girii?. Is? m?hendisli?inin konusu. Temel kavramlar ve tan?mlar. Termodinamik sistem. Durum parametreleri. S?cakl?k. Bas?n?. Spesifik hacim. Durum denklemi. Van der Waals denklemi .

Birimler aras? oran:

1 bar = 10 5 Pa

1 kg/cm2 (atmosfer) = 9,8067 10 4 Pa

1 mmHg st (milimetre c?va) = 133 Pa

1 mm su. Sanat. (milimetre su s?tunu) = 9,8067 Pa

Yo?unluk - bir maddenin k?tlesinin o maddenin kaplad??? hacme oran?.

Spesifik hacim - yo?unlu?un kar??l???, yani Bir maddenin kaplad??? hacmin k?tlesine oran?.

Tan?m: Termodinamik bir sistemde, sisteme dahil olan herhangi bir cismin parametrelerinden en az biri de?i?irse, sistem bir de?i?ime u?rar. termodinamik s?re? .

Durumun temel termodinamik parametreleri P, V, T homojen cisimler birbirine ba?l?d?r ve durum denklemiyle kar??l?kl? olarak ili?kilidir:

F (P, V, T)

?deal bir gaz i?in durum denklemi ?u ?ekilde yaz?l?r:

P- bas?n?

v- belirli hacim

T- s?cakl?k

R- gaz sabiti (her gaz?n kendi de?eri vard?r)

Durum denklemi biliniyorsa, en basit sistemlerin durumunu belirlemek i?in 3 ba??ms?z de?i?kenden ikisini bilmek yeterlidir.

P = f1 (v, t); v = f2 (P, T); T = f3(v, P).

Termodinamik s?re?ler genellikle durum parametrelerinin eksenler boyunca ?izildi?i durum grafiklerinde g?sterilir. B?yle bir grafi?in d?zlemindeki noktalar sistemin belirli bir durumuna kar??l?k gelir, grafikteki ?izgiler ise sistemi bir durumdan di?erine aktaran termodinamik s?re?lere kar??l?k gelir.

Pistonlu bir kaptaki bir miktar gaz k?tlesinden olu?an bir termodinamik sistemi d???nelim ve bu durumda kap ve piston d?? ortamd?r.

?rne?in gaz?n bir kapta ?s?t?ld???n? varsayal?m, iki durum m?mk?nd?r:

1) Piston sabitse ve hacim de?i?miyorsa kaptaki bas?n? artacakt?r. Bu s?re? denir izokorik(v = const), sabit hacimde ?al???yor;

Pirin?. 1.1. ?zokorik s?re?ler P-T koordinatlar: v 1 >v 2 >v 3

2) Piston serbestse, ?s?t?lan gaz sabit bas?n?ta genle?ecektir, bu i?leme denir; izobarik (P= const), sabit bas?n?ta ?al???yor.

Pirin?. 1.2 ?zobarik s?re?ler v - T koordinatlar: P 1 >P 2 >P 3

Pistonu hareket ettirerek kaptaki gaz?n hacmini de?i?tirirseniz, gaz?n s?cakl??? da de?i?ecektir, ancak gaz?n s?k??t?r?lmas? s?ras?nda kab? so?utarak ve genle?me s?ras?nda ?s?tarak s?cakl???n sabit kalmas?n? sa?layabilirsiniz. hacim ve bas?n?taki de?i?ikliklerle bu i?leme denir izotermal (T= sabit).

Pirin?. 1.3 ?zotermal s?re?ler P-v koordinatlar: T 1 >T 2 >T 3

Sistem ile ?evre aras?nda ?s? al??veri?inin olmad??? olaya denir. adyabatik sistemdeki ?s? miktar? sabit kal?rken ( Q= sabit). Ger?ek hayatta sistemi ortamdan tamamen izole etmek m?mk?n olmad???ndan adyabatik s?re?ler mevcut de?ildir. Bununla birlikte, genellikle ?evreyle ?s? al??veri?inin ?ok k???k oldu?u i?lemler meydana gelir; ?rne?in, pistonun ve kab?n ?s?nmas? nedeniyle ?s?n?n uzakla?t?r?lmas? i?in zaman olmad???nda, bir kaptaki gaz?n bir piston taraf?ndan h?zl? bir ?ekilde s?k??t?r?lmas?.

Pirin?. 1.4 Adyabatik bir s?recin yakla??k grafi?i P-v koordinatlar.

Tan?m: Dairesel s?re? (D?ng?) - sistemi orijinal durumuna d?nd?ren bir dizi i?lemdir. Bir d?ng?de herhangi bir say?da ayr? s?re? bulunabilir.

D?ng?sel s?re? kavram? termodinamikte bizim i?in anahtard?r, ??nk? bir n?kleer santralin i?leyi?i buhar-su d?ng?s?ne dayal?d?r, ba?ka bir deyi?le ?ekirdekteki suyun buharla?mas?n?, t?rbinin d?n???n? dikkate alabiliriz. rotorun buharla yo?unla?mas?, buhar?n yo?unla?mas? ve suyun ?ekirde?e ak??? bir t?r kapal? termodinamik s?re? veya d?ng? olarak ger?ekle?ir.

Tan?m: ?? g?vdesi - termodinamik d?ng?ye kat?larak yararl? i?ler yapan belirli miktarda madde. RBMK reakt?r tesisindeki ?al??ma ak??kan?, ?ekirdekte buhar ?eklinde buharla?t?ktan sonra t?rbinde ?al??arak rotoru d?nd?ren sudur.

Tan?m: Termodinamik bir s?re?te enerjinin, ?al??ma ak??kan?n?n hacmindeki bir de?i?iklikle, d?? uzaydaki hareketi veya konumundaki bir de?i?iklikle ili?kili olarak bir v?cuttan di?erine aktar?lmas?na denir. s?re? ?al??mas? .

Termodinamik sistem

Teknik termodinamik (t/d), ?s?n?n kar??l?kl? olarak i?e d?n??me modellerini inceler. Is? ve so?utma makinelerinde meydana gelen termal, mekanik ve kimyasal i?lemler aras?ndaki ili?kiyi kurar, gazlarda ve buharlarda meydana gelen i?lemleri ve bu cisimlerin ?e?itli fiziksel ko?ullar alt?ndaki ?zelliklerini inceler.

