Бақылау сұрақтары

1. Молекула-кинетикалық теорияның негізгі қағидаларын тұжырымдаңдар.

2. Дене молекуласының орташа кинетикалық энергиясының және температураның байланысын көрсететін формуланы жазыңдар және түсіндіріңдер.

3. Атомдардың(молекулалардың) әсерлесуінің потенциальдық шұқырының графигі қалай тұрғызылады? Графикті салыңдар.

4. Потенциалдық шұқырдың графигін пайдаланып, қатты денелердің жылулық ұлғаюын түсіндіріңдер.

5. Қатты дененің сызықтық ұлғаю коэффициентіне анықтама беғріңдер.

1. Дененің ұзындығының температураға тәуелділігінің формуласын жазыңдар.

6. Изотропты қатты дененің сызықтық ұлғаю коэффициенті мен көлемдік ұлғаю коэффициенті қалай байланысқан?

7. Температураның артуымен қатты дененің өлшемінің ұлғаюын түсіндіріңдер.

8. Дененің температурасы нені сипаттайтынын түсіндіріңдер.

9. Сызықтық ұлғаю коэффициентінің өлшем бірлігі қандай?

№8 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

Қатты дененің қыздыру және балқу кезіндегі энтропиясының өзгеруін анықтау

Жұмыстың мақсаты:Қатты денені қыздырғанда және бірінші ретті фазалық ауысу кезінде энтропияның өзгеруін қалайының қыздырылуы және балқуы мысалында анықтау.

Қажетті құрал-жабдықтар: ФПТ 1-11 қондырғысы, секундомер

Теориядан қысқаша мәлімет

Клаузиустың берген анықтамасы бойынша термодинамикалық жүйенің энтропиясы күй функциясы болып табылады.Қайтымды процесс кезінде энтропияның дифференциалы жүйе алатын элементар жылу мөлшерінің , оның абсолют температурасына Т қатынасы:

1. (2.1)

Қайтымды процесс деп жүйе бастапқы күйіне қайта оралатын, бұл кезде оны қоршаған денелерде ешқандай өзгеріс болмайтын процесті айтады. Осы шартты қанағаттандырмайтын процесс қайтымсыз процесс деп аталады.

Термодинамиканың екінші заңы бойынша оңашаланған жүйенің энтропиясы онда өтетін кез келген процесс кезінде кеми алмайды. Қайтымды процесс кезінде энтропия тұрақты болып қалады, ал қайтымсыз процесс кезінде артады. Энтропия жүйенің реттілігінің сандық өлшеуіші болып табылады. Энтропияның ең үлкен мәні жүйенің ең үлкен реттелу дәрежесіне сәйкес келеді және жүйенің өз ырқына берілген күйі ең ықтимал болып табылады. Клаузиустың берген анықтамасына сәйкес (2.1) осы күйдегі жүйенің энтропиясы мына түрде берілетінін Больцман көрсетті

2. (2.2)

мұндағы k – Больцман тұрақтысы, ал W – осы жүйенің макрокүйі сипатталатын микрокүйлерге тең жүйенің термодинамикалық ықтималдылығы.

Дененің температурасының уақытқа тәуелділігін пайдаланып қатты дененің қыздыру және балқу кезіндегі энтропиясының өзгеруін анықтауға болады. Тұрақты қуатта қыздыру процесінің графигі қисық сызықты түр қабылдайды. (рис. 2.1). Графиктің I бөлігі бастапқы Т₀ температурадан Т_п балқу температурасына жеткенге дейін сәйкес келеді, оған жеткеннен кейін дене балқиды ( II бөлігі). Балқу процесі бірінші текті фазалық ауысуға жатады. Мұндай фазалық ауысуларға заттардың қандай да бір жылу мөлшерін жұта немесе шығара отырып және меншікті көлемін өзгерте отырып ауысуларын жатқызуға болады. Тұрақты қысымда бірінші текті фазалық ауысу белгілі бір температурада өтеді, яғни изотермиялық болып табылады.

Рис 2.1

Массасы m дененің температурасы dT артқанда алатын жылу мөлшері

(2.3)

мұндағы с – дене затының меншікті жылу сиымдылығы.

Осы кезде дененің энтропиясы мына шамаға өзгереді

(2.4)

Бастапқы Т₀ температурадан Т_п балқу температурасына қыздырғандағы дененің энтропиясының толық өзгеруі интегралдау арқылы анықталады (2.4):

(2.5)

Балқу тұрақты T_п температурада өтеді, сондықтан балқу кезінде дененің энтропиясы мына шамаға өзгереді

(2.6)

Мұндағы, - балқу процесі кезінде дененің алған жылу мөлшері. Оны меншікті балқу жылуы арқылы арқылы анықтауға болады:

2.7)

Сонымен, денені температурада қыздырып және ары қарай балқытқандағы жалпы энтропияның өзгеруі мынаған тең болады

(2.8)

Тәжірибелік қондырғы

Қатты денені қыздыру және балқыту кезіндегі энтропияның өзгерісін анықтауға ФПТ 1-11тәжірибелк қондырғысы арналған, оның жалпы түрі. 3. 1. Суретте көрсетілген.

1 - тұрғызғыш; 2 - кронштейн; 3 - қыздырғыш; 4 – температура датчигі; 5 – зерттелетін материалы бар ыдыс; 6 – жұмыс элементінің блогы; 7 – құралдар блогы

Рис. 3.1. ФПТ 1-11 тәжірибелік қондырғысының жалпы түрі

Қыздыру 3 электр қыздырғыштың көмегімен арнайы ыдыста өтеді, ток көзі 7 құралдар блогында орналасқан, қыздыру арнайы бұрағыштың көмегімен іске асырылады «қыздыру (нагрев)». Дененің температурасы элементтің жұмыстық блогында кронштейн астында 6 орналасқан сандық термометрмен өлшенеді.Қыздыру уақыты құралдар блогында орналасқан сандық секундомермен өлшенеді. Секундомер құралдар блогын қосқанда іске қосылады.

4. Тәжірибелік бөлігі

1. Ток көзіне қоспастан бұрын блоктағы потонциометрдің бұрағышы «Қыздыру (Нагрев)» сол жаққа келтірілгеніне көз жеткізу керек.

2. «Қосу (Вкл)» «Желі (Сеть)» тумблерін қосыңыз және «Қосу (Вкл)» «Қыздыру (Нагрев)» тумблерін қосыңыз.

3. Өлшеу нәтижелерін кестеге жазыңыздар.

4. Температураның уақытқа тәуелділігінің графигін тұрғызыңдар.

Өлшеу нәтижелері үшін кесте:

t,мин
T,^0C