molekula isə bu təbəqəni tormozlayır və onun hərəkət miqdarını
azaldır.
Beləliklə, daxili sürtünmənin mexanizmi bir qaz təbəqəsindən digərinə
hərəkət miqdarı köçürülməsi ilə bağlıdır.
Qaz molekullarının istilik hərəkətinin xaotikliyi ilə bağlı yuxarıdakı
mülahizələri təkrarlasaq dS səthindən soldan sağa daşınan hərəkət miqdarı dt
müddətində
dSdt
dx
d
num
P
)
(
6
1
1
(23)
olar. Sağdan sola isə
dSdt
dx
d
num
P
)
(
6
1
2
(24)
hərəkət miqdarı daşınacaqdır.
Nyutonun II qanununa görə hərəkət miqdarının dəyişməsi
dSdt
dx
d
num
P
P
Fdt
3
1
2
1
(25)
λ
λ
dx
d
dx
d
x
dS
Şəkil 4.
Z
υ
1
υ
2
υ
3
υ
n
olar. (22) və (25)-i müqayisə etsək daxili sürtünmə əmsalı üçün aşağıdakı ifadəni
alarıq:
u
num
3
1
3
1
(26)
(4)-ü (26)-da nəzərə alsaq
2
3
1
2
mu
(27)
olar.
Axrıncı ifadədən göründüyü kimi daxili sürtünmə əmsalı (η) vahid həcmdəki
molekulların sayından, yəni qazın təzyiqi və sıxlığından asılı deyildir.
Lakin bu müddəa seyrəkləşmiş qazlar üçün doğru deyildir. Köçürmə
hadisələri araşdirılarkən qaz molekullarının eyni orta sürətə (u) malik olduğu fərz
edilmişdir. Sürətə görə Maksvell paylanmasını nəzərə almaqla aparılan daha ciddi
hesablamalarda (11), (21) və (26) düsturlarında 1/3 əmsalı 0,31 əmsalı ilə əvəz
olunur.
(26) və (11) düsturlarını müqayisə etsək
η=Dρ (28)
olar. (21)-də molekulun orta sərbəst uçuş yolunun (26)-dan təyin olunmuş ifadəsini
nəzərə alsaq
χ=C
V
η (29)
olar.
Axrıncıdan alınır ki, daxili sürtünmə əmsalının təzyiqdən asılı olmadığı şərtlər
daxilində istilikkeçirmə əmsalı da təzyiqdən asılı olmur.
Əgər (29)-da daxili sürtünmə əmsalının (28) ifadəsini nəzərə alsaq
χ=C
V
Dρ (30)
olar.
H
2
molekulu üçün təcrübi olaraq normal şəraitdə baxılan kəmiyyətlərin
aşağıdakı qiymətləri müəyyən edilmişdir:
U=1843 m/san; η=86×10
-6
q/sm
2
;
=11,23m; ν=15,1×10
9
; χ=1660×10
-6
C/sm×san×dər.
11.РЕАЛ ГАЗЛАР. Ван -дер-Ваалс тянлийи
Реал газлар идеал газ ганунларына тягриби табе олурлар. Она эюря дя идеал
газын щал тянлийи олан Менделейев-Клапейрон тянлийи реал газлара ейни иля тятбиг
едиля билмяз.
Буна сябяб: а) реал газ молекулларынын арасында
илишмя гцввясинин олмасыдыр; б) реал газ молекулларынын
юзляринин мцяййян щя
cмляря, юлчцляря малик олмасыдыр.
Реал газын щал тянлийини йазмаг цчцн бу сябябляри нязяря
алмаг
шярти
иля
Менделейев-Клапейрон
тянлийиня
мцяййян ялавяляр етмяк лазымдыр. Клапейрон тянлийиня
V
V
-b
бу ъцр ялавяляр едян алимляр чох олмушдур. Бунларын ичярисиндя Ван-дер-Ваалс
хцсуси йер тутур. Ван-дер-Ваалс Клапейрон тянлийиня ики кямиййят ялавя етмиш-
дир. О кямиййятлярдян бири щя
cмя, диэяри ися тязйигя аиддир.
Идеал газ молекулларынын щя
cми нязяря алынмадыьындан Клапейрон тянлийиня
дахил олан
V
щя
cми еля газын йерляшдийи габын щяcмидир. Реал газларда ися
молекуллар мцяййян щя
cмя маликдирляр вя она эюря дя йерляшдийи габын
щя
cминин мцяййян щиссясини бу молекуллар тутур (шякил 1). Бу щиссянин щяcмини
b
иля ишаря етсяк, онда
b
молекулларын юзляринин тутдуглары щя
cмдир. Буна
мяхсуси щя
cм дейилир.
b
V
-ися сярбяст щяъм адланыр. Бу щя
cми нязяря алсаг, 1
мол газ цчцн Клапейрон тянлийи
1
RT
b
V
P
шяклиндя ифадя олунур.
Рела газ молекуллары арасында илишмя гцввяляри олдуьундан, онлар арасында
ялавя тязйигин ямяля эялмясиня сябяб олур. Бу тязйиг дахили вя йа молекулйар
тязйиг адланыр. Бу тязйиг реал газын сыхылмасыны асанлашдырыр. Онда реал газ
цчцн, Клапейрон тянлийиня дахил олан
P
хари
cи тязйигин цзяриня
1
P
молекулйар
тязйиги ялавя олунмалыдыр. Буну нязяря алсаг (1) тянлийи
2
1
RT
V-b
P
P
шяклиндя йазылар.
Газ дахилиндя ики тябягядя олан молекуллар арасында илишмя гцввясинин
олмасы нятиъясиндя йаранан дахили молекулйар тязйиги бу тябягялярдян олан
молекулларын
2
1
n
n
вя
сайлары иля дцз мцтянасиб олур-
2
1
1
n
α n
P
. Яэяр
2
1
n
n
олса
2
1
n
P
олар. Бурада
мцтянасиблик ямсалыдыр.
Мя'лумдур ки, молекулларын сайы газын сыхлыьы иля дцз, щяъми иля тярс
мцтянасибдир. Йя'ни
V
~
n
. Буну нязяря алсаг,
2
2
2
1
V
a
n
P
вя йа
3
2
1
V
a
P
Буну (2)-дя нязяря алсаг,
RT
b
V
V
a
P
RT
V-b
P
P
2
1
вя йа
4
2
RT
b
V
V
a
P
олар. Бу тянлик 1мол реал газын щал тянлийидир вя Ван-дер Ваалс тянлийи адланыр.
Истянилян мигдар газ цчцн реал газын щал тянлийи
5
2
2
2
RT
μ
m
b
μ
m
V
V
a
μ
m
P
шяклиндя йазылыр. Бурада
a
вя
b
кямиййятляри Ван-дер-Ваалс сабитляри адланыр.
мол
м
1
мол
нм
3
2
4
b
;
1
a
иля юлчцлцр.
Яэяр молекулларын тутмуш олдуглары щяъм нязяря алынмазса, идеал газ цчцн
2
V
a
вя
b
сыфыр олар вя тянлик идеал газ цчцн Клапейрон тянлийиня,
RT
PV
чеврилир. Демяли, хцсуси бир щалда газ щалынын тянлийи идеал газ щалынын тянлийиня
чеврилир.
0> Dostları ilə paylaş: |