Термодинамикалық процесс
Жылу (Q) - температура айырмашылығына байланысты бір объектіден екінші объектіге ауысатын энергия. Жүйелер мен орталар туралы айтатын болсақ, жылу - температура айырмашылығына байланысты жүйеден қоршаған ортаға ауысатын энергия немесе қоршаған ортадан жүйеге ауысатын энергия. Егер жүйе температурасы қоршаған орта температурасынан жоғары болса, жылу жүйеден қоршаған ортаға ағады. Егер қоршаған орта температурасы жүйе температурасынан жоғары болса, онда жылу қоршаған ортадан жүйеге ағады.
Жылу (Q) - температура айырмашылығына байланысты қозғалатын энергия, ал жұмыс (W) жұмыс арқылы энергияның берілуімен байланысты. Мысалы, егер жүйе қоршаған ортаға әсер етсе, онда энергия жүйеден қоршаған ортаға ауысады. Керісінше, егер қоршаған орта жүйеге әсер етсе, онда энергия қоршаған ортадан жүйеге ауысады.
Ішкі энергия және термодинамиканың бірінші заңы
Жүйенің ішкі энергиясы (U) жүйедегі барлық молекулалық кинетикалық энергияның қосындысы және жүйедегі молекулалар арасындағы өзара әрекеттесуден туындайтын барлық потенциалдық энергия мөлшерінің қосындысы болып табылады. Егер жылу қоршаған ортадан жүйеге ағып кетсе (жүйе энергия алады), жүйедегі энергия артады. Керісінше, егер жүйе қоршаған ортаға әсер етсе (жүйе энергия бөлсе), жүйедегі энергия азаяды.
Энергияның сақталуына негізделген жүйедегі ішкі энергияның өзгеруі = жүйеге жылу қосылады (жүйе энергия алады), ал жүйе атқаратын жұмыс (жүйе энергия бөледі) алынып тасталады.
ΔU = ішкі энергия өзгерістері, Q = жылу, W = жұмыс
Ішкі энергия - жүйенің микроскопиялық мөлшері, сондықтан оның мәнін білу мүмкін емес. Ал ішкі энергияның өзгерістерін жүйеге қосылған энергия және жүйе жылу мен жұмыс түрінде бөлетін энергия арқылы білуге болады. Керісінше, температура (T), қысым (p), көлем (V) және масса (m) немесе кейбір мольдер (n) сияқты макроскопиялық шамалар белгілі.
Жылу мен жұмыс тек жүйе мен қоршаған орта арасындағы энергия алмасу процесіне қатысады. Жылу мен жұмыс жүйенің күйін білдіретін шама емес.
Жылу (Q) және жұмыс (W) үшін ережелерге қол қойыңыз
Жылу және жұмыс үшін таңба ережелері термодинамиканың бірінші заңының теңдеуіне сәйкес келтірілген. Жоғарыдағы теңдеудегі жылу (Q) жүйеге қосылған жылу (Q оң), ал жоғарыдағы теңдеудегі жұмыс (W) жүйенің атқарған жұмысы (W оң). Егер жылу жүйеден шықса, онда Q теріс болады. Егер жүйеде жұмыс атқарылса, онда W теріс болады.
1-мысал:
Егер жүйеге 2000 Дж жылу қосылса, жүйе 1000 Дж жұмыс істейді. Ішкі энергия жүйесі қаншаға өзгереді?
шешім
ΔU = Q – W = 2000 – 1000= 1000 Джоуль.
Жүйе 2000 Дж жылуды сіңіреді (жүйе энергия алады), сонымен қатар 1000 Дж жұмыс береді (жүйенің босату энергиясы). Жүйе энергиясының өзгерісі = 1000 Дж.
2-мысал:
Жүйеден 2000 Дж жылу бөлініп шығады. Жүйе 1000 Дж жұмыс істейді. Жүйенің ішкі энергиясының өзгерістерін есептеңіз.
шешім
Егер жүйе жылу шығарса, онда Q теріс болады.
ΔU = Q – W = -2000 – 1000= -3000 Джоуль.
Жүйе 2000 Дж жылу бөледі. Жүйе сонымен қатар 1000 Дж жұмысын орындайды (жүйенің босату энергиясы). Осылайша, жүйенің ішкі энергиясы 3000 Дж-ға азаяды.
3-мысал:
Жүйеге 2000 Дж жылу қосылады, ал жүйеде 1000 Дж жұмыс орындалады. Жүйенің ішкі энергиясының өзгерістерін есептеңіз.
шешім
Жүйеде жұмыс жасалды, сондықтан W теріс.
ΔU = Q – W = 2000 – (-1000) = 3000 Джоуль.
Жүйенің ішкі энергиясы 3000 Дж-ға артады.
