Молекулалық физика және термодинамика

Дененің (жүйенің) зат мөлшері

Мұндағы N – денені құрайтын құрылымдық элементтер (молекулалар, атомдар, иондар және т.т) саны; N _A – Авагадро тұрақтысы (N _A=6,02×10²³ моль^-1)

Заттың мольдік массасы

Мұндағы, m – біртекті дененің (жүйенің) массасы; n – осы дененің зат мөлшері;

Заттың салыстырмалы молекулалық массасы

Мұндағы n _i – берілген затты молекуласының құрамына кіретін і -нші химиялық элементтің атомдарының саны; A _ri – осы элементтің салыстырмалы атомдық массасы. Салыстырмалы атомдық масса Д.И. Менделеевтің периодтық кестесінде көрсетілген. Заттың М молярлық массасы мен салыстырмалы молекулалық массасының арасындағы байланыс мынадай:

мұндағы, k =10^-3кг/моль.

Газ қоспасының зат мөлшері,

Мұндағы, n_і, N _і, m _і, M _і – і -нші компоненттің сәйкес зат мөлшері, молекула саны, массасы, молярлық массасы.

Клапейрон-Менделеев теңдеуі (идеал газ күйінің теңдеуі)

Мұндағы, m – газ массасы, M – газдың молярлық массасы, R – универсал газ тұрақтысы, n – зат мөлшері, T – термодинамикалық температура.

Изопроцестер үшін Клапейрон-Менделеев теңдеуінің жеке жағдайы болып саналатын тәжірибелік газ заңдары:

а) Бойль-Мариотт заңы (изотермиялық процесс: Т =const, m =const)

немесе газдың екі күйі үшін,

б) Гей-Люссак заңы (изобаралық процесс: p =const, m =const)

немесе газдың екі күйі үшін,

в) Шарль заңы (изохоралық процесс, V =const, m =const)

немесе газдың екі күйі үшін,

г) біріккен газ заңы (m =const),

немесе

мұндағы, p ₁, V ₁, T ₁ газдың бастапқы күйіндегі қысымы, көлемі және температурасы; p ₂, V ₂, T ₂ – соңғы күйіндегі шамалар.

Газ қоспасының қысымын анықтайтын Дальтон заңы

мұндағы, p _i – қоспа компоненттерінің парциаль қысымдары; n – қоспадағы компоненттер саны.

Парциаль қысым деп егер осы газ, қоспа тұрған ыдыста жалғыз өзі қалғанда туғызатын қысымды айтады.

Газ қоспасының молярлық массасы

Мұндағы m _i – қоспаның і -нші компонентінің массасы; – қоспаның і -нші компонентінің зат мөлшері; n – қоспадағы компоненттер саны. Газ қоспасындағы і -нші компоненттің массалық үлесі (бірліктер үлесі немесе проценті)

,

мұндағы, m – қоспаның массасы.

Молекулалардың концентрациясы (шоғыры)

,

мұндағы, N – берілген жүйедегі молекулалар саны; r – заттың тығыздығы; V – жүйенің көлемі.

Бұл формула тек ғана газдар үшін ғана емес, кез-келген заттың агрегаттық күйі үшін дұрыс.

Газдың молекула-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі

,

мұндағы, <e> – молекуланың ілгерімелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы.

мұндағы, k – Больцман тұрақтысы.

Молекуланың орташа толық кинетикалық энергиясы.

мұндағы, і – молекулалардың еркіндік дәрежесінің саны. Газ қысымының молекулалар концентрациясы мен температураға тәуелділігі,

Молекулалардың жылдамдығы:

_— орташа квадраттық;

_— орташа арифметикалық;

— екі ықтимал;

мұндағы, m₀— бір молекуланың массасы.

Молекуланың салыстырмалы жылдамдығы

Мұндағы u – берілген молекуланың жылдамдығы. Тұрақты көлем және тұрақты қысым кезіндегі газдың меншікті жылу сыйымдылығы (с _р)

_,

Меншікті с және молярлық С сыйымдылықтар арасындағы байланыс мынандай:

_,

Майер теңдеуі:

_.

Идеал газдың ішкі энергиясы,

Термодинамиканың бірінші бастамасы

Мұндағы, Q – жүйеге (газға) берілген жылу мөлшері; D U – жүйенің ішкі энергиясының өзгерісі; А – жүйенің сыртқы күштерге қарсы жасаған жұмысы.

Газдың ұлғаюы кезінде жасаған жұмысы:

немесе

Адиабаталық процесте, мұндағы, – адиабата көрсеткіші.

Адиабаталық процесте идеал газ параметрлерін байланыстыратын Пуассон теңдеулері:

_,

_,

Циклдің термиялық коэффиценті (ПӘК-і)

Мұндағы, Q₁ – жұмыс денесінің жылубергіштен алған жылу мөлшері; Q₂ – жұмыс денесінің жылу қабылдағышқа берген жылу мөлшері.

Карно циклінің термиялық коэффиценті (ПӘК-і),

Мұндағы, Т₁ және Т₂ – жылубергіш пен жылу қабылдағыштың термодинамикалық температурасы.

Беттік керілу коэффиценті

Мұндағы, F – сұйық беті шектелетін l контурға әсер ететін беттік керілу күші; D Е – осы пленка бетінің DS ауданының өзгерісіне байланысты сұйық пленкасының еркін энергиясының өзгерісі.

Сұйықтың сфералық бетінің туғызатын р қысымын өрнектейтін Лаплас формуласы:

Мұндағы, R – сфералық беттің радиусы.

Капилляр түтіктегі сұйықтың көтерілу биіктігін анықтайтын формула,

мұндағы, q – жиектік бұрыш (толық жұғу болғанда q=0, ал жұқпайтын болғанда q=p)

R– түтіктің радиусы; r – сұйықтың тығыздығы, g – еркін түсу үдеуі.

Өзара жақын орналасқан және бір-біріне параллель екі жазықтықтың арасындағы сұйықтың көтерілу биіктігі мынаған тең,

Мұндағы, d – жазықтықтардың арақашықтығы.