Real qazin daxili enerjisi. Coul-Tomson effekti

Real qazin daxili enerjisi. Coul-Tomson effekti
İdeal qazın daxili enerjisi ayrı-ayrı molekulların kinetik enerjiləri cəminə bərabər olduğu məlumdur. Ideal qaz bir mol olarsa, onun daxili enerjisi
ifadəsi ilə təyin olunur.
Real qazın daxili enerjisi isə, onun molekullarının hərəkətinin kinetik enerjisi ilə molekulları arasındakı qarşılıqlı təsirlərin doğurduğu potensial enerjisi cəminə bərabərdir:
Real qazın molekulları arasındakı qarşılıqlı təsirin potensial enerjisi onların arasındakı orta məsafədən asılı olduğuna görə qazın həcmindən də asılı olmalıdır. Onda real qazın potensial enerjisinin dəyişməsi qazın həcminin qədər dəyişməsi zamanı görülən işə bərabərdir:
Onda real qazın daxili enerjisi üçün
alınır. Deməli, real qazın daxili enerjisi həm qazın həcmindən, həm də onun temperaturundan asılıdır.
Ətraf mühitlə enerji mübadiləsi olmadıqda, xarici iş görülmədən real qazın həcmi dəyişdikdə onun daxili enerjisi sabit qalmalıdır, yəni olar. Onda
alırıq. Bu, və müxtəlif işarəlı olduğu deməkdir. Yəni xarici iş görmədən və ətraf mühitlə istilik mübadiləsində olmayan real qazın həcmi dəyişdikdə onun temperature da dəyişir. Belə şəraitdə qazların həcminin dəyişməsi zamanı temperaturun dəyişməsi hadisəsinə Coul-Tomson effekti deyilir.
Qaz genişlənərkən soyuyursa, Coul-Tomson effekti müsbət, qızırsa Coul-Tomson effekti mənfi effekt adlanır. Coul-Tomson effektinin işarəsi Van-der-Vaals tənliyindəki və düzəlişlərindən asılıdır. Əgər düzəlişi əsas rol oynayarsa, yəni molekullar arasında qarşılıqlı təsir qüvvəsi nəzərə alınmazsa, bir mol real qaz üçün Van-der-Vaals tənliyi aşağıdakı kimi olar
Belə olan halda qaz molekullarının potensial enerjisi nəzərə alınmır. Alınan tənlikdən görünür ki, qaz genişləndikdən sonra hasili əvvəlkinə görə qədər, daha doğrusu qədər azalır. Deməli bu halda görülən iş
olar. Bu işin hesabına qazın daxili enerjisi artacaq (yəni qaz genişlənəcəkdir) və o qızacaqdır. Başqa sözlə, bu halda Coul-Tomson effekti mənfi olur.
Əgər düzəlişi əsas rol oynayarsa, yəni düzəlişini nəzərə almadıqda Van-der-Vaals tənliyi aşağıdakı kimi olar:
Bu tənlikdən görünür ki, qaz genişləndikdən sonra hasili əvvəlkinə nisbətən qədər artacaqdır. Deməli, qaz arasıkəsilmədən genişləndiyi zaman görülən iş əvvəlkindən çox olacaqdır (). Bu halda işi qazın daxili enerjisi hesabına görüldüyüdən onun potensial enerjisi artır, ümumi daxili enerjisi isə azalır. Buna görə də qaz genişləndikdə soyuyur. Coul-Tomson effekti müsbət olur.
Real qazlar Van-der-Vaals tənliyinə tabedirlər. Ona görə həm həm də düzəlişlərini nəzərə almaq lazımdır. Buna görə, eyni bir qaz üçün temperatur və təzyiqdən asılı olaraq, Coul-Tomson effekti bəzən müsbət, bəzən də mənfi olur. Verilmiş qaz kütləsi üçün təzyiqin temperaturdan asılılığından (şəkil) bu daha aydın görünür.
Demək olar ki, Coul-Tomson effekti real qazlar üçün Van-der-Vaals nəzəriyyəsini təcrübi olaraq təsdiq edir.
Qaz molekullarının sürətə görə paylanması. Maksvel paylanması.
Qaz molekulları nizamsız hərəkətdə olduğu üçün bir biri ilə arası kəsilmədən toqquşur (1san-də 109 dəfə). Ona görədə molekullar olduqca müxtəlif sürətlə hərəkət edir.
Ingilis alimi C.Maksvell ehtimal nəzəriyyəsi əsasında müəyyən temperaturda ümumi sayı N olan molekullardan, sürətləri -dən -dək olan molekulların dN sayını hesablamışdır.
Burada - nisbi sürətdir.
Müəyyən şəraitdə verilmiş qazın ən çox molekulunun malik olduğu sürətə ən çox ehtimallı sürət deyilir.
Sürətləri vahid qalınlıqlı sferik layda olan molekulların qisminə paylanma funksiyası deyilir.
- molekulun sürəti intervalında olması ehtimalıdır. Başqa sözlə desək, funksiyası qaz molekullarının sürətlərinin moduluna görə paylanma funksiyasıdır.
Bu funksiya Maksvelin paylanma funksiyası adlanır. Onun qrafikinə baxaq. f(υ) maksimumuna ən ehtimallı sürət uyğundur.
Ştrixləmniş dυ oturacaqlı zolağın sahəsi N sayda molekulların hansı hissəsinin sürəti həmin sürət intervalında olduğunu göstərir.
Paylanma funksiyasının forması qazın növündən (molekulun kütləsindən ) və temperaturdan asılıdır.Qazın təzyiqi
və həcminin bu paylanmada rolu yoxdur.
Qazın halını xarakterizə edən sürətlərə baxaq.
1). Ən ehtimallı sürəti () (maksimum şərti)
Şərtindən tapmaq olar
olduqda =0 olur.
olduqda üçüncü vuruq sıfır olur.
Qrafikdən görünür ki, . və qiymətləri funksiyasının minimumlarına uyğundur.
Deməli, sürətinə ikinci vuruq sıfır olvası, yəni uyğundur. Buradan da alırıq:
μ-qazın molyar kütləsidir.
2). Molekulların orta sürəti molekulların sürətlərinin orta ədədi qiymətidir.
3).Orta kvadratik sürət:
Orta kvadratik sürət elə sürətdir ki, qazın bütün molekulları həmin sürətə malik olsaydı qazın kinetik enerjisi sabit qalardı.
|