Физикийн үндсэн хичээлүүд

Хэрэв бид анхааралтай ажиглавал шаталтын утааг эхэндээ харж болно. Хэсэг хугацааны дараа утааг харах боломжгүй болно. Та үнэртэй ус хэрэглэж үзсэн үү? Өрөөнд үнэртэй ус цацсан ч гэсэн гэрээс гадуур байгаа бусад хүмүүс үнэртэй усны үнэрийг мэдэрч чадна. Хэрэв ээж нь гал тогоонд амттай, хоолны дуршилтай хоол хийж байвал хөршийнхөө гэрээс хоол хийх үнэрийг бас мэдэрч болно. Яагаад?

Өөр олон жишээ бий. Хэрэв та тунгалаг устай шилэнд хэдэн дусал бэх хийвэл бэх эсвэл хүнсний будагч бодис нь усанд жигд тархах болно. Энэ нь автоматаар тохиолддог. Өмнөх зарим жишээ бол өдөр тутмын амьдралд ихэвчлэн тохиолддог диффузийн үйл явдлууд юм. Диффуз гэдэг нь бодисыг өндөр концентрациас бага концентраци руу шилжүүлэх үйл явц юм. Концентраци гэдэг нь эзэлхүүн дэх бодисын молекул/моль тоо юм. Өндөр концентрацитай газар гэдэг нь эзэлхүүн дэх бодисын олон молекул байдаг газар юм. Үүний эсрэгээр, бага концентрацитай газар гэдэг нь эзэлхүүн дэх молекул цөөхөн байдаг газар юм.

Цааш нь

Моноатомын идеал хийн энерги

Нэг атомт идеал хийн энерги нь нэг атомт идеал хийн молекулуудын шилжилт хөдөлгөөний кинетик энергийн нийт хэмжээ юм. Идеал хийн молекулуудын шилжилт хөдөлгөөний кинетик энергийн нийт хэмжээ = молекул бүрийн дундаж шилжилт хөдөлгөөний кинетик энерги ба молекулуудын тоо (N)-ийн үржвэр. Математикийн хувьд:

Цааш нь

Эрчим хүчний тэнцвэрийн хуваарилалтын теоремыг Клерк Максвелл статистикийн механикийг ашиглан онолын хувьд гаргаж авсан. Туршилтаар баталгаа байхгүй тул үүнийг теорем гэж нэрлэдэг. Эрчим хүчний хуваарилалт гэдэг нь энергийн тэгш тархалтыг хэлнэ.

KE = хийн молекулуудын дундаж шилжилтийн кинетик энерги (Жоул)

k = Больцманы тогтмол = 1.38 x 10 ^-23 Ж/К

T = идеал хийн молекулын абсолют температур (Кельвин)

Цааш нь

Даралтаас гадна хийн макроскопийн шинж чанарыг илэрхийлдэг хэмжигдэхүүнүүдийн нэг нь температур (T) юм. Хийн даралтын тэгшитгэл:

Цааш нь

Кинетик онол нь бодис бүр атом эсвэл молекулуудаас бүрддэг бөгөөд атом эсвэл молекулууд тасралтгүй хайхрамжгүй хөдөлдөг гэж үздэг. Кинетик онолын энэхүү таамаглал нь хийн бүрэлдэхүүн хэсгийн атом эсвэл молекулын нөхцөл байдал, нөхцөлтэй тохирч байна. Хийг бүрдүүлдэг атом эсвэл молекулуудын хоорондох таталцлын хүч сул тул атом эсвэл молекулууд чөлөөтэй хөдөлж чаддаг.

Цааш нь

Бойлын хууль, Чарльзын хууль, Гей-Люссакийн хууль гэсэн нийтлэл

Бойлын хууль

Роберт Бойл (1627-1691) хийн даралт ба эзэлхүүний хоорондын тоон хамаарлыг судлах туршилтуудыг хийсэн. Энэ туршилтыг тодорхой хэмжээний хий битүү саванд хийх замаар явуулдаг. Тэрээр нэлээд сайн арга барил гаргах хүртлээ хийн температурыг тогтмол байлгавал хийн даралт нэмэгдэхэд хийн эзэлхүүн буурдаг болохыг тогтоожээ. Үүнтэй адил хийн даралт буурахад хийн эзэлхүүн нэмэгддэг. Хийн даралт нь хийн эзэлхүүнтэй урвуу хамааралтай байдаг. Энэ хамаарлыг Бойлын хууль гэж нэрлэдэг. Математикийн хувьд:

Цааш нь

Бойл, Чарльзын хууль, Гей-Люссакийн хийн хуулиуд нь бүх хийн нөхцөлд хамаарахгүй тул бидний дүн шинжилгээ улам хэцүү болж байна. Тиймээс бид хамгийн тохиромжтой хийн загварыг танилцуулж байна. Өдөр тутмын амьдралд хамгийн тохиромжтой хий байдаггүй; хамгийн тохиромжтой хий бол дүн шинжилгээг хөнгөвчлөх төгс хэлбэр юм. Энэхүү хамгийн тохиромжтой хийн ойлголтын оршин тогтнол нь хийн гурван хуулийн хоорондын хамаарлыг эргэн харахад бидэнд үнэхээр тусалдаг.

Температур, эзэлхүүн ба хийн даралтын хоорондын хамаарал

Дээрх гурван хийн хуулийг авч үзвэл бид температур, эзэлхүүн, хийн даралтын хооронд илүү ерөнхий хамаарлыг гаргаж авч чадна.

Цааш нь

Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн тодорхой мэдэгдэл нь эргэлт буцалтгүй бүх үйл явцыг тодорхойлж чадахгүй тул бидэнд ерөнхий мэдэгдэл хэрэгтэй. Энэхүү ерөнхий мэдэгдэл нь орчлон ертөнцөд болж буй бүх эргэлт буцалтгүй үйл явцыг тайлбарлах ёстой гэж үзэж байна. Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн ерөнхий мэдэгдлийг 19-р зууны дунд үед энтропи (S) гэж нэрлэгддэг хэмжигдэхүүнээр томъёолсон. Энтропийг анх Клаузиус нэвтрүүлсэн бөгөөд Карно циклээс (төгс илчлэгийн хөдөлгүүр) томъёолсон. Клаузиусын хэлснээр, систем тогтмол температурт нэмэлт дулаан (Q) авах үед энтропийн өөрчлөлтийг мэдэрдэг бөгөөд үүнийг дараах тэгшитгэлээр илэрхийлнэ:

Цааш нь

Хөргөлтийн машины гүйцэтгэлийн коэффициентийн тухай нийтлэл

Хөргөлтийн машин гэдэг нь бага температуртай газраас дулааныг авч, дараа нь өндөр температуртай хэсэг рүү дамжуулдаг машин юм. Энэ процесс явагдахын тулд дулаан нь өндөр температураас бага температур руу байгалийн жамаар урсдаг тул машин уг ажлыг гүйцэтгэх ёстой. Энэ нь Клаузийн мэдэгдэлд дурдсантай адил юм:

Хөргөлтийн машин ажилгүйгээр дулааныг бага температуртай газраас өндөр температуртай газар руу шилжүүлэх боломжгүй юм (Термодинамикийн хоёрдугаар хууль - Клаузиусын мэдэгдэл).

Машин нь дулааныг бага температураас (QL) өндөр температурт (QH) шилжүүлэхийн тулд ажилладаг (W) _. Энергийн _{хэмнэлт} дээр үндэслэн QL ₊ W = QH _болно.

Цааш нь

Дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийг хэрхэн нэмэгдүүлэхийг олж мэдэхийн тулд Францын эрдэмтэн Сади Карно (1796-1832) 1824 онд хамгийн тохиромжтой онолын илчлэгийн машиныг судалжээ. Тухайн үед термодинамикийн нэгдүгээр хууль, термодинамикийн хоёрдугаар хууль боловсруулагдаагүй байв. Эхний хууль боловсруулагдаагүй байгаа нь эрдэмтэд дулаан бол энерги гэдгийг хараахан мэдэхгүй байгаатай холбоотой юм. Жоул болон түүний хамтрагчид 1830-аад онд туршилт хийсний дараа эрдэмтэд дулаан бол температурын зөрүүнээс болж хөдөлдөг энерги гэдгийг олж мэджээ. Тиймээс термодинамикийн нэгдүгээр хуулийг 1830 оноос хойш боловсруулсан. Сади Карно 1824 онд онолын хамгийн тохиромжтой илчлэгийн хөдөлгүүрийг судалж байжээ. Түүний судалгаа нь үнэндээ уурын хөдөлгүүрийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх зорилготой байв. Тухайн үеийн ихэнх уурын хөдөлгүүрүүд үр ашиг багатай байв.

Цааш нь