Termodinamik, termodinami?in iki temel yasas?na (ilkesine) dayanmaktad?r:

Termodinami?in birinci yasas?- enerjinin d?n???m? ve korunumu yasas?;

Termodinami?in II kanunu- ?ok say?da par?ac?ktan olu?an sistemlerde makroskobik s?re?lerin ortaya ??kmas? ve y?n? i?in ko?ullar? belirler.

Temel yasalar? ?s?y? mekanik i?e d?n??t?rme s?re?lerine ve bunun tersini uygulayan teknik teknoloji, ?s? motorlar? teorileri geli?tirmeyi, i?lerinde meydana gelen s?re?leri incelemeyi vb. m?mk?n k?lar.

?al??man?n amac? termodinamik sistem, bu bir v?cut grubu, bir v?cut veya bir v?cudun bir par?as? olabilir. Sistemin d???nda olana denir ?evre. Bir T/D sistemi, birbirleriyle ve ?evreyle enerji al??veri?inde bulunan makroskobik cisimlerin bir koleksiyonudur. ?rne?in: bir t/d sistemi, pistonlu bir silindirin i?inde yer alan bir gazd?r ve ?evre, bir silindir, bir piston, hava ve oda duvarlar?ndan olu?ur.

?zole sistem - T/D sistemi ?evre ile etkile?ime girmez.

Adyabatik (?s? yal?t?ml?) sistem - sistem, ?evre ile ?s? al??veri?ini (?s? al??veri?i) hari? tutan adyabatik bir kabu?a sahiptir.

Homojen sistem - T?m par?alar? ayn? bile?ime ve fiziksel ?zelliklere sahip olan bir sistem.

Homojen sistem - ??inde aray?z bulunmayan (buz, su, gazlar) bile?im ve fiziksel yap? bak?m?ndan homojen bir sistem.

Heterojen sistem - birbirinden g?r?n?r aray?zlerle (buz ve su, su ve buhar) ayr?lm??, farkl? fiziksel ?zelliklere sahip birka? homojen par?adan (fazdan) olu?an bir sistem.
Is? motorlar?nda (motorlar), ?al??ma s?v?lar? - gaz, buhar yard?m?yla mekanik ?al??ma ger?ekle?tirilir.

Her sistemin ?zellikleri, genellikle termodinamik parametreler olarak adland?r?lan bir dizi b?y?kl?kle karakterize edilir. Bunlardan baz?lar?n?, fizik dersinden bilinen molek?ler kinetik kavramlar? kullanarak, kaybolacak kadar k???k boyutlara sahip, rastgele termal hareket halinde olan ve yaln?zca ?arp??malar s?ras?nda birbirleriyle etkile?ime giren molek?llerin bir koleksiyonu olan ideal bir gazla ilgili olarak ele alal?m.

Bas?n?, ?al??ma ak??kan?n?n molek?llerinin y?zey ile etkile?iminden kaynaklan?r ve say?sal olarak, ikincisine normal olan v?cut y?zeyinin birim alan? ba??na etki eden kuvvete e?ittir. Molek?ler kinetik teoriye uygun olarak gaz bas?nc? ?u ili?kiyle belirlenir:

Nerede N- birim hacim ba??na molek?l say?s?;

T— molek?l?n k?tlesi; 2'den itibaren- molek?llerin ?teleme hareketinin ortalama kare h?z?n?n k?k?.

Uluslararas? Birim Sisteminde (SI) bas?n? paskal cinsinden ifade edilir (1 Pa = 1 N/m2). Bu ?nite k???k oldu?undan 1 kPa = 1000 Pa ve 1 MPa = 10 6 Pa kullanmak daha uygundur.

Bas?n?, bas?n? g?stergeleri, barometreler ve vakum g?stergeleri kullan?larak ?l??l?r.

S?v? ve yayl? bas?n? g?stergeleri, toplam veya mutlak bas?n? aras?ndaki fark olan g?sterge bas?nc?n? ?l?er R?l??len ortam ve atmosfer bas?nc?

P ATM, yani

Atmosferin alt?ndaki bas?n?lar? ?l?en aletlere vakum ?l?erler denir; okumalar? vakum (veya vakum) de?erini verir:

yani atmosfer bas?nc?n?n mutlak bas?n?tan fazla olmas?.

Durum parametresinin mutlak bas?n? oldu?una dikkat edilmelidir. Termodinamik denklemlerin i?erdi?i ?ey budur.

S?cakl?kfiziksel b?y?kl?k denir, v?cudun ?s?nma derecesini karakterize eder. S?cakl?k kavram? ?u ifadeden kaynaklanmaktad?r: E?er iki sistem termal temas halindeyse, o zaman s?cakl?klar? e?it de?ilse birbirleriyle ?s? al??veri?inde bulunacaklard?r, ancak s?cakl?klar? e?itse o zaman ?s? al??veri?i olmayacakt?r.

Molek?ler kinetik kavramlar a??s?ndan s?cakl?k, molek?llerin termal hareketinin yo?unlu?unun bir ?l??s?d?r. Say?sal de?eri, maddenin molek?llerinin ortalama kinetik enerjisiyle ilgilidir:

Nerede k- Boltzmann sabiti 1.380662.10'a e?it mi? 23J/K. Bu ?ekilde tan?mlanan T s?cakl???na mutlak denir.

SI s?cakl???n birimi kelvindir (K); pratikte santigrat derece (°C) yayg?n olarak kullan?lmaktad?r. Mutlak aras?ndaki ili?ki T ve santigrat BEN s?cakl?klar ?u ?ekle sahiptir

End?striyel ve laboratuvar ko?ullar?nda s?cakl?k, s?v? termometreler, pirometreler, termokupllar ve di?er aletler kullan?larak ?l??l?r.

Spesifik hacim v— bir maddenin birim k?tlesi ba??na hacmidir. Homojen bir k?tle cismi ise M hacmi kapl?yor v, o zaman tan?m gere?i

v= V/M.

