Mühazirə №9 İdeal qazın daxili enerjisi. Sərbəstlik dərəcəsi

- -

Mühazirə № 9


İdeal qazın daxili enerjisi. Sərbəstlik dərəcəsi.

Qazı xarakterizə edən əsas parametrerdən biri onun daxili enerjisidir. İdeal qazın daxili enerjisi qaz milekullarının istilik (xaotik) hərəkətlərinin enerjilərinin cəminə bərabərdir. Buradan aydın olur ki, qazın bütövlükdə hərəkətinin kinetik enerjisinin daxili enerjiyə aidiyyatı yoxdur. Sistemin hər halına daxili enerjinin bir qiyməti uyğun gəlir.Sistem (qaz) bir haldan başqa hala keçdikdə onun daxili enerjisinin dəyişməsi, keçid yolunun formasından asılı olmayıb, daxili enerjinin əvvəlki və son haldakı qiymətlərindən asılıdır.

Fərz edək ki, qaz molekulalarının ümumi sayı və bir molekulanın istilik hərəkətinin orta kinetik enerjisi olarsa, onda baxdığımız bir atomlu ideal qazın daxili enerjisi
olar.
Bir mol qazın daxili enerjisi, ,
(1)
Ifadəsinə görə təyin olunar. Onda kütləli ideal qazın daxili enerjisini
(2)
Ifadəsinə görə təyinetmək olar. (2) ifadəsindən görünür ki, ideal qazın daxili enerjisi ancaq qazın temperaturunan asılıdır.
Cismin və ya sistemin fəzada vəziyyətini təyin edən sərbəst koordinatların sayına sərbəstlik dərəcəsi deyilir. İdeal qaz molekulasına maddi nöqtə kimi baxılır. Maddi nöqtənin fəzada vəziyyəti üç koordinat vasitəsilə təyin olunur. Deməli ideal qaz molekulasının sərbəstlik dərəcəsi olar. Klassik fizikada enerji sərbəstlik dərəcəsinə görə bərabər paylanır. Deməli hər sərbəstlik dərəcəsinə düşən enerji -jə bərabər olur.
Bolsman göstərmişdir ki, termodinamik tarazlıqda olan statistik sistemin (qazın) irəliləmə və fırlanma hərəkətlərinin hər sərbəstlik dərəcəsinə düşən enerji -yə, rəqsi hərəkətin hər sərbəstlik dərəcəsinə düşən enerji -yə bərabərdir. Rəqsi hərəkətdə potensial enerji də nəzərə alınmalıdır. Onda sistemin ümumi sərbəstlik dərəcəsinin ümumi sayı
təyin olunar.
Məsələn, bir atomlu ideal qaz molekulası üçün . Qaz iki atomlu olarsa,onun sərbəstlik dərəcəsi olar. (rəqsi hərəkət nəzərə alınmır).
Qaz üç atomlu olarsa, onun fırlanma hərəkətinə düşən sərbəstlik hərəkətinin sayı üçə bərabər olar ( fırlanma bucaqlarıdır). Molekula tarazlıq vəziyyəti ətrfında rəqsi hərəkətdə iştirak edərsə, rəqsi hərəkəti xarakterizə edən sərbəstlik dərəcələri də nəzərə alınmalıdır. Onda ixtiyari kütləli qazın daxili enerjisi,
(3)
Daxili enerjinin dəyişməsi isə
(3`)
Ifadələrindən təyin olunar.
İdel qazın istilik tutumu

Maddənin vahid kütləsini 1 K qızdırmaq üçün lazım olan istilik miqdarına xüsusi istilik tutumu deyilir.

(4)
Xüsusi istilik tutumunun vahidi olar.
Maddənin 1 molunu 1 K qızdırmaq üçün lazım olan istilik miqdarına molyar istilik tutumu deyilir ( )
Onda olar.
Qazlar üçün iki molyar istilik tutumu müəəyən edilir: sabit həcmdəki molyar istilik tutumu və sabit əzyiqdəki molyar istilik tutumu.
Qaz sabit həcmdə qızdırılarsa, ona verilən istilik miqdarı ancaq onun daxili enerjisinin artmasına sərf olunur. Onda 1 mol qazı 1 K qızdırdıqda onun daxili enerjisinin dəyişməsi sabit həcmdəki molyar istilik tutumuna bərabər olar, yəni
(5).

Qaz sabit təzyiqdə qızdırılarsa, bu zaman qaz genişlənir və xarici qüvvələrə qarşı müəyyən iş görülür. Onda 1 mol qazı sabit təzyiqdə 1K qızdırsaq molyar istilik tutumu

olar.
Nəzərə alsaq ki, onda l olar.
(6) alarıq.
(6) ifadəsi Mayer deistury adlanır.
(7)

(5) və (7) ifadələrindən görünür ki, qazların molyar istilik tutumları ancaq sərbəstlik dərəcəsindən asılıdır. İstilik tutumlarının nisbətini yazsaq,

alarıq.
Bu nisbəti təcrübədə təyin etməklə, qaz molekulasında olan atomların sayın təmin etmək olar.
Fərz edək ki, silindrin daxilində çəkisi nəzərə alınmayan porşenin altında 1 mol ideal qaz var. Bu qazı sabit təzyiqlə 1 K qızdıraq, onda xarici qüvvələrə qarşı görülən iş
olar (8)
Mendelev Klapeyran tənliyindən istifadə edərək qazın həcminin dəyişməsini təyin edək.

Bu ifadəni (8) düsturunda yerinə yazsaq
olar.

Deməli universaL qaz sabiti ədədi qiymətcə, 1 mol qazı sabit təzyiqdə 1 K qızdırdıqda qazın xarici qüvvələrə qarşı gördüyü işə bərabərdir.

İstilik tutumlarının ifadələrindən görünür ki, qazların molyar istilik tutumları temperaturdan asılı deyil. Təcrübələr göstərir ki, ancaq müəyyən temperatur iuntervalında bu şərt ödənilir. Qazların istilik tutumu temperaturdan asılıdır. İki atomlu qazın sabit həcmdəki molyar istilik tutumunun temperaturdan asılılığı şəkildə verilmişdir.İki atomlu qaz molekulasının