1 O`zbеkiston rеspublikasi sog`liqni saqlash vazirligi toshkеnt farmatsеvtika instituti


Download 0.7 Mb.
Pdf ko'rish
bet2/3
Sana08.05.2020
Hajmi0.7 Mb.
#104165
1   2   3
Bog'liq
farmatsiya fakulteti 2 kurs talabalari uchun fizik va kolloid kimyo fanidan maruzalar matni


Fizikaviy 

qiymat 

SGS  

Birligi 

SI  

birligi 

 

nomi 



Belgisi 

nomi  


belgisi 

Uzunlik 


Santimetr 

Sm 


Metr 

Massa 



Gramm 

kilogramm 



kg 

Vaqt 


Sekunda 

sekund  



Harorat 


Kelvin 

Kelvin  



 

Termodinamikaning nulinchi qonuni. 

 

Agarda  ikkita  yopiq  sistemani  bir-biri  bilan  tegizsak  (kontakt  qilsak) 



xar  ikkala  sistemani  xossasi  о’zgaradi.  Pirovardida  shunday  holat  vujudga 

keladiki, bunda sistemalarda о’zgarish rо’y bermaydi. Bu sistemaning issiqlik 

muvozanat  holatidir.  Ikkita  sistema  bitta  haroratdami  yoki  yо’qmi  bilish 

uchun  ularni  bir  biri  bilan  tegizib  xossasi  о’zgaradimi,  yо’qmi  kuzatish 

mumkin. О’zgarishlar rо’y bermasa, sistemalar bir xil  haroratda ekanligidan 

dalolat beradi.  

Uchta  A,  V  va  S  sistemalarni  kuzataylik.  Tajribada  shu  narsa 

aniqlandiki,  agarda  A  va  V  sistema  S  sistema  bilan  issiqlik  muvozanatda 

bо’lsa,  albatta  A  va  V  xam  о’zaro  issiqlik  muvozanatda  bо’ladi.  Bunday 

xulosani  isbot  qilib  о’tirishni  xojati  xam  yо’q.  Mana  bu  emperik  fakt 

termodinamikaning nulinchi qonuni deb yuritiladi. Uni tarifi: 

Agarda  ikkita  sistema  issiqlik  muvozanatda  bо’lsa,  ularning 

haroratsi  bir  õil  bо’ladi.  Agarda  ular  issiqlik  muvozanatda  bо’lmasa,  u 

xolda ularning haroratsi xam turlicha bо’ladi. 

«0»  qonun  termodinamikaning  tо’rtinchi  postulati  bо’lib,  u 

XVIII 

asr


 

о’rtalarida SHotlandiya olimi Djozef Blek tomonidan termometrni yaratilishi 

bilan  vujudga  keldi.  Bu  qonunni  termik  muvozanat  qonuni  xam  deb 


 

- 11 - 

yuritiladi. 

Xozirgi kunda bu qonun quyidagicha tariflanadi: 

Agarda  sistema  1  sistema  2  va  3  bilan  termik  muvozanat  holatida 

bо’lsa, albatta 2 va 3 sistemalar xam о’zaro termik muvozanatda bо’ladi. 

Bir-biri bilan issiqlik almashadigan 3ta oddiy sistemani olaylik: 

f

1,2 


( P

1

, V



1

; P


2

, V


2

 ) = 0 


f

1,3 


( P

1

, V



1

; P


3

, V


3

 ) = 0  

«0»  qonuni  bо’yicha  f

2,3 


(  P

2

,  V



2

;  P


3

,  V


3

  )  =  0  CHunki  xamma 

о’zgaruvchilar bir-biri bilan о’zaro bog’liq. Bundan:  







3

2

3



1

2

1



t

t

t

t

t

t

 bu xossa emperik harorat deyiladi. 



f

 

(  P,  V  )  =  f  Bu  qonun  2ta  jism  haroratsi  bir  xilmi  yoki  turlichami 

bilishga imkon beradi. 



Termodinamikaning birinchi qonuni. 

Termodinamikaning  birinchi  qonuni  massalar  saqlanish  qonunidan 

kelib  chiqadi.  Bu  qonun  eng  umumiy  tarzda  M.V.Lomonosov  tomonidan 

(1748 y.) ta’riflangan. 

XIX  asrda  R.  Mayer,  G.Gelmgolts,  D.Djoul  ishlarida  bu  qonun  yana 

rivojlantirildi.  Massalar  saqlanish  qonuniga  binoan  «Tabiatning  barcha 

hodisalarida  energiya  yо’qolib  ketmaydi  va  yо’q  narsadan  bor  bо’lmaydi,  u 

faqat  bir  shakldan  boshqa  shaklga  qatiy  ekvivalent  tarzda  о’tishi  mumkin». 

