Физиканың негізгі оқулықтары

Егер мұқият қарасақ, жанудан шыққан түтінді алдымен көруге болады. Біраз уақыттан кейін түтінді көру мүмкін емес. Сіз парфюмерия қолдандыңыз ба? Бөлмеге парфюмерия себсеңіз де, үйден тыс жердегі басқа адамдар да парфюмерияның хош иісін сезе алады. Егер анасы ас үйде дәмді және тәбетті ашатын тағам пісірсе, тамақ пісіру хош иісі көршісінің үйінен де сезіледі. Неліктен?

Басқа да көптеген мысалдар бар. Егер сіз мөлдір суы бар стаканға бірнеше тамшы сия тамызсаңыз, сия немесе тағамдық бояғыш суға біркелкі таралады. Бұл автоматты түрде болады. Алдыңғы мысалдардың кейбірі күнделікті өмірде жиі кездесетін диффузия оқиғалары. Диффузия - заттарды жоғары концентрациядан төмен концентрацияға жылжыту процесі. Концентрация дегеніміз - көлемдегі заттың молекулалары/мольдерінің саны. Жоғары концентрациялы орын - көлемдегі заттардың көптеген молекулалары бар орын. Керісінше, төмен концентрациялар - көлемдегі молекулалар аз болатын орындар.

Ары қарай оқу

Бір атомды идеал газдағы энергия

Бір атомды идеал газдағы энергия - бір атомды идеал газ молекулаларының ілгерілемелі кинетикалық энергиясының жалпы мөлшері. Идеал газ молекулаларының ілгерілемелі кинетикалық энергиясының жалпы мөлшері = әрбір молекуланың орташа ілгерілемелі кинетикалық энергиясы мен молекулалар санының (N) көбейтіндісі. Математикалық тұрғыдан:

Ары қарай оқу

Энергияның тең бөліну теоремасын Клерк Максвелл статистикалық механиканы қолдана отырып теориялық тұрғыдан шығарды. Ол теорема деп аталады, себебі эксперимент арқылы дәлелдеу мүмкін емес. Энергияның бөлінуі энергияның тең бөлінуін білдіреді.

KE = газ молекулаларының орташа ілгерілемелі кинетикалық энергиясы (Джоуль)

k = Больцман тұрақтысы = 1.38 x 10 ^-23 Дж/К

T = идеал газ молекуласының абсолютті температурасы (Кельвин)

Ары қарай оқу

Қысымнан басқа, газдың макроскопиялық сипатын көрсететін шамалардың бірі - температура (T). Газ қысымының теңдеуі:

Ары қарай оқу

Кинетикалық теория әрбір зат атомдардан немесе молекулалардан тұратынын және атомдар немесе молекулалар үздіксіз абайсыз қозғалатынын айтады. Кинетикалық теорияның бұл тұжырымы газ құрамдас бөлігінің атомының немесе молекуласының жағдайы мен күйіне сәйкес келеді. Газды құрайтын атомдар немесе молекулалар арасындағы тартылыс күші әлсіз, сондықтан атомдар немесе молекулалар еркін қозғала алады.

Ары қарай оқу

Мақала Бойль заңы, Чарльз заңы, Гей-Люссак заңы

Бойл заңы

Роберт Бойл (1627-1691) газ қысымы мен көлемі арасындағы сандық байланысты зерттеу үшін тәжірибелер жүргізді. Бұл тәжірибе жабық ыдысқа белгілі бір мөлшерде газ салу арқылы жүзеге асырылады. Жақсы тәсілге дейін ол газ температурасы тұрақты сақталса, газ қысымы жоғарылаған кезде газ көлемі азаятынын анықтады. Сол сияқты, газ қысымы төмендеген кезде газ көлемі артады. Газ қысымы газ көлеміне кері пропорционалды. Бұл қатынас Бойл заңы деп аталады. Математикалық тұрғыдан:

Ары қарай оқу

Бойл, Чарльз заңы және Гей-Люссак газ заңдары барлық газ жағдайларына қолданылмайды, сондықтан біздің талдауымыз қиындай түседі. Сондықтан, біз идеалды газ моделін ұсындық. Идеал газ күнделікті өмірде жоқ; идеал газ - талдауды жеңілдету үшін ең қолайлы форма. Бұл идеал газ тұжырымдамасының болуы бізге газдың үш заңы арасындағы байланысты қарастыруға көмектеседі.

Температура, көлем және газ қысымы арасындағы байланыс

Жоғарыдағы үш газ заңына сүйене отырып, температура, көлем және газ қысымы арасындағы жалпы байланысты анықтауға болады.

Ары қарай оқу

Термодинамиканың екінші заңының нақты тұжырымы барлық қайтымсыз процестерді сипаттай алмайды, сондықтан бізге жалпы тұжырым қажет. Бұл жалпы тұжырым Әлемде болып жатқан барлық қайтымсыз процестерді түсіндіреді деп күтілуде. Термодинамиканың екінші заңының жалпы тұжырымы ХІХ ғасырдың ортасында энтропия (S) деп аталатын шама арқылы тұжырымдалған. Энтропияны алғаш рет Клаузиус енгізген және Карно циклінен (мінсіз калория қозғалтқышы) тұжырымдалған. Клаузиустың айтуынша, жүйе тұрақты температурада қосымша жылу (Q) алған кезде энтропия өзгерістерін сезінеді, ол келесі теңдеумен өрнектеледі:

Ары қарай оқу

Салқындату машинасының жұмыс коэффициенті туралы мақала

Салқындату машинасы - бұл төмен температуралы жерден жылуды алып, оны жоғары температуралы аймаққа беретін машина. Бұл процесс жүруі үшін машина жұмысты орындауы керек, себебі жылу жоғары температурадан төмен температураға табиғи түрде ағады. Бұл Клаузиустың тұжырымы бойынша:

Салқындатқыш машинаның жұмыссыз жылуды төмен температуралы жерден жоғары температуралы жерге беруі мүмкін емес (Термодинамиканың екінші заңы - Клаузиус тұжырымы).

Машина жылуды төмен температурадан (QL) жоғары температураға (QH) беру үшін жұмыс істейді _. Энергияның _{сақталу} заңына негізделгенде, QL ₊ W = _QH.

Ары қарай оқу

Жылу қозғалтқышының тиімділігін қалай арттыру керектігін білу үшін француз ғалымы Сади Карно (1796-1832) 1824 жылы идеалды теориялық калория машинасын зерттеді. Сол кезде термодинамиканың бірінші заңы да, термодинамиканың екінші заңы да тұжырымдалмаған еді. Бірінші заң тұжырымдалмаған, себебі ғалымдар жылудың энергия екенін әлі білмейді. Джоуль мен оның әріптестері 1830 жылдары тәжірибе жасағаннан кейін ғалымдар жылудың температура айырмашылығына байланысты қозғалатын энергия екенін анықтады. Сонымен, термодинамиканың бірінші заңы 1830 жылдан кейін тұжырымдалды. Сади Карно 1824 жылы теориялық идеалды калория қозғалтқышын зерттеп жүрген. Оның зерттеуі шын мәнінде бу қозғалтқышының тиімділігін арттыру болды. Сол кездегі бу қозғалтқыштарының көпшілігінің тиімділігі төмен болды.

Ары қарай оқу