SI sisteminde ?zg?l hacmin birimi 1 m 3 /kg'd?r. Bir maddenin ?zg?l hacmi ile yo?unlu?u aras?nda a??k bir ili?ki vard?r:

Ayn? durumlardaki sistemleri karakterize eden miktarlar? kar??la?t?rmak i?in “normal fiziksel ko?ullar” kavram? ortaya at?lm??t?r:

P= 760 mmHg = 101,325 kPa; T= 273,15 K.

Farkl? teknoloji dallar? ve farkl? ?lkeler, ?rne?in “teknik” gibi verilenlerden biraz farkl? olan kendi “normal ko?ullar?n?” uygulamaya koyarlar ( P= 735,6 mmHg. = 98kPa, T= 15°C) veya kompres?r performans?n? de?erlendirmek i?in normal ko?ullar ( P= 101,325 kPa, T= 20?) vb.

E?er t?m termodinamik parametreler zaman i?inde sabit ve sistemin her noktas?nda ayn? ise sistemin bu durumuna denir. e?-yay.

Sistemdeki farkl? noktalar aras?nda s?cakl?k, bas?n? ve di?er parametrelerde farkl?l?klar varsa, o zaman dengesizlik. B?yle bir sistemde, parametre gradyanlar?n?n etkisi alt?nda, ?s? ak??lar?, maddeler ve di?erleri ortaya ??kar ve onu denge durumuna d?nd?rmeye ?al???r. Deneyim g?steriyor ki Yal?t?lm?? bir sistem zamanla her zaman bir denge durumuna ula??r ve bu dengeyi hi?bir zaman kendili?inden terk edemez. Klasik termodinamikte sadece denge sistemleri dikkate al?n?r.

Durum denklemi. Denge termodinamik sistemi i?in durum parametreleri aras?nda fonksiyonel bir ili?ki vard?r. durum denklemi. Deneyimler, gazlar, buharlar veya s?v?lar olan en basit sistemlerin ?zg?l hacminin, s?cakl???n?n ve bas?nc?n?n birbiriyle ili?kili oldu?unu g?stermektedir. termal denklem g?r?? durumu:

Durum denklemine ba?ka bir form verilebilir:

Bu denklemler, sistemin durumunu belirleyen ?? ana parametreden herhangi ikisinin ba??ms?z oldu?unu g?stermektedir.

Termodinamik y?ntemleri kullanarak problemleri ??zmek i?in durum denklemini bilmek kesinlikle gereklidir. Ancak termodinamik ?er?evesinde elde edilemez ve ya deneysel olarak ya da istatistiksel fizik y?ntemleriyle bulunmas? gerekir. Durum denkleminin spesifik ?ekli, maddenin bireysel ?zelliklerine ba?l?d?r.

Termodinamik, cisimlerde meydana gelen termal olaylar?, maddenin molek?ler yap?s?yla ili?kilendirmeden inceleyen bir bilimdir.

Termodinamikte buna inan?l?yor v?cutlardaki t?m termal s?re?ler yaln?zca makroskopik parametrelerle karakterize edilir- bas?n?, hacim ve s?cakl?k. Ve bunlar tek tek molek?llere veya atomlara uygulanamayaca??ndan, molek?ler kinetik teorinin aksine, termodinamikte, termal s?re?lerde maddenin molek?ler yap?s? dikkate al?nmaz.

Termodinami?in t?m kavramlar?, deneyler s?ras?nda g?zlemlenen ger?eklerin genelle?tirilmesi olarak form?le edilmi?tir. Bu nedenle ?s?n?n fenomenolojik (tan?mlay?c?) teorisi olarak an?l?r.

Termodinamik sistemler

Termodinamik, makroskobik sistemlerde meydana gelen termal s?re?leri a??klar. Bu t?r sistemler ?ok say?da par?ac?ktan (molek?l ve atom) olu?ur ve buna termodinamik denir.

Termodinamik sistem ??plak g?zle veya mikroskop, teleskop ve di?er optik aletlerin yard?m?yla g?r?lebilen herhangi bir nesne olarak kabul edilebilir. ?nemli olan, sistemin uzaydaki boyutlar? ve varolu? s?resinin, etkisine tepki vermeyen aletler kullan?larak s?cakl?k, bas?n?, k?tle, elementlerin kimyasal bile?imi vb. gibi parametrelerini ?l?meyi m?mk?n k?lmas?d?r. bireysel molek?ller (bas?n? g?stergeleri, termometreler vb.).

Kimyagerler i?in termodinamik sistem, kimyasal reaksiyon s?ras?nda birbirleriyle etkile?ime giren kimyasal maddelerin bir kar???m?d?r. Astrofizik?iler b?yle bir sisteme g?k cismi ad?n? verecekler. Bir araban?n motorunda, k?rede, v?cudumuzda, yaz? kaleminde, defterde, makinede vb. yak?t ve havan?n kar???m? da termodinamik sistemlerdir.

Her termodinamik sistem ?evresinden s?n?rlarla ayr?l?r. Ger?ek olabilirler; kimyasal madde i?eren bir test t?p?n?n cam duvarlar?, motordaki silindir g?vdesi vb. Veya ?rne?in atmosferde bir bulutun olu?umunu incelediklerinde ko?ullu olabilirler.

B?yle bir sistem d?? ?evre ile enerji veya madde al??veri?i yapm?yorsa buna denir. izole edilmi? veya kapal? .

Bir sistem d?? ?evreyle enerji al??veri?i yap?yor ancak madde al??veri?i yapm?yorsa buna denir. kapal? .

A??k sistem D?? ?evreyle hem enerji hem de madde al??veri?i yapar.

Termodinamik denge

Bu kavram ayn? zamanda deneysel sonu?lar?n genelle?tirilmesi olarak termodinami?e de dahil edildi.

Termodinamik denge sistem izole edilmi?se, t?m makroskobik niceliklerin (s?cakl?k, bas?n?, hacim ve entropi) zamanla de?i?medi?i bir sistemin durumunu adland?r?rlar. Herhangi bir kapal? termodinamik sistem, e?er t?m d?? parametreler sabit kal?rsa, kendili?inden b?yle bir duruma ge?ebilir.

Termodinamik denge durumundaki bir sistemin en basit ?rne?i, s?cak ?ay termosudur. ??indeki s?cakl?k s?v?n?n herhangi bir noktas?nda ayn?d?r. Her ne kadar bir termos sadece yakla??k olarak izole edilmi? bir sistem olarak adland?r?labilir.

