የቴርሞዳይናሚክስ አስፈላጊ ክፍል በተለያዩ የንጥረ ነገር ደረጃዎች መካከል የሚደረግ ለውጥ ጥናት ነው፣ እነዚህ ሂደቶች በተግባር የሚከሰቱ እና በተወሰኑ ሁኔታዎች ውስጥ የስርአቱን ባህሪ ለመተንበይ መሰረታዊ ጠቀሜታ ስላላቸው ነው። እነዚህ ለውጦች የክፍል ሽግግሮች ይባላሉ፣ ጽሁፉ የተሰጠበት።
የደረጃ ጽንሰ-ሀሳብ እና የስርዓት አካል
ወደ ፊዚክስ የክፍል ሽግግሮች ማጤን ከመጀመራችን በፊት የምዕራፉን ፅንሰ-ሀሳብ በራሱ መወሰን ያስፈልጋል። ከአጠቃላይ የፊዚክስ አካሄድ እንደሚታወቀው ሶስት የቁስ አካላት አሉ-ጋዝ, ጠንካራ እና ፈሳሽ. በልዩ የሳይንስ ክፍል - በቴርሞዳይናሚክስ - ህጎቹ የተቀረጹት ለቁስ አካል እንጂ ለስብስብ ግዛት አይደለም። አንድ ምዕራፍ አንድ አይነት የሆነ መዋቅር ያለው፣ በልዩ አካላዊ እና ኬሚካላዊ ባህሪያት የሚገለፅ እና ከተቀረው ቁስ አካል የሚለየው በድንበር ሲሆን እነሱም ኢንተርፋዝ ይባላሉ።
ስለሆነም የ"ደረጃ" ጽንሰ-ሀሳብ ስለ ንብረቶቹ የበለጠ በተግባራዊ መልኩ ጠቃሚ መረጃን ይይዛልጉዳይ ከመደመር ሁኔታው በላይ። ለምሳሌ የብረታ ብረት እንደ ብረት ያለው ጠንካራ ሁኔታ በሚከተሉት ደረጃዎች ሊሆን ይችላል፡- ዝቅተኛ የሙቀት መጠን መግነጢሳዊ አካል-ተኮር ኪዩቢክ (ቢሲሲ)፣ ዝቅተኛ-ሙቀት-ማግኔቲክ ቢሲሲ፣ ፊት-ተኮር ኪዩቢክ (fcc) እና ከፍተኛ- የሙቀት-ማግኔቲክ ያልሆነ ቢሲሲ።
ከ"phase" ጽንሰ-ሀሳብ በተጨማሪ የቴርሞዳይናሚክስ ህጎችም እንዲሁ "ክፍሎች" የሚለውን ቃል ይጠቀማሉ ይህም ማለት የአንድ የተወሰነ ስርዓትን የያዙ የኬሚካል ንጥረ ነገሮች ብዛት ማለት ነው. ይህ ማለት ደረጃው ሞኖኮምፖንንት (1 ኬሚካላዊ ንጥረ ነገር) ወይም ባለብዙ አካል (በርካታ ኬሚካላዊ ንጥረ ነገሮች) ሊሆን ይችላል።
የጊብስ ቲዎሪ እና በስርአቱ ደረጃዎች መካከል ያለው ሚዛን
የደረጃ ሽግግሮችን ለመረዳት በመካከላቸው ያለውን ሚዛናዊ ሁኔታዎች ማወቅ ያስፈልጋል። እነዚህ ሁኔታዎች በሂሳብ ሊገኙ የሚችሉት ለእያንዳንዳቸው የጊብስ እኩልታዎችን ስርዓት በመፍታት ፣የሚዛናዊው ሁኔታ የሚደርሰው አጠቃላይ የጊብስ ሃይል ከውጭ ተጽእኖ የተነጠለውን ስርዓት መለወጥ ሲያቆም ነው።
የተጠቆመውን የእኩልታዎች ስርዓት በመፍታት ምክንያት በበርካታ ደረጃዎች መካከል ሚዛናዊነት እንዲኖር ሁኔታዎችን ያገኛሉ፡ ገለልተኛ ስርዓት መሻሻል የሚያቆመው የእያንዳንዱ አካል ግፊቶች ፣ የኬሚካል እምቅ ችሎታዎች እና በሁሉም ደረጃዎች ውስጥ ያሉ ሙቀቶች ሲሆኑ ብቻ ነው ። እርስ በርሳቸው እኩል ናቸው።
የጊብስ ደረጃ ህግ ለተመጣጣኝ ሚዛን
በርካታ ደረጃዎችን እና አካላትን ያቀፈ ስርዓት ሚዛናዊ ብቻ ሳይሆን ሊሆን ይችላል።በተወሰኑ ሁኔታዎች, ለምሳሌ, በተወሰነ የሙቀት መጠን እና ግፊት. በጊብስ ቲዎሬም ውስጥ ያሉ አንዳንድ ተለዋዋጮች ሁለቱንም የምዕራፎች ብዛት እና በዚህ ሚዛናዊነት ውስጥ ያሉትን ክፍሎች ብዛት በመጠበቅ ሊለወጡ ይችላሉ። በስርአቱ ውስጥ ያለውን ሚዛን ሳያስደነግጡ ሊለወጡ የሚችሉ ተለዋዋጮች ቁጥር የዚህ ስርዓት የነጻነት ብዛት ይባላል።