Termodinamika  birqancha  ta’riflari  mavjud.  Ammo  ularning  xammasi  bir 

maqsadni - energiyani yо’qolmasligini va о’zaro bir-biriga о’tishining qat’iy 

ekvivalent ekanligini ifodalaydi. 

Masalan,  Gelmgolts  (1847  y.)  energiyaning  saqlanish  printsipi: 

«Aloxida  olingan  (izolirlangan)  sistemaning  umumiy  energiyasi  doim 

о’zgarmas qiymatiga ega bо’ladi. U yо’qdan bor bо’lmaydi va yо’qolib xam 

ketmaydi”.  

Termodinamikaning birinchi qonuniga muvofiq yо’qdan energiya olib, 

abadiy ishlaydigan mashina ( I xil abadiy dvigatel) qurib bо’lmaydi. 

Xar  qanday  jismda  ma’lum  energiya  zapasi  bо’ladi.  Bu  ichki 

energiyadir.  Ichki  energiya:  sistemaning  umumiy  energiya  zonasi  (manbai) 

bilan  о’lchanadi.  U  «U»  xarfi  bilan  ifodalanadi.  Ichki  energiya  nimalardan 

tashkil topadi: 

1.  


molekulalarning ilgarilama xarakatining energiyasi 

2.  


molekulalarning aylanma xarakat energiyasi  

3.  


molekulalarning о’zaro tortilish va itarilish energiyasi 

4.  


atomlar va atomlarning guruxining tebranish energiyasi 

5.  


elektronlarning aylanish energiyasi  

6.  


atom yadrosida bо’ladigan va x.k. energiyalar. 

 

- 12 - 

Ichki  energiya  sistemaning  holatini  xarakterlaydi.  SHuning  uchun  u 

holat  funktsiyasi  deyiladi.  Ichki  energiyaga  kinetik  va  potentsial  energiya 

kirmaydi. 

Sistemaning  ichki  energiyasi  moddalarning  xiliga,ularning  miqdoriga, 

bosim, harorat va hajmiga bog’liq. 

Ichki energiya absolyut miqdorini о’lchab bо’lmaydi.  

2H

2



 + O

2

 = 2H



2

O + Q, U


> U


2

 , 


 U

 



= U

- U



 

U



U

2  



U

va



 

U

2



  ni  topish  mumkin  emas.  U

va



 

U

2 



sistemaning  dastlabki  va 

oxirgi  holatiga  bog’liq.  Bir  holatdan  boshqasiga  qay  holatda  о’tganiga 

bog’liq emas.  

 

 



Agarda  A  nuqtada  (rasm)gi  zonasi  ichki  energiya  U

bо’lsa, V -nuqta U



bо’lsa, A nuqtadan V nuqtagacha 

1 yо’l bilan о’tilsa, Vdan Aga qaytish esa 2 yо’l bilan 

sodir bо’lsa. Agarda ichki energiyani о’zgarishi bosib 

о’tilgan  yо’lga  bog’liq  bо’lsa, 

U



1



U

bо’lsin.  U 



holda  bu xalqani  bir  necha  marta  qaytarib,  sistemada 

energiyani yig’ib olish mumkin bо’lardi, 

 

bu  energiyani  xech  qanday  manbai  bо’lmasdi.  Bu  energiya  saqlanish 



qonuniga  xilofdir.  SHuningdek  ichki  energiya  bosib  о’tilgan  yо’lga  bog’liq 

emas sistemani dastlabki va oxirgi holatiga bog’liq. 

Termodinamikaning  birinchi  qonuniga  muvofiq,  issiqlik  (Q)  ishaklida 

ajralayotgan  yoki  yutilayotgan  energiya  miqdori  va  ish  A  istalgan  jarayon 

uchun doimiy; energiya paydo bо’lishi va yо’q bо’lib ketishi mumkin emas. 

SHuning  uchun,  A+Q  sistemaning  tо’liq  energiyasining  ya’ni  ichki 

energiyasi (U) о’zgarishiga teng.  

(



  U

 

=  A  +  Q  ) 



  U  -  sistemani  bir  holatdan  boshqasiga  о’tgandagi 

ichki  energiyani  о’zgarishi.  Termodinamikaning  birinchi  qonunini  shunday 

ifodalash (

 U

 



= Q - A) о’rniga nazariy va amaliyo kimyo xalqaro uyushmasi 

tomonidan tavsiya etilgan. 

 

 

1.  



Q = 

 U + A  



2.  

 U



 

= Q - A 


YA’ni: Biror sistema ichki energiyasining о’zgarishi 

(



  U

 

=  U



  1

-  U


  2

)  sistemaga  berilgan  issiqlik  Q  dan 

bajarilgan ish A ayirmasiga teng.  