Herhangi bir kapal? termodinamik sistem, e?er d?? parametreler de?i?mezse kendili?inden termodinamik dengeye girme e?ilimindedir.

Termodinamik s?re?

Makroskobik parametrelerden en az biri de?i?irse, sistemin bir sorun ya?ad???n? s?yl?yorlar. termodinamik s?re? . B?yle bir s?re?, d?? parametrelerin de?i?mesi veya sistemin enerji almaya veya iletmeye ba?lamas? durumunda meydana gelebilir. Sonu? olarak ba?ka bir duruma ge?er.

Termostaki ?ay ?rne?ini hat?rlayal?m. ?ay?n i?ine bir par?a buz koyup termosu kapat?rsak, s?v?n?n farkl? k?s?mlar?nda hemen s?cakl?k fark? ortaya ??kacakt?r. Termostaki s?v? s?cakl?klar? e?itleme e?iliminde olacakt?r. Is?, s?cakl???n y?ksek oldu?u b?lgelerden s?cakl???n d???k oldu?u b?lgelere aktar?lacakt?r. Yani termodinamik bir s?re? meydana gelecektir. Sonunda termostaki ?ay?n s?cakl??? yine ayn? olacakt?r. Ancak zaten ba?lang?? s?cakl???ndan farkl? olacakt?r. Sistemin durumu de?i?ti ??nk? s?cakl??? de?i?ti.

Termodinamik s?re?, s?cak bir g?nde kumsalda ?s?t?lan kumun gece so?umas?yla meydana gelir. Sabaha do?ru ate?i d???yor. Ancak g?ne? do?ar do?maz ?s?tma i?lemi yeniden ba?layacakt?r.

?? enerji

Termodinami?in temel kavramlar?ndan biri i? enerji .

T?m makroskobik cisimler, v?cudu olu?turan t?m par?ac?klar?n (atomlar ve molek?ller) kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplam? olan i? enerjiye sahiptir. Bu par?ac?klar yaln?zca birbirleriyle etkile?ime girer ve ?evresel par?ac?klarla etkile?ime girmez. ?? enerji par?ac?klar?n kinetik ve potansiyel enerjisine ba?l?d?r ve v?cudun kendi konumuna ba?l? de?ildir.

U = Ek +Ep

?? enerji s?cakl?kla de?i?ir. Molek?ler kinetik teorisi bunu madde par?ac?klar?n?n hareket h?z?n? de?i?tirerek a??klar. V?cut ?s?s? artarsa par?ac?klar?n hareket h?z? da artar ve aralar?ndaki mesafe artar. Sonu? olarak kinetik ve potansiyel enerjileri artar. S?cakl?k d??t???nde ters i?lem meydana gelir.

Termodinamik i?in ?nemli olan i? enerjinin miktar? de?il, de?i?imidir. Ve i? enerjiyi, ?s? transferi s?reci yoluyla veya mekanik i? yaparak de?i?tirebilirsiniz.

Mekanik i? ile i? enerjideki de?i?im

Benjamin Rumfoord

Bir cismin i? enerjisi, ?zerinde mekanik i? yap?larak de?i?tirilebilir. Bir cisim ?zerinde i? yap?l?rsa mekanik enerji i? enerjiye d?n??t?r?l?r. Ve e?er i? bir v?cut taraf?ndan yap?l?yorsa, o zaman onun i? enerjisi mekanik enerjiye d?n???r.

Neredeyse 19. y?zy?l?n sonuna kadar, ?s?y? v?cuttan v?cuda aktaran a??rl?ks?z bir maddenin - kalorik - oldu?una inan?l?yordu. V?cuda ne kadar ?ok kalori ak??? olursa, o kadar s?cak olur ve bunun tersi de ge?erlidir.

Ancak 1798'de Anglo-Amerikan bilim adam? Kont Benjamin Rumford kalori teorisinden ??phe etmeye ba?lad?. Bunun nedeni sondaj s?ras?nda silah namlular?n?n ?s?nmas?yd?. Is?nman?n nedeninin, matkab?n namluya s?rt?nmesi s?ras?nda yap?lan mekanik i? oldu?unu ?ne s?rd?.

Ve Rumfoord bir deney yapt?. S?rt?nme kuvvetini artt?rmak i?in k?nt bir matkap al?p namluyu bir su varilinin i?ine yerle?tirdiler. Sondaj?n ???nc? saatinin sonunda varildeki su kaynamaya ba?lad?. Bu, ?zerinde mekanik ?al??ma yap?ld???nda namlunun ?s? ald??? anlam?na geliyordu.

Is? transferi

Is? transferi termal enerjinin (?s?) bir v?cuttan di?erine do?rudan temas yoluyla veya b?l?c? bir b?lme yoluyla aktar?lmas?n?n fiziksel i?lemidir. Kural olarak, ?s? daha s?cak bir v?cuttan daha so?uk olana aktar?l?r. Bu s?re?, sistem termodinamik denge durumuna ula?t???nda sona erer.

Cismin ?s? transferi s?ras?nda ald??? veya verdi?i enerjiye denir. ?s? miktar? .

Is? transferi y?ntemine g?re, ?s? de?i?imi 3 t?re ayr?labilir: termal iletkenlik, konvansiyon, termal radyasyon.

Is? iletkenli?i

V?cutlar veya v?cut par?alar? aras?nda s?cakl?k fark? varsa, aralar?nda ?s? transferi i?lemi meydana gelecektir. Is? iletkenli?i i? enerjinin daha fazla ?s?t?lm?? bir g?vdeden (veya bir k?sm?ndan) daha az ?s?t?lm?? bir g?vdeye (veya bir k?sm?na) aktar?lmas? i?lemidir.

?rne?in bir ?elik ?ubu?un bir ucunu ate?te ?s?tt???m?zda, bir s?re sonra di?er ucunun da ?s?nd???n? hissederiz.

Bir ucu k?pk?rm?z? olan bir cam ?ubu?u di?er ucundan yanmadan rahatl?kla tutabiliriz. Ancak ayn? deneyi demir ?ubukla yapmaya kalkarsak ba?ar?l? olamay?z.