የ f ደረጃዎችን እና k ክፍሎችን ያቀፈው ሥርዓት የነፃነት ብዛት በልዩ ሁኔታ የሚወሰነው ከጊብስ ደረጃ ደንብ ነው። ይህ ደንብ በሂሳብ እንደሚከተለው ተጽፏል: l + f=k + 2. ከዚህ ደንብ ጋር እንዴት እንደሚሰራ? በጣም ቀላል። ለምሳሌ, ስርዓቱ f=3 equilibrium ደረጃዎችን ያካተተ መሆኑ ይታወቃል. እንዲህ ዓይነቱ ሥርዓት ሊይዝ የሚችለው አነስተኛው የአካል ክፍሎች ምን ያህል ነው? ጥያቄውን እንደሚከተለው በማመዛዘን መልስ መስጠት ይችላሉ-በሚዛናዊ ሁኔታ ውስጥ በጣም ጥብቅ የሆኑ ሁኔታዎች በተወሰኑ ጠቋሚዎች ላይ ብቻ ሲፈጸሙ, ማለትም, በማንኛውም ቴርሞዳይናሚክስ መለኪያ ላይ ለውጥ ወደ ሚዛን ያመራል. ይህ ማለት የነጻነት ብዛት l=0 ማለት ነው። የታወቁትን የ l እና f እሴቶችን በመተካት k=1 እናገኛለን ፣ ማለትም ፣ ሶስት ደረጃዎች በእኩልነት ውስጥ ያሉበት ስርዓት አንድ አካል ሊይዝ ይችላል። ዋናው ምሳሌ በረዶ፣ፈሳሽ ውሃ እና እንፋሎት በሚዛን በተወሰነ የሙቀት መጠን እና ግፊቶች የሚገኙበት የሶስት እጥፍ የውሃ ነጥብ ነው።
የደረጃ ለውጦች ምደባ
በሚዛን ውስጥ ባለው ሥርዓት ውስጥ አንዳንድ ቴርሞዳይናሚክስ መለኪያዎችን መለወጥ ከጀመርክ አንድ ምዕራፍ እንዴት እንደሚጠፋ እና ሌላው እንደሚታይ ማየት ትችላለህ። የዚህ ሂደት ቀላል ምሳሌ በረዶ ሲሞቅ መቅለጥ ነው።
የጊብስ እኩልታ በሁለት ተለዋዋጮች (ግፊት እና የሙቀት መጠን) ላይ ብቻ የሚመረኮዝ ከሆነ እና የምዕራፉ ሽግግር በእነዚህ ተለዋዋጮች ላይ ለውጥን የሚያካትት ከሆነ በሂሳብ ደረጃ በደረጃዎች መካከል ያለው ሽግግር የጊብስ ኢነርጂን ከሱ አንፃር በመለየት ሊገለጽ ይችላል ። ተለዋዋጮች. በ1933 ኦስትሪያዊው የፊዚክስ ሊቅ ፖል ኢረንፌስት የታወቁትን ቴርሞዳይናሚክስ ሂደቶች በደረጃ ሚዛን ለውጥ ሲያጠናቅቅ የተጠቀመው ይህ አካሄድ ነበር።
ከቴርሞዳይናሚክስ መሰረታዊ ነገሮች እንደሚከተለው የጊብስ ኢነርጂ የመጀመሪያው ተዋጽኦ የሙቀት መጠንን በተመለከተ በስርዓቱ ውስጥ ካለው ለውጥ ጋር እኩል ነው። ግፊትን በተመለከተ የጊብስ ኢነርጂ አመጣጥ ከድምጽ ለውጥ ጋር እኩል ነው። በስርአቱ ውስጥ ያሉት ደረጃዎች ሲቀየሩ ኢንትሮፒ ወይም መጠኑ እረፍት ካጋጠማቸው፣ ይህ ማለት በድንገት ይለወጣሉ፣ ከዚያ ስለ መጀመሪያ-ደረጃ የደረጃ ሽግግር ይናገራሉ።
በተጨማሪ፣ የሙቀት መጠን እና ግፊትን በተመለከተ የጊብስ ሃይል ሁለተኛ ተዋጽኦዎች እንደየቅደም ተከተላቸው የሙቀት አቅም እና የቮልሜትሪክ መስፋፋት ቅንጅት ናቸው። በደረጃዎች መካከል ያለው ለውጥ በተጠቆሙት አካላዊ መጠኖች እሴቶች ውስጥ ከማቋረጥ ጋር አብሮ ከሆነ ፣ አንድ ሰው ስለ ሁለተኛ ደረጃ ደረጃ ሽግግር ይናገራል።
በደረጃዎች መካከል ያሉ የለውጥ ምሳሌዎች
