Dersên Fîzîka Bingehîn

Diffusion

Eger em bi baldarî lê binêrin, dûyê ji şewitandinê di destpêkê de tê dîtin. Piştî demekê, dû nayê dîtin. Te bîhnxweş bikar aniye? Her çend hûn di odeyê de bîhnxweşiyê birijînin jî, kesên din ên li derveyî malê jî dikarin bîhna bîhnxweşiyê hîs bikin. Ger dayik di metbexê de xwarinên xweş û xweş çêbike, bîhna xwarinê ji mala cîran jî tê hîskirin. Çima wisa ye?

Gelek mînakên din jî hene. Ger hûn çend dilopên boyaxê têxin nav qedehek ku tê de ava zelal heye, boyax an rengdêra xwarinê dê bi rengek wekhev li seranserê avê belav bibe. Ev bixweber çêdibe. Hin mînakên berê bûyerên belavbûnê ne ku pir caran di jiyana rojane de têne jiyîn. Belavbûn pêvajoya veguhestina madeyan ji dendikeke bilind ber bi dendikeke nizm e. Mebesta bi dendikê hejmara molekul/molên madeyekê di her qebareyê de ye. Cihê dendikeke bilind ew cih e ku gelek molekulên madeyan di her qebareyê de hene. Berevajî vê, dendikên nizm ew cih in ku kêm molekul di her qebareyê de hene.

Enerjiya navxweyî ya gazek îdeal

Enerjiya di gaza îdeal a monatomîk de

Enerjiya di gaza îdeal a monatomîk de, tevahîya enerjiya kînetîk a wergerandinê ya molekulên gaza îdeal a monatomîk e. Tevahîya enerjiya kînetîk a wergerandinê ya molekulên gaza îdeal = berhema enerjiya kînetîk a wergerandinê ya navînî ya her molekulê û hejmara molekulan (N). Bi awayekî matematîkî:

Teorema wekhevkirina dabeşkirina enerjiyê

Teorema dabeşkirina wekhev a enerjiyê ji hêla Clerk Maxwell ve bi teorîkî bi karanîna mekanîka îstatîstîkî hate derxistin. Jê re teorem tê gotin ji ber ku bi rêya ceribandinê delîl tune. Dabeşkirina enerjiyê tê wateya dabeşkirina wekhev a enerjiyê.

KE = enerjiya kînetîk a wergerandinê ya navînî ya molekulên gazê (Joule)

k = Sabîta Boltzmann = 1.38 x 10^-23 J/K

T = germahiya mutleq a molekula gaza îdeal (Kelvin)

Enerjiya kînetîk a navînî ya gazan

Ji bilî zextê, yek ji mîqdarên ku xwezaya makroskopîk a gazê diyar dike germahî (T) ye. Hevkêşeya zexta gazê:

Enerjiya kînetîk a navînî ya gazan 1

Teoriya kînetîk a gazan

The kTeoriya kînetîk dibêje ku her made ji atom an molekulan pêk tê û atom an molekul bi berdewamî û bêhiş tevdigere. Ev texmîna teoriya kînetîk li gorî rewş û rewşa atom an molekulê ya pêkhateya gazê ye. Hêza kişandinê ya di navbera atom an molekulên ku gazê pêk tînin de qels e, ji ber vê yekê atom an molekul dikarin bi azadî tevbigerin.

Qanûna Boyles Qanûna Charles Qanûna Gay-Lussacs

Gotar Qanûna Boyle, Qanûna Charles, Qanûna Gay-Lussac

qanûna Boyle

Robert Boyle (1627-1691) ji bo lêkolîna têkiliya hejmarî ya di navbera zext û qebareya gazê de ceribandin pêk anîn. Ev ceribandin bi danîna mîqdarek diyarkirî ya gazê di konteynirek girtî de tê kirin. Heta ku nêzîkatiyek pir baş bi dest xist, wî dît ku ger germahiya gazê sabît bimîne, wê hingê dema ku zexta gazê zêde dibe, qebareya gazê kêm dibe. Bi heman awayî, dema ku zexta gazê kêm dibe, qebareya gazê zêde dibe. Zeexta gazê bi rêjeya berevajî ya qebareya gazê ye. Ev têkilî wekî Qanûna Boyle tê zanîn. Ji hêla matematîkî ve:

Qanûna gaza îdeal

Qanûnên gazê yên Boyle, qanûna Charles û Gay-Lussac ji bo hemî şert û mercên gazê derbas nabin, ji ber vê yekê analîza me dijwartir dibe. Ji ber vê yekê, modela gaza îdeal hate pêşkêş kirin. Gaza îdeal di jiyana rojane de tune ye; gaza îdeal tenê forma bêkêmasî ye ku analîzê hêsan bike. Hebûna vê têgeha gaza îdeal di heman demê de bi rastî jî ji me re dibe alîkar ku em têkiliya di navbera sê qanûnên gazê de binirxînin.

Têkiliya di navbera germahî, qebare û zexta gazê de

Bi îşaretkirina sê qanûnên gazê yên li jor, em dikarin têkiliyek gelemperîtir di navbera germahî, qebare û zexta gazê de derxînin.

Entropy

Daxuyaniya taybetî ya qanûna duyemîn a termodînamîkê nikare hemî pêvajoyên nevegerbar rave bike, ji ber vê yekê em hewceyê daxuyaniyek giştî ne. Tê payîn ku ev daxuyaniya giştî hemî pêvajoyên nevegerbar ên ku di gerdûnê de diqewimin rave bike. Daxuyaniya giştî ya qanûna duyemîn a termodînamîkê di nîvê sedsala nozdehan de, bi rêya mîqdarek bi navê entropî (S) hate formulekirin. Entropî yekem car ji hêla Clausius ve hate destnîşan kirin û ji çerxa Carnot (motora kalorîk a bêkêmasî) hate formulekirin. Li gorî Clausius, guhertinên entropiyê ji hêla pergalekê ve têne ceribandin, dema ku pergal di germahiyek sabît de germahiya zêde (Q) werdigire, ku bi hevkêşeyê tê temsîl kirin:

Koefîsyona performansa makîneya sarkirinê

Gotara li ser Koefîsyona Performansa Makîneya Sarincê

Makîneya sarkirinê makîneyek e ku germê ji cihekî germahiya nizm digire, dû re vediguhezîne cihekî germahiya bilind. Ji bo ku ev pêvajo pêk were, divê makîne kar bike ji ber ku germ bi xwezayî ji germahiya bilind ber bi germahiya nizm ve diherike. Ev bi gotina Clausius e:

Ji bo makîneyeke sarkirinê ne mimkûn e ku germê ji cihekî germahiya nizm ber bi cihekî germahiya bilind veguhezîne, bêyî kar (Qanûna Duyemîn a Termodînamîkê - Daxuyanîya Clausius).

Makîne ji bo veguhestina germê ji germahiya nizm (Q) dixebite (W)._L) heta germahiya bilind (Q_HLi gorî parastina enerjiyê, Q_L + W = Q_H.

Motora germê ya Carnot û çerxa carnot

Ji bo ku hûn fêr bibin ka meriv çawa dikare bandora karanîna zêde bike germahî Zanyarê Fransî yê bi navê Sadi Carnot (1796-1832) di sala 1824an de makîneyeke kalorî ya teorîk a îdeal lêkolîn kir. Wê demê, qanûna yekem a termodînamîkê û qanûna duyem a termodînamîkê nehatibûn formulekirin. Qanûna yekem nehatiye formulekirin ji ber ku zanyar hîn nizanin ku germ enerjî ye. Piştî ku Joule û hevkarên wî di salên 1830an de ceribandin kirin, zanyaran keşf kirin ku germ enerjî ye ku ji ber cûdahiyên germahiyê tevdigere. Ji ber vê yekê, qanûna yekem a termodînamîkê piştî sala 1830an hate formulekirin. Sadi Carnot di sala 1824an de li ser motora kalorî ya teorîk a îdeal lêkolîn dikir. Lêkolîna wî di rastiyê de ji bo zêdekirina karîgeriya motora buharê bû. Piraniya motorên buharê yên wê demê kêmtir karîger bûn.