Farkl? maddeler ?s?y? farkl? ?ekilde iletir. Her birinin kendine ait termal iletkenlik katsay?s?, veya iletkenlik, say?sal olarak 1 m kal?nl???nda, 1 m2 alana sahip bir numuneden 1 saniyede ge?en ?s? miktar?na e?ittir. S?cakl???n birimi 1 K'd?r.

Metaller ?s?y? en iyi iletir. Onlar?n bu ?zelli?ini g?nl?k hayatta, metal kaplarda veya tavada yemek pi?irerek kullan?r?z. Ancak ellerinin ?s?nmamas? gerekiyor. Bu nedenle ?s? iletkenli?i zay?f malzemelerden yap?l?rlar.

S?v?lar?n ?s? iletkenli?i daha azd?r. Ve gazlar?n termal iletkenli?i zay?ft?r.

Hayvan k?rk? de zay?f bir ?s? iletkenidir. Bu sayede s?cak havalarda a??r? ?s?nmazlar, so?uk havalarda ise donmazlar.

S?zle?me

Geleneksel olarak ?s?, jetler ve gaz veya s?v? ak??lar?yla aktar?l?r. Kat?larda bir gelenek yoktur.

Bir s?v?da konvansiyon nas?l olu?ur? Bir ?aydanl?k suyu ate?e verdi?imizde s?v?n?n alt tabakas? ?s?n?r, yo?unlu?u azal?r ve yukar? do?ru hareket eder. Onun yerini daha so?uk bir su tabakas? al?r. Bir s?re sonra o da ?s?nacak ve daha so?uk olan katmanla yer de?i?tirecektir. Vesaire.

Benzer bir s?re? gazlarda da meydana gelir. Is?tma radyat?rlerinin odan?n alt k?sm?na yerle?tirilmesi tesad?f de?ildir. Sonu?ta, ?s?t?lan hava her zaman odan?n tepesine ??kar. Ve tam tersine, alttaki so?uk olan d???yor. Daha sonra o da ?s?n?p tekrar y?kselir ve bu s?re zarf?nda ?st katman so?uyarak d??er.

S?zle?me do?al veya zorunlu olabilir.

Atmosferde s?rekli olarak do?al bir kongre meydana geliyor. Bunun bir sonucu olarak, s?cak hava k?tlelerinin yukar? do?ru, so?uk hava k?tlelerinin ise a?a?? do?ru s?rekli bir hareketi vard?r. Sonu? olarak r?zgar, bulutlar ve di?er do?a olaylar? ortaya ??kar.

Do?al gelenek yeterli olmad???nda zorunlu gelene?i kullan?yorum. ?rne?in, fan kanatlar? kullan?larak bir odadaki s?cak hava ak??lar? hareket ettirilir.

Termal radyasyon

G?ne? D?nya'y? ?s?t?r. Bu durumda ne ?s? transferi ne de konvansiyon meydana gelir. Peki v?cutlar neden ?s?n?r?

Ger?ek ?u ki G?ne? bir termal radyasyon kayna??d?r.

Termal radyasyon - Bu, v?cudun i? enerjisinden kaynaklanan elektromanyetik radyasyondur. Etraf?m?zdaki t?m cisimler termal enerji yayar. Bu, bir masa lambas?ndan gelen g?r?n?r ???k veya g?r?nmez ultraviyole, k?z?l?tesi veya gama ???nlar? kaynaklar? olabilir.

Ancak bedenler ?s? yaymaktan daha fazlas?n? yapar. Onlar da onu emiyorlar. Baz?lar? daha b?y?k ?l??de, di?erleri daha az ?l??de. ?stelik koyu renkli cisimler, a??k renkli cisimlere g?re daha h?zl? ?s?n?r ve so?ur. S?cak havalarda a??k renkli giysiler giymeye ?al???r?z ??nk? koyu renkli giysilere g?re ?s?y? daha az emerler. Koyu renkli bir araba, yan?nda duran a??k renkli bir arabaya g?re g?ne?te ?ok daha h?zl? ?s?n?r.

Maddelerin ?s?y? farkl? ?ekilde absorbe etme ve yayma ?zelli?i, gece g?r?? sistemlerinin, f?ze g?d?ml? sistemlerin vb. olu?turulmas?nda kullan?l?r.

Termodinamik bir sistem, sonsuz termal harekete maruz kalan ve birbirleriyle etkile?ime girerek enerji al??veri?i yapan ?ok say?da par?ac?ktan (atomlar ve molek?ller) olu?an herhangi bir fiziksel sistemdir. Bu t?r termodinamik sistemler ve en basitleri, molek?lleri rastgele ?teleme ve d?nme hareketleri ger?ekle?tiren ve ?arp??malar s?ras?nda kinetik enerji al??veri?i yapan gazlard?r. Kat?lar ayn? zamanda termodinamik sistemlerdir.

ve s?v? maddeler. Kat? molek?lleri denge konumlar? etraf?nda rastgele titre?imlere maruz kal?rlar; Molek?ller aras?ndaki enerji al??veri?i, s?rekli etkile?imleri nedeniyle meydana gelir, bunun sonucunda bir molek?l?n denge konumundan yer de?i?tirmesi, orta molek?llerin konumuna ve hareket h?z?na an?nda yans?r. Form?l (1.7) ve (1.8)'e g?re molek?llerin ortalama termal hareketi enerjisi s?cakl?kla ili?kili oldu?undan, s?cakl?k, termodinamik sistemlerin ?e?itli durumlar?n? karakterize eden en ?nemli fiziksel niceliktir. Bu t?r sistemlerin durumlar?, s?cakl???n yan? s?ra kaplad?klar? hacim ve sisteme etki eden d?? bas?n? veya d?? kuvvetler taraf?ndan da belirlenir.

Termodinamik sistemlerin ?nemli bir ?zelli?i, keyfi olarak uzun s?re kalabilecekleri denge durumlar?n?n varl???d?r. Denge durumlar?ndan birinde bulunan bir termodinamik sisteme bir d?? etki uygulan?rsa ve sistem durdurulursa sistem kendili?inden yeni bir denge durumuna ge?er. Ancak ?unu da vurgulamak gerekir ki, sistemin d?? etkilere maruz kald??? zamanlarda bile denge durumuna ge?me e?ilimi her zaman s?rekli olarak i?ler. Bu e?ilim, daha do?rusu denge durumlar?na ula?may? sa?layan s?re?lerin s?rekli varl???, termodinamik sistemlerin en ?nemli ?zelli?idir.