 

 



CHeksiz kichik о’zgarishlar bilan sodir bо’ladigan jarayon uchun 1 tenglama 

dQ =dU + dA tarzida yoziladi. Konkret misol:  

Gaz 


}

 



Аgаr 



A(U

1



В(U

2



 

- 13 - 

H

2



SO

4

 + Zn 



 ZnSO


4

 + H


2

 



 + Q 

 

 

 



 

Agar  H


2

SO

va  Zn  bir  molekuladan  olinsa  143,1  kJ 

(34200 kal) Q ajralib chiqadi. A = p x S x h; S x h = 

V; A = p x V;  

p x V = Q x T; A = Q x T = 1,986 kal x 293 =  

=582 g x kal/mol  

 

1 - issiqlik ajralib chiqdi. 



2 - reaktsiya vaktida ajralib chiqqan H

2

 gazi tashqi bosimga qarshi ish bajarib 



porshenni h balandlikka kо’tardi.  

A= p x S x h = p x V; 

dQ=dU + dA 

dQ=dU+pxdV bu xam termodinamikaning birinchi qonunini matematik 

ifodasi. 

1.  

Izobarik protsess (jarayon) p =const 

 

 

 



Demak dQ =dU + p dV  

p dV=A=r(V

2

-V

1



)=Q(T

2

-T



1

)  


Izobarik  jarayonning  pV  dia-grammasi 

shunday: 

 

 

 



 

 

Demak,  sistemaga  issiqlik  berish  bilan  hajm  qancha  kо’p  о’zgarsa 



shuncha kо’p ish bajariladi.  

dQ =dU + p dV 

 

 

 

 

 

 

2. Izoxorik protsess (jarayon). V=const 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dQ =dU + pdV; dV=0; pdV=0 dQ=dU 



 

 

 

dQ 


V

1

 



V

2

 



 

S=A 


S 

P  


V  

V

1



             V

2

  



dQ 

H



2

 

}



 

Yuzasi 




 

- 14 - 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.  

Izotermik protsess (jarayon), T= const 

 

 

dQ =dU + pdV; U = const; dU=0;  

dQ= pdV 

 

Demak  sistemaga  berilgan  issiqlik  xammasi  ishga  aylanadi.  YA’ni 

protsessni termostatda olib borish kerak. 

 

Bajarilgan  ishni  absolyut  qiymatini  topish  uchun  dA=pdV  ni 



integrallash kerak. Lekin hajm bosimning funktsiyasi bо’lgani uchun p=f(V) 

ni 


integrallab 

bо’lmaydi. 

SHuning 

uchun 


Mendeleev-Klayperon 

tenglamasidan foydalanamiz: 

pV=QT; dA=pdV 

V

RT

p





dV

V

RT

dA



 



 bu tenglamani V

 1 

dan V



 2 

gacha integrallash mumkin. 





2

1

V



V

V

dV

RT

dA

 

1



2

ln

V



V

RT

A

 yoki 



1

2

lg



303

.

2



V

V

RT

A

 



 

Boyl-Mariot qonuni bо’yicha  

1

2

1



2

p

p

V

V

 



2

2

1



1

p

V

p

V

 buning uchun pV=sonst 



2

1

lg



303

.

2



p

p

RT

A

 p=KS  



2

1

ln



303

.

2



C

C

RT

A

 



 

Izotermik  protsessining  pV  diagrammasi  teng  tomonli  giperbolani 

beradi: 

 

 



 

 

 



 

 



P

1

 



S 

P

2



 

 

S=0; A=0 



 

P

1



 

 

P



2

 

P  



V  

V=const 


V

2

 



V

1

 



1

2



lg

303


.

2

V



V

RT

A

S



 

 

- 15 - 

 

 

4.  

Adiabatik protsess (jarayon) Q=const 

 

dA



pdV

dU

pdV

dU

dQ

const

Q

pdV

dU

dQ







0

0



;

 

 



Demak  gaz  adiabatik  kengayganda  soviydi,  siqilganda  -  isiydi. 

Adiabatik protsessda gazning p, V, T - lari о’zgaradi. 

Bajarilgan  ishning  absolyut  qiymatini  topish  uchun  dU=dA  ni  integrallash 

kerak.  Lekin  dU  ni  absolyut  qiymatini  topib  bо’lmaydi.  Buning  uchun 

moddaning issiqlik sig’imidan foydalanadi. 

 

Moddaning issiqlik sig’imi: 

 

1 mol moddani 1



0

 (1 K) isitish uchun zarur bо’lgan issiqlik miqdori shu 

moddaning molyar issiqlik sig’imi deyiladi. 

 

Molyar 



issiqlik 

sig’imi 


ularning 

molekulalari 

tarkibidagi 

elementlarning atom issiqlik sig’imlari yig’imdisiga teng. 

