МКТ-нің негізгі теңдеуі

 

Молекула-кинетикалық теорияда нақты газдың идеалдық моделі – идеал газ қарастырылады.

Идеал газ – молекулалардың өзара әрекеттесуін ескермеуге болатын газ, тек қана молекулар өзара және ыдыстық қабырғалармен соқтығысқанда өздерін абсолют серпімді мөлшерін ескермеуге болатын кішігірім шарик ретінде байқатады.

Молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде олардың жылдамдықтары үзіліссіз өзгеріп отырады және бейберекет жылулық қозғалыс болғандықтан олардың бағыттары теңықтималды.

 

Молекулалар ыдыс қабырғасымен серпімді соқтығысқанда оған импульс береді, сондықтан қысым түсіреді

 

МКТ негізгі теңдеу: газ қысымы

 

 

мұнда n – газ концентрациясы, m₀ – молекула массасы, - молекулардың ілгерімелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы.

Негізгі теңдеу макроскопиялық (тәжірибеде өлшенетін) шама қысымды микроскопиялық шаманың (молекула жылдамдығы) орташа мәнімен байланыстырады.

Орташа квадраттық жылдамдық

 

,

Молекулалар орташа жылдамдығы

 

,

Идеал газ үшін , сондықтан

, мұнда

- Больцман тұрақтысы, Т – абсолют температура, [Т]-К, Кельвин.

Идеал газ күй теңдеуі: Менделеев – Клапейрон теңдеуі. Изопроцесстер

 

Термодинамикалық жүйенің (өте көп бөлшектерден құралатын) тұрақты сыртқы шарттарда болатын тепе-теңді күйі бірмәнді түрде термодинамикалық параметрлер (тәжірибеде өлшенетін шамалар) арқылы анықтылады.

Дененің негізгі үш параметрлері:

Р – қысым, V – көлем, Т – температура. Тепе-теңді күйде олардың арасында бірмәнді байланысты – күй теңдеуі деп атайды:

Идеал газ күй теңдеу: (Менделеев - Клапейрон) тәжірибеде анықталып теорияда дәлелдеген:

 

мұнда m, μ – масса және мольдік масса, - әмбебап (универсал) газ тұрақты. Бұл теңдеуден:

Изопроцесс – массасы өзгермейтін жүйеде күй параметрлерінің бірі тұрақты болғанда өтетін термодинамикалық процесс.

 

Идеал газ заңдары

 

Изобарлық процесс	Изохоралық процесс	Изотермиялық процесс
Гей – Люссак заңы	Шарль заңы	Бойль – Мариотта заңы

 

- Цельсий шкаласындағы температура

, , температурадағы көлем, қысым

Ішкі энергия

 

Ішкі энергия U – денені құрастыратын бөлшектердің өзара әрекеттесу потенциалдық энергиясының және бейберекет қозғалыстың кинетикалық энергияның қосындысы.

Ескерту: дененің сыртқы өрістегі потенциалдық энергиясы және дененің (реттелген) қозғалысының кинетикалық энергиясы – механикалық энергияға жатады, ішкі энергия есебіне кірмейді!

Молекулалардың бейберекет қозғалысының кинетикалық энергиясы температураға пропорционалды, ал бөлшектердің өзара әрекеттесу потенциалдық энергиясы олардың өзара арақашықтығынан тәуелді. Сондықтан ішкі энергия температура және көлемнің функциясы (тепе – теңді күй үшін бірмәнді)

 

 

Бір күйден басқа күйге ауысқанда ішкі энергияның өзгерісі ауысу процесі түрінен тәуелсіз, ол соңғы және бастапқы тепе-теңді күйлердегі ішкі энергиялар айырымына тең:

 

 

Идеал газда молекулалардың өзара әрекеттесу потенциалдық энергиясы нөлге тең, сондықтан біратомды газ үшін

 

(көп атомды газдарда 3 – ті i – молекуланың еркіндік дәрежелер санына ауыстыру керек. Қалыпты күйде сызықты кеңістік молекулалар үшін)

 

Дененің ішкі энергиясын өзгертудің екі әдісі бар:

жұмыс жасау А және жылу алмасу Q