Belirli bir kap i?ine kapat?lm?? bir gaz i?in denge, gaz?n hacmi i?indeki s?cakl???n, bas?nc?n ve yo?unlu?un (veya birim hacim ba??na molek?l say?s?n?n) her yerde ayn? oldu?u bir durumdur. Bu hacmin herhangi bir yerinde lokal ?s?nma veya s?k??ma meydana gelirse sistemde s?cakl?k ve bas?nc?n e?itlenmesi s?reci ba?layacak; Bu s?re?, d??ar?dan bir etki oldu?u s?rece ger?ekle?meye devam edecektir, ancak ancak bu etkinin sona ermesinden sonra e?itleme s?reci, sistemi yeni bir denge durumuna getirecektir.

D?? etkilerin olmamas?na ra?men sonlu bir s?re boyunca devam etmeyen izole termodinamik sistemlerin durumlar? dengesizlik olarak adland?r?l?r. Ba?lang??ta denge d??? durumda olan sistem zamanla denge durumuna ge?er. Dengesizlik durumundan denge durumuna ge?i? s?resine gev?eme s?resi denir. Denge durumundan dengesiz duruma ters ge?i?, sistem ?zerindeki d?? etkiler kullan?larak ger?ekle?tirilebilir. ?zellikle farkl? yerlerde farkl? s?cakl?klara sahip bir sistemin durumu dengesizdir; Gazlarda, kat?larda ve s?v?larda s?cakl?k e?itlenmesi, bu cisimlerin cismin hacmi i?inde ayn? s?cakl?kta denge durumuna ge?mesidir. Dengesizlik durumuna ba?ka bir ?rnek, bir s?v? ve onun buhar?ndan olu?an iki fazl? sistemler dikkate al?narak verilebilir. Kapal? bir kaptaki bir s?v?n?n y?zeyinin ?zerinde doymam?? buhar varsa, sistemin durumu dengesizdir: birim zamanda s?v?dan ka?an molek?llerin say?s?, say?s?ndan daha fazlad?r.

Ayn? anda buhardan s?v?ya d?nen molek?ller. Sonu? olarak zamanla, buhar halindeki molek?llerin say?s? artar (yani buhar yo?unlu?u artar), ta ki bir denge durumu olu?ana kadar.

Dengesizlik durumundan denge durumuna ge?i? ?o?u durumda s?rekli olarak ger?ekle?ir ve bu ge?i?in h?z?, uygun d?? etkiler kullan?larak sorunsuz bir ?ekilde ayarlanabilir, b?ylece gev?eme s?reci ?ok h?zl? veya ?ok yava? olur. ?rne?in, mekanik kar??t?rma yoluyla s?v?larda veya gazlarda s?cakl?k dengeleme oran?n? ?nemli ?l??de art?rabilirsiniz; Bir s?v?y? so?utarak, i?inde ??z?nen maddenin dif?zyon i?lemini ?ok yava? hale getirebilirsiniz.

Baz? sistemler i?in, bu sistemlerin nispeten uzun bir s?re kalabilece?i, yar? kararl? olarak adland?r?lan durumlar vard?r, ancak sistem ?zerinde belirli bir nitelikteki bir d?? etki uyguland???nda, denge durumuna kendili?inden ani bir ge?i? meydana gelir. Bu durumlarda, d?? etki yaln?zca denge durumuna ge?i? olas?l???n? a?ar. ?rne?in, yeterince saf su, yava? bir ?s? kayna?? ile kaynama noktas?n?n birka? derece ?zerindeki bir s?cakl??a kadar ?s?t?labilir. Suyun bu durumu yar? kararl?d?r; B?yle bir suyu sallarsan?z (veya az say?da toz par?ac??? - buhar kabarc?klar?n?n olu?umu i?in merkezler) eklerseniz, patlayarak kaynar ve s?cakl??? aniden kaynama noktas?na d??er. Bu nedenle, yar? kararl? bir durum, sistemin bu durumdan ??kar?ld???nda yaln?zca ona geri d?nmemesi de?il, aksine, bu sistem i?in mevcut olan denge durumuna atlayarak ondan daha da uzakla?mas?yla karakterize edilir.

Termodinamik, enerjinin sal?n?m?, emilimi ve d?n???m? ile birlikte ger?ekle?en s?re?lerin genel modellerini inceleyen bir bilimdir. Kimyasal termodinamik, kimyasal enerjinin ve onun di?er formlar?n?n (?s?, ???k, elektrik vb.) kar??l?kl? d?n???mlerini inceler, bu ge?i?lerin niceliksel yasalar?n? olu?turur ve ayr?ca maddelerin belirli ko?ullar alt?nda stabilitesini ve girme yeteneklerini tahmin etmeyi m?mk?n k?lar. belirli kimyasal reaksiyonlara girer. Termodinami?in dikkate al?nd??? nesneye termodinamik sistem veya k?saca sistem denir.

Sistem- ?ok say?da molek?lden (yap?sal birimler) olu?an ve di?er do?al nesnelerden ger?ek veya hayali bir s?n?r y?zeyi (aray?z) ile ayr?lan herhangi bir do?al nesne.

Bir sistemin durumu, sistemi termodinamik a??dan tan?mlamam?za izin veren sistemin bir dizi ?zelli?idir.

Termodinamik sistem t?rleri:

BEN. ?evreyle madde ve enerji al??veri?inin do?as? gere?i:

1. ?zole sistem - ?evre ile madde veya enerji al??veri?i yapmaz (Dm = 0; DE = 0) - termos.

2. Kapal? sistem - ?evre ile madde al??veri?i yapmaz, ancak enerji al??veri?i yapabilir (reaktiflerle kapal? ?i?e).

3. A??k sistem - ?evreyle hem madde hem de enerji (insan v?cudu) al??veri?inde bulunabilir.

II. Toplama durumuna g?re:

1. Homojen - sistemin bir alan?ndan di?erine ge?i? s?ras?nda (bir fazdan olu?ur) fiziksel ve kimyasal ?zelliklerde keskin de?i?ikliklerin olmamas?.

