Термодинамикалық жүйелер. Ашық жүйе.
Кез-келген химиялық өзгеріс барысында жылу белініп не сіңіріледі, немесе химиялық реакция нәтижесінде өзге бip жұмыстар атқарылады. Мысалы, өзіміз білетін бензиннің жануы барысында жылу белініп, двигатель жұмыс істейді, машина қозғалысқа ие болады.
Міне, осы жылу және жұмыс шамалары бойынша химиялық реакцияның жүруін санды түрде сипаттауға мүмкіндік туындайды екен және осы мәселемен айналысатын ілімді химиялық термодинамика деп атайды. Жүйе (система) - өзіміздіқоршаған ортаның кеңістіктегі бөлігі, дене тобы, зат немесе заттар жиыны. Термодинамикалық жүйе - сыртқы қоршаған ортадан ойша белініп
қарастырылатын, өзара жылу және механикалық әсерлесуде болатын дене не заттар жиыны, тобы.
Термодинамикалық жүйені жабық, ашық және оқшауланған деп үшке бөледі.
Жүйе - өзін қоршаған ортамен зат алмаспай тек энергиясымен ғана алмасса - жабық, ал зат алмасуы да орын алса - ашық жүйе деп аталады.
Ашық термодинамикалық жүйе – қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмасады. Ашық термодинамикалық жүйелерге барлық тірі организмдер жатады.Қаншама сан алуан түрлі болса да барлық биологиялық жүйелердің барлығы ашық термодинамикалық жүйе болғаннан кейін барлығына тән ортақ белгілері мен қасиеттері бар. Кез-келген тірі организм, яғни биологиялық жүйе қоршаған ортамен зат және энергия алмасады, тыныс алады, қоректенеді, көбейеді, өседі, дамиды және белгілі бір уақытқа жеткенде өледі.
|
|
|
Ашық жүйе мәңгілік емес, өте ұзақ уақыт тұра алмайды, өседі өледі, өзіне ұқсас жүйені туғызады, эволюция процесіне түседі, модифицерленеді. Қуатын да затын да береді де алады да. Біз ашық жүйе принципін ұстануымыз керек. Алған затты шығарып отыру принципі орындалу керек. Мысалы: ашық жүйеге барлық тірі организмдер жатады. Классикалық термодинамика оқшауландырылған және тұйық жүйелерді сипаттаумен айналысады. Ашық жүйелер теориясы 20ғасырдың 30- жылдарында пада болды. Термодинамика – энергия мен жұмыстың арасындағы байланысты қарастыратын физика ғылымының бір саласы. Термодинамиканы жылудың жалпы теориясы деп те атайды.
Термодинамикалық жүйе деп кеңістікте белгілі бір көлемге ие макроскопиялық денені айтады. Зат және энергия алмасу сипатына байланысты ашық, тұйық және оқшауланған болып бөлінеді.
|
|
|
Оқшауланған термодинамикалық жүйе – қоршаған ортамен затпен де, энергиямен де алмаспайды. Бұндай термодинамикалық жүйе табиғатта кездеспейді. Тұйық термодинамикалық жүйе – қоршаған ортамен затпен алмаспайды, бірақ энергиямен алмасады. Мысалы, жұмыртқа, өсімдік тұқымдары.
Оқшауланған (изолированный) жүйеде - қ оршаған ортамен зат және энергия алмасуы орын алмайды.
Жүйені құрайтын дене бөліктері белгілі бip кеңістік бөлігінде бетпен шектеліп, және де сол бөліктің өн бойында химиялық құрамы, құрылымы, термодинамикалық қасиеттері бірдей болса, онда осы бөлікті – фаза – деп атайды. Жүйе құрайтын фазалар бірдей агрегаттық күйде болса - біртекті (гомогенді), ал әртүрлі күйде болса - әртекті (гетерогенді) деп бөлінеді. Жалпы термодинамикалық жүйе тыңғылықты сипаттау үшін, оның физикалық - химиялық қасиеттерінен, яғни көлемі, қысымы, температурасы, химиялық құрамы және т.б. хабардар болуымыз керек.
Термодинамиканың бірінші заңы. Термодинамиканың бірінші тануының негізгі түрі былай айтылады: Түрлі энергиялар бір-біріне тең эквиваленттілік қатынаста айналады. Оңашаланған күйде энергияның әр түрінің қысымы өзгермейді. Бір түрден екінші түрге айналғанда энергия жоғалмайды да, жаңадан пайда болмайды. Жұмысты жоқтан шығаратын машина жасау мүмкін емес.Термодинамикалық жүйемен энергия алмасуы - жылу мен жұмыс түрінде орын алатындықтан аталған шамалар ішкі энергия өзгерісімен тәуелді байланыста болады. Жүйеге, жылу түрінде берілген энергия, жүйе ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқаруға жұмсалады. Күнделікті өмірде, тұрмыста орын алатын жылу, жұмыс және ішкі энергия шамаларының өзара байланыстығы термодинамика ілімінің бірінші бастамасы деген атпен төмендегінше тұжырымдалады.
|
|
|
Оқшауланған жүйенің энергиясы тұрақты шама: U ~ const. Жүйеге қоршаған ортадан жылу түрінде берілген энергия - оның ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқарады және бұл математикалық тілде төмендегідей өрнектеледі: Q = ∆U + A,мұндағы: 
- жылу мөлшері; 
- ішкі энергия өзгерісі; 
- жұмыс шамасы;
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 1; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!