Isochoric የሙቀት አቅም ተስማሚ ጋዝ

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

በቴርሞዳይናሚክስ (ቴርሞዳይናሚክስ) ውስጥ፣ የአንድ ሥርዓት ከመጀመሪያው ወደ መጨረሻው ሁኔታ የሚደረጉ ሽግግሮችን ሲያጠና የሂደቱን የሙቀት ውጤት ማወቅ አስፈላጊ ነው። የሙቀት አቅም ጽንሰ-ሐሳብ ከዚህ ውጤት ጋር በቅርበት የተያያዘ ነው. በዚህ ጽሑፍ ውስጥ የጋዝ ኢሶኮሪክ የሙቀት አቅም ምን ማለት እንደሆነ ጥያቄን እንመለከታለን።

ጥሩ ጋዝ

ሀሳብ ያለው ጋዝ ቅንጣቶቹ እንደ ቁስ ነጥብ ተደርገው የሚወሰዱት ጋዝ ነው፡ ማለትም፡ መጠን የላቸውም ነገር ግን ጅምላ ያላቸው እና በውስጡም ሁሉም የውስጥ ሃይል የሞለኪውሎች እንቅስቃሴ እንቅስቃሴን (kinetic energy) ብቻ ያቀፈ ነው። እና አቶሞች።

ማንኛውም እውነተኛ ጋዝ በፍፁም የተገለጸውን ሞዴል አያረካውም ፣ምክንያቱም ቅንጦቶቹ አሁንም አንዳንድ መስመራዊ ልኬቶች ስላሏቸው እና ደካማ የቫን ደር ዋል ቦንድ ወይም የሌላ አይነት ኬሚካላዊ ቦንዶችን በመጠቀም እርስ በእርስ ይገናኛሉ። ይሁን እንጂ በዝቅተኛ ግፊት እና ከፍተኛ ሙቀት በሞለኪውሎች መካከል ያለው ርቀት ትልቅ ነው, እና የእንቅስቃሴ ኃይላቸው እምቅ ኃይልን በደርዘን ጊዜ ይበልጣል. ይህ ሁሉ ለትክክለኛ ጋዞች ተስማሚ ሞዴል በከፍተኛ ደረጃ ትክክለኛነት እንዲተገበር ያደርገዋል።

የጋዝ የውስጥ ሃይል

የየትኛውም ስርዓት ውስጣዊ ሃይል አካላዊ ባህሪ ነው፣ እሱም ከአቅም እና የእንቅስቃሴ ሃይል ድምር ጋር እኩል ነው። አቅም ባላቸው ጋዞች ውስጥ እምቅ ሃይል ችላ ሊባል ስለሚችል፣ ለእነሱ እኩልነትን ልንጽፍላቸው እንችላለን፡

U=ኢ_k።

E_k የኪነቲክ ሲስተም ሃይል በሆነበት። የሞለኪውላር ኪነቲክ ቲዎሪ በመጠቀም እና ሁለንተናዊውን የክላፔይሮን-ሜንዴሌቭ የስቴት እኩልታን በመተግበር፣ የ U አገላለጽ ለማግኘት አስቸጋሪ አይደለም ከዚህ በታች ተጽፏል፡

U=z/2nRT.

እዚህ ቲ፣ R እና n ፍፁም የሙቀት መጠን፣ የጋዝ ቋሚ እና የቁስ መጠን በቅደም ተከተል ናቸው። z-እሴት የጋዝ ሞለኪውል ያለውን የነጻነት ዲግሪ ብዛት የሚያመለክት ኢንቲጀር ነው።

አይሶባሪክ እና አይዞሆሪክ የሙቀት አቅም

በፊዚክስ የሙቀት አቅም ማለት በጥናት ላይ ላለው ስርዓት በአንድ ኬልቪን ለማሞቅ መሰጠት ያለበት የሙቀት መጠን ነው። የተገላቢጦሹ ፍቺም እውነት ነው፣ ማለትም፣ የሙቀት መጠኑ ስርዓቱ በአንድ ኬልቪን ሲቀዘቅዝ የሚለቀቀው የሙቀት መጠን ነው።

የስርአቱ ቀላሉ መንገድ የኢሶኮሪክ ሙቀት አቅምን መወሰን ነው። በቋሚ መጠን እንደ የሙቀት አቅም ተረድቷል. ስርዓቱ በእንደዚህ አይነት ሁኔታዎች ውስጥ ስራን ስለማይሰራ ሁሉም ሃይል ውስጣዊ የኃይል ማጠራቀሚያዎችን ለመጨመር ይውላል. የአይሶኮሪክ ሙቀት አቅምን በምልክት C_V እንጥቀስ፣ በመቀጠልም የሚከተለውን መፃፍ እንችላለን፡

dU=C_VdT.