2. Heterojen - bir arada iki veya daha fazla homojen sistem (iki veya daha fazla a?amadan olu?ur).

Faz- bu, sistemin bir par?as?d?r, bile?im ve ?zellikler bak?m?ndan her noktada homojendir ve sistemin di?er k?s?mlar?ndan bir aray?zle ayr?lm??t?r. Homojen bir sistemin bir ?rne?i sulu bir ??zeltidir. Ancak ??zelti doymu?sa ve kab?n dibinde tuz kristalleri varsa, o zaman s?z konusu sistem heterojendir (bir faz s?n?r? vard?r). Homojen bir sistemin ba?ka bir ?rne?i basit sudur, ancak i?inde y?zen buz bulunan su heterojen bir sistemdir.

Faz ge?i?i- faz d?n???mleri (buzun erimesi, suyun kaynamas?).

Termodinamik s?re?- termodinamik sistemin bir durumdan di?erine ge?i?i, bu her zaman sistemin dengesizli?iyle ili?kilidir.

Termodinamik s?re?lerin s?n?fland?r?lmas?:

7. ?zotermal - sabit s?cakl?k – T = sabit

8. ?zobarik - sabit bas?n? – p = sabit

9. ?zokorik - sabit hacim – V = sabit

Standart durum Kar??la?t?rma i?in standart olarak ko?ullu olarak se?ilen sistemin durumudur.

??in gaz faz?- bu, 100 kPa standart bas?n? alt?nda (1982'ye kadar - 1 standart atmosfer, 101.325 Pa, 760 mm Hg) gaz faz?ndaki kimyasal olarak saf bir maddenin durumudur ve ideal bir gaz?n ?zelliklerinin varl???n? ima eder.

??in saf faz s?v? veya kat? agrega halindeki kar???m veya ??z?c?, standart bas?n? alt?nda s?v? veya kat? fazda kimyasal olarak saf bir maddenin durumudur.

??in ??z?m- Bu, ??zeltinin s?resiz olarak seyreltildi?i ko?ullara ba?l? olarak, standart bas?n? veya standart konsantrasyon alt?nda, standart molalitesi 1 mol/kg olan ??z?nm?? bir maddenin durumudur.

??in kimyasal olarak saf madde- Bu, a??k?a tan?mlanm?? ancak keyfi standart bir bas?n? alt?nda a??k?a tan?mlanm?? bir toplanma durumundaki bir maddedir.

Standart durumu tan?mlarken standart s?cakl?k dahil de?ildir, ancak s?kl?kla 25 ° C (298,15 K) olan standart s?cakl?ktan bahsediyorlar.

2.2. Termodinami?in temel kavramlar?: i? enerji, i?, ?s?

?? enerji U- Molek?llerin hareketi, ba?lar?n titre?imleri, elektronlar?n, ?ekirdeklerin hareketi vb. dahil olmak ?zere toplam enerji arz?, yani. her t?rl? enerji kinetik ve potansiyel enerji hari? sistemler bir b?t?n olarak.

Herhangi bir sistemin i? enerjisinin de?erini belirlemek imkans?zd?r, ancak sistemin bir durumdan (U 1 enerjisiyle) di?erine ge?i?i s?ras?nda belirli bir s?re?te meydana gelen i? enerjideki DU de?i?imini belirlemek m?mk?nd?r. (U2 enerjisiyle):

DU, s?z konusu maddenin t?r?ne, miktar?na ve varolu? ko?ullar?na ba?l?d?r.

Reaksiyon ?r?nlerinin toplam i? enerjisi, ba?lang?? maddelerinin toplam i? enerjisinden farkl?d?r ??nk? Reaksiyon s?ras?nda, etkile?ime giren molek?llerin atomlar?n?n elektronik kabuklar?n?n yeniden yap?land?r?lmas? meydana gelir.

Termodinamik sistem- birbirleriyle ve di?er cisimlerle (d?? ?evre) etkile?ime girebilen bir dizi makroskobik cisim - onlarla enerji ve madde al??veri?i yap?n. Enerji ve madde al??veri?i hem sistemin kendi i?inde par?alar? aras?nda hem de sistem ile d?? ?evre aras?nda ger?ekle?ebilir. Sistemi d?? ortamdan izole etmenin olas? y?ntemlerine ba?l? olarak, ?e?itli termodinamik sistem t?rleri ay?rt edilir.

A??k sistem D?? ortamla madde ve enerji al??veri?i yapabilen termodinamik sistem denir. Bu t?r sistemlerin tipik ?rnekleri, t?m canl? organizmalar?n yan? s?ra, buharla?ma veya kaynama nedeniyle k?tlesi s?rekli olarak azalan s?v?lard?r.

Termodinamik sistem isminde kapal? D?? ?evreyle enerji veya madde al??veri?i yapam?yorsa. Kapal? bir sistemi mekanik olarak izole edilmi? bir termodinamik sistem olarak adland?raca??z; i? yaparak d?? ortamla enerji al??veri?i yapamayan. B?yle bir sistemin bir ?rne?i, sabit hacimli bir kapta bulunan bir gazd?r. Termodinamik sistem denir adyabatik Is? al??veri?i yoluyla di?er sistemlerle enerji al??veri?i yapam?yorsa.

Termodinamik parametreler (durum parametreleri) termodinamik bir sistemin durumunu karakterize etmeye yarayan fiziksel niceliklerdir.

Termodinamik parametrelere ?rnek olarak bas?n?, hacim, s?cakl?k ve konsantrasyon verilebilir. ?ki t?r termodinamik parametre vard?r: yayg?n Ve yo?un. Birincisi belirli bir termodinamik sistemdeki madde miktar?yla orant?l?d?r, ikincisi ise sistemdeki madde miktar?na ba?l? de?ildir. En basit kapsaml? parametre hacimdir V sistemler. Boyut v Sistemin hacminin k?tlesine oran?na e?it olan de?ere sistemin ?zg?l hacmi denir. En basit yo?un parametreler bas?n?t?r R ve s?cakl?k T.