በተፈጥሮ ውስጥ እጅግ በጣም ብዙ የተለያዩ ሽግግሮች አሉ። በዚህ ምደባ ማዕቀፍ ውስጥ፣ በሲስተሙ ውስጥ የድምጽ ዝላይ በሚኖርበት ጊዜ ብረቶች የማቅለጥ ሂደቶች ወይም የውሃ ትነት ከአየር ላይ የመቀለጥ ሂደት፣ የመጀመሪያው ዓይነት ሽግግር አስደናቂ ምሳሌዎች ናቸው።
ስለ ሁለተኛ ደረጃ ሽግግሮች ከተነጋገርን አስገራሚ ምሳሌዎች ብረትን ከመግነጢሳዊነት ወደ ፓራማግኔቲክ ሁኔታ በሙቀት መለወጥ ናቸው።768 º ሴ ወይም የብረታ ብረት ማስተላለፊያ ወደ ፍፁም ዜሮ በሚጠጋ የሙቀት መጠን ወደ ከፍተኛ ደረጃ መለወጥ።
የመጀመሪያውን አይነት ሽግግር የሚገልጹ እኩልታዎች
በተግባር፣ የሙቀት መጠን፣ ግፊት እና የሚለቀቅ (የተለቀቀ) ሃይል እንዴት እንደሚቀየር ማወቅ እና የክፍል ለውጦች በውስጡ ሲከሰቱ ማወቅ ያስፈልጋል። ለዚህ ዓላማ ሁለት አስፈላጊ እኩልታዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ. የተገኙት በቴርሞዳይናሚክስ መሰረታዊ እውቀት ላይ ነው፡
- የክላፔይሮን ቀመር፣ ይህም በተለያዩ ደረጃዎች መካከል በሚደረጉ ለውጦች በግፊት እና በሙቀት መካከል ያለውን ግንኙነት ይፈጥራል።
- የክላውሲየስ ፎርሙላ የተመደበውን (የተለቀቀውን) ሃይል እና በለውጡ ወቅት የስርዓቱን የሙቀት መጠን የሚያገናኝ።
የሁለቱም እኩልታዎች አጠቃቀም በቁጥር ጥገኝነት አካላዊ መጠንን በማግኘት ላይ ብቻ ሳይሆን በምዕራፍ ሥዕላዊ መግለጫዎች ላይ የተመጣጠነ ኩርባዎችን ቁልቁል ምልክት ለመወሰንም ጭምር ነው።
የሁለተኛው ዓይነት ሽግግሮችን የሚገልጽ ቀመር
የ1ኛ እና 2ኛ አይነት የደረጃ ሽግግሮች በተለያዩ እኩልታዎች ይገለፃሉ፣ምክንያቱም የክላውስዩስ እና ክላውሲየስ እኩልታዎች ለሁለተኛ ደረጃ ሽግግር መተግበራቸው ወደ ሒሳባዊ እርግጠኝነት ስለሚመራ።
የኋለኛውን ለመግለጽ የEhrenfest እኩልታዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ፣ እነዚህም በግፊት እና በሙቀት መካከል ባሉ ለውጦች መካከል ያለውን ግንኙነት በሙቀት አቅም እና በትራንስፎርሜሽን ሂደት ውስጥ ያለውን የድምጽ መጠን መስፋፋት በማወቅ ግንኙነት ይመሰርታሉ። የEhrenfest እኩልታዎች መግነጢሳዊ መስክ በሌለበት ጊዜ የኦርኬስትራ-ሱፐርኮንዳክተር ሽግግሮችን ለመግለፅ ያገለግላሉ።
አስፈላጊነትየደረጃ ሥዕላዊ መግለጫዎች
የደረጃ ሥዕላዊ መግለጫዎች ተጓዳኝ ደረጃዎች በተመጣጣኝ ሁኔታ ውስጥ የሚገኙባቸውን አካባቢዎች ስዕላዊ መግለጫ ናቸው። እነዚህ ቦታዎች በደረጃዎች መካከል ባለው ሚዛናዊ መስመሮች ተለያይተዋል. P-T (የግፊት-ሙቀት)፣ ቲ-ቪ (የሙቀት መጠን) እና ፒ-ቪ (የግፊት-ጥራዝ) ደረጃ ንድፎችን ብዙ ጊዜ ጥቅም ላይ ይውላሉ።
የምዕራፍ ሥዕላዊ መግለጫዎች አስፈላጊነት ውጫዊ ሁኔታው በሚቀየርበት ጊዜ ስርዓቱ በምን ደረጃ ላይ እንደሚሆን ለመተንበይ በመቻላቸው ላይ ነው። ይህ መረጃ የሚፈለገውን ንብረት ያለው መዋቅር ለማግኘት ለተለያዩ ቁሳቁሶች የሙቀት ሕክምና ጥቅም ላይ ይውላል።