ይህም የውስጥ ጉልበት ለውጥ ነው።ስርዓቱ ከሙቀት ለውጥ ጋር በቀጥታ ተመጣጣኝ ነው። ይህንን አገላለጽ ባለፈው አንቀጽ ላይ ከተጻፈው እኩልነት ጋር ካነጻጸርነው፡ የC_V በተመጣጣኝ ጋዝ፡

ቀመር ላይ ደርሰናል።

С_V=z/2nR.

ይህ ዋጋ በስርዓቱ ውስጥ ባለው ንጥረ ነገር መጠን ስለሚወሰን በተግባር ለመጠቀም ምቹ አይደለም። ስለዚህ, የተወሰነ የ isochoric ሙቀት አቅም ጽንሰ-ሐሳብ ቀርቧል, ማለትም, በ 1 ማይልስ ጋዝ ወይም በ 1 ኪሎ ግራም የሚሰላ እሴት. የመጀመሪያውን እሴት በምልክት C_V፣ ሁለተኛው - በምልክት C_V m ^{። ለእነሱ፣ የሚከተሉትን ቀመሮች መጻፍ ትችላለህ፡}

C_V=z/2R፤

C_V^m=z/2R/M.

እነሆ M የመንጋጋው ብዛት ነው።

ኢሶባሪክ በሲስተሙ ውስጥ የማያቋርጥ ግፊት ሲኖረው የሙቀት አቅም ነው። የዚህ ዓይነቱ ሂደት ምሳሌ በሚሞቅበት ጊዜ በፒስተን ስር ባለው ሲሊንደር ውስጥ የጋዝ መስፋፋት ነው። እንደ isochoric ሂደት ሳይሆን፣ በ isobaric ሂደት ውስጥ፣ ለስርዓቱ የሚሰጠው ሙቀት የውስጥ ሃይልን ለመጨመር እና ሜካኒካል ስራዎችን ለመስራት ይውላል፡-

H=dU + PdV.

የአይሶባሪክ ሂደት መነቃቃት የኢሶባሪክ የሙቀት አቅም እና በስርዓቱ ውስጥ ያለው የሙቀት ለውጥ ውጤት ነው፡

H=C_PdT.

ማስፋፋቱን በቋሚ ግፊት በ1 ሞል ጋዝ ካጤንነው የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ እንደሚከተለው ይፃፋል፡

C_PdT=C_V dT + RdT.

የመጨረሻው ቃል የተገኘው ከሂሳብ ቀመር ነው።ክላፔይሮን-ሜንዴሌቭ. ከዚህ እኩልነት በ isobaric እና isochoric የሙቀት አቅም መካከል ያለውን ግንኙነት ይከተላል፡

C_P=C_V + R.

ለሃሳባዊ ጋዝ፣ በቋሚ ግፊት ያለው ልዩ የሞላር ሙቀት መጠን ሁልጊዜ ከሚዛመደው የአይሶኮሪያ ባህሪ በ R=8፣ 314 J/(molK) ይበልጣል።

የሞለኪውሎች የነጻነት ደረጃዎች እና የሙቀት አቅም

የተወሰነውን የሞላር አይሶኮሪክ የሙቀት አቅም ቀመር እንደገና እንፃፍ፡

C_V=z/2R.

በሞናቶሚክ ጋዝ ዋጋው z=3 ነው፣ ምክንያቱም በህዋ ላይ ያሉ አቶሞች የሚንቀሳቀሱት በሶስት ገለልተኛ አቅጣጫዎች ብቻ ስለሆነ።

ስለ ዲያቶሚክ ሞለኪውሎች ስላለው ጋዝ እየተነጋገርን ከሆነ ለምሳሌ ኦክሲጅን O₂ ወይም ሃይድሮጂን H₂፣ እንግዲያውስ፣ ከትርጉም እንቅስቃሴ በተጨማሪ፣ እነዚህ ሞለኪውሎች አሁንም በሁለት እርስ በርስ የሚደጋገፉ ዘንጎች ዙሪያ ማሽከርከር ይችላሉ፣ ማለትም፣ z ከ5.

ጋር እኩል ይሆናል።

ለተጨማሪ ውስብስብ ሞለኪውሎች z=6 ይጠቀሙ። _CV

ን ለማወቅ