Bas?n? fiziksel bir niceliktir

Nerede dFn– d?z bir g?vdenin y?zeyinin k???k bir alan?na etki eden normal kuvvet mod?l?
tedbirli bir ?ekilde dS.

E?er bas?n? ve ?zg?l hacmin a??k ve basit bir fiziksel anlam? varsa, o zaman s?cakl?k kavram? ?ok daha karma??k ve daha az a??kt?r. ?ncelikle s?cakl?k kavram?n?n, tam anlam?yla, yaln?zca sistemin denge durumlar? i?in anlaml? oldu?unu belirtelim.

Bir termodinamik sistemin denge durumu– t?m parametrelerin belirli de?erlere sahip oldu?u ve sistemin istenildi?i kadar kalabilece?i sistem durumu. Denge durumunda bir termodinamik sistemin t?m par?alar?ndaki s?cakl?k ayn?d?r.

S?cakl?klar? farkl? iki cisim aras?nda ?s? al??veri?i yap?ld???nda, ?s?, s?cakl??? y?ksek olan cisimden s?cakl??? d???k olan cisme aktar?l?r. Bu i?lem her iki cismin s?cakl?klar? e?itlendi?inde durur.

Denge durumundaki bir sistemin s?cakl???, sistemi olu?turan atomlar?n, molek?llerin ve di?er par?ac?klar?n termal hareketinin yo?unlu?unun bir ?l??s? olarak hizmet eder. Klasik istatistiksel fizik yasalar?yla tan?mlanan ve denge durumundaki bir par?ac?k sisteminde, par?ac?klar?n termal hareketinin ortalama kinetik enerjisi, sistemin termodinamik s?cakl???yla do?ru orant?l?d?r. Bu nedenle bazen s?cakl???n v?cudun ?s?nma derecesini karakterize etti?i s?ylenir.

Yaln?zca dolayl? olarak yap?labilen s?cakl??? ?l?erken, v?cudun do?rudan veya dolayl? olarak ?l??lebilen bir dizi fiziksel ?zelli?inin s?cakl??a ba??ml?l??? kullan?l?r. ?rne?in bir cismin s?cakl??? de?i?ti?inde uzunlu?u ve hacmi, yo?unlu?u, elastik ?zellikleri, elektrik direnci vb. de?i?ir. Bu ?zelliklerden herhangi birinin de?i?tirilmesi s?cakl?k ?l??mlerinin temelini olu?turur. Bunu yapmak i?in, termometrik g?vde ad? verilen bir (se?ilmi?) g?vde i?in bu ?zelli?in s?cakl??a i?levsel ba??ml?l???n?n bilinmesi gerekir. Pratik s?cakl?k ?l??mleri i?in termometrik g?vdeler kullan?larak olu?turulan s?cakl?k ?l?ekleri kullan?l?r. Uluslararas? Santigrat S?cakl?k ?l?e?inde s?cakl?k, santigrat derece (°C) cinsinden ifade edilir [A. Santigrat (1701–1744) - ?sve?li bilim adam?] ve belirlenmi? T 1,01325 x 10 5 Pa normal bas?n?ta buzun ve kaynar suyun erime s?cakl?klar?n?n s?ras?yla 0 ve 100 °C'ye e?it oldu?u varsay?lmaktad?r. Termodinamik s?cakl?k ?l?e?inde s?cakl?k Kelvin (K) [U. Thomson, Lord Kelvin (1821–1907) – ?ngiliz fizik?i], T ve buna termodinamik s?cakl?k denir. Termodinamik s?cakl?k aras?ndaki ili?ki T ve santigrat ?l?ekte s?cakl?k ?u ?ekildedir: T = T + 273,15.

S?cakl?k T= 0 K (santigrat ?l?e?i T= –273,15 °C) denir mutlak s?f?r s?cakl?k veya termodinamik s?cakl?k ?l?e?inde s?f?r.

Sistem durumu parametreleri harici ve dahili olarak ayr?lm??t?r. Harici parametreler sistemler, belirli bir sistemin d???ndaki cisimlerin uzaydaki konumuna ve ?e?itli ?zelliklerine (?rne?in elektrik y?kleri) ba?l? olan fiziksel niceliklerdir. ?rne?in gaz i?in bu parametre hacimdir V gemi,
gaz?n bulundu?u yer, ??nk? hacim d?? g?vdelerin konumuna - kab?n duvarlar?na ba?l?d?r. Atmosfer bas?nc?, a??k bir kaptaki s?v? i?in harici bir parametredir. Dahili parametreler Sistemler, hem sistemin d???ndaki cisimlerin konumuna hem de bu sistemi olu?turan par?ac?klar?n koordinatlar?na ve h?zlar?na ba?l? olan fiziksel niceliklerdir. ?rne?in, bir gaz?n i? parametreleri, hareket eden molek?llerin koordinatlar?na ve h?zlar?na ve gaz?n yo?unlu?una ba?l? olan bas?n? ve enerjisidir.

Alt?nda termodinamik s?re? Termodinamik parametrelerdeki bir de?i?iklikle karakterize edilen, s?z konusu termodinamik sistemin durumundaki herhangi bir de?i?ikli?i anlamak. Termodinamik s?re? denir denge, e?er bu s?re?te sistem sonsuz derecede yak?n termodinamik denge durumlar?n?n s?rekli bir serisinden ge?iyorsa. Bir sistemin durumundaki ger?ek de?i?im s?re?leri her zaman sonlu bir h?zda meydana gelir ve bu nedenle denge olamaz. Bununla birlikte, sistemin durumunu de?i?tirmenin ger?ek s?recinin dengeye daha yak?n olaca?? a??kt?r, ne kadar yava? olursa bu t?r s?re?lere denir. yar? statik.

En basit termodinamik proseslerin ?rnekleri a?a??daki proseslerdir:

a) sistemin s?cakl???n?n de?i?medi?i izotermal s?re? ( T= sabit);

b) sistemin sabit bir hacminde meydana gelen izokorik bir s?re? ( V= sabit);

c) sistemde sabit bas?n?ta meydana gelen izobarik bir s?re? ( P= sabit);

d) sistem ile d?? ?evre aras?nda ?s? al??veri?i olmadan meydana gelen adyabatik bir s?re?.