 

 

 



 

  

 



 

K

T

T

t

t

1

1



1

2

0



1

2





 

0

1



2

1





t

t

 

V



p

C

 

Ma’lumki V=const bо’lganda ish bajarilmaydi. Izobarik protsessda: 



V

p

V

p

V

p

C

C

R

R

C

С

К

A

T

T

T

T

R

V

V

p

pdV

A

A

C

C











lganda

bo'


1

)

(



)

(

0



1

2

1



2

1

2



 

Demak  K,  bosim  va  hajm  doimiyligidagi  gazning  molyar  issiqlik 

sig’imining ayirmasiga teng 

CVdT

dA

const

Q

dU

dA

dT

C

dU

CV

dT

dU

dT

dQ

dU

dQ

pdV

dV

const

V

V

V

V

















,



0

,

0



,

 

1 mol 



1mol 


h

1

 



h

2

 



P=const 


c

p

 



V=const 

c

V



 

 

- 16 - 

Bu tenglamani T

dan T


2

 gacha integrallasak: 





2

1



T

T

dT

CV

dA

 

)



(

1

2



T

T

CV

A



 bu adiabatik ish tenglamasi 

 Q=const (1), t=const (2) 

  

 



 

 

 



 

 

 



 

1

V

 

2

V



 

V

 

 



Adiabatik  protsessda  p,  T,  V  va  U  о’zgaradi.  Adiabatik  protsess  A  - 

kichik bо’ladi. 



 

Entalpiya: (issiqlik saqlashlik) 

 

Termodinamikaning birinchi qonuniga asosan  



dQ=dU +pdV 

dQ=d(U+pV) 

U+pV=H (entalpiya) 

Demak dQ=dH  

Istagan  ochiq  termodinamik  sistemaning  energiyasi  uning  ichki 

energiyasi  va  qо’shimcha,  uni  tashqi  muhitga  boshqa  sistemaga  kirish 

natijasida  vujudga  keladigan  energiyadan  iborat.  Bu  energiya  shakli,  ya’ni 

tashqi  muhit  bilan  olmosh  energiyasi  Gibbs  tomonidan  issiqlik  funktsiyasi, 

keyinchalik  Kamerling-Onnes  tomonidan  entalpiya  deb  atala  boshlandi. 

Grekcha enthalpo-isitaman degan ma’noni anglatadi. Entalpiya sistemaning 

ichki  energiyasi  va  hajmiga  bog’liq  bо’lgan  tashqi  energiyaning  (potentsial) 

energiya  yig’indisiga  tengdir.  Doimiy  bosimda  bо’ladigan  protsess  vaqtida 

yutilgan issiqlik entalpiya о’zgarishiga teng.  

 

Kimyoda  kо’pincha  protsess  ochiq  idishda  olib  boriladi.  SHuning 



uchun  bosim  doimiyligidagi  jarayon,  hajm  doimiyligidagi  jarayonlarga 

nisbatan kо’proq uchraydi.  

Agar  jarayon  mobaynida  sistemada  faqatgina  kengayish  ishi  sodir 

bо’lsada, bosim doimiy bо’lsa, ushbu tenglama yozilar edi: 

 dU= dQ - pdV 

Agar daslabki holat 1, oxirgi holat 2 bо’lsa  

U



- U



= dQ - p ( V

- V


) bundan yutilgan issiqlik dQ: 

dQ = ( U

2

 - U



1

 ) + p ( V

- V


1

 ) 


        

      


р 

    р


1

 

 



       

р

2



 

t=const 


Q=const 

 

- 17 - 

dQ = U


2

 - U


1

 + pV


2

 - pV


1

 = (U


2

 + pV


2

) - ( U


1

 + pV


1

 ) 


H = U + pV; bо’lgani uchun dQ = H

2

 - H



1

 = dH 


dQ = dH 

Doimiy  Lhajmga  ega  bо’lgan  kalorimetrdagi  ajralgan  issiqlik  ichki 

energiya «U»ning kamayish о’lchovidir.  

Doimiy bosimga ega bо’lgan kaloritemtrdagi ajralgan issiqlik entalpiya 



“H”ning kamayish о’lchovidir. 

Ya’ni: 


V=const  

V

2



-V

1

=0  



Q=U

2

-U



1

=



U  

dQ=


p=const 



dQ=dU+pdV 

dQ=d(U+pV) 

dQ=dH 

 

Termokimyo. 



Ma’lumki kimyoviy reaktsiya yo energiya ajralishi, yoki yutilishi bilan 

sodir  bо’ladi.  Kimyoviy  reaktsiyadagi  issiqlik  effektini  о’rganuvchi 

termodinamikaning bir bо’limi - termokimyodir. 

Reaktsiya  jarayonida  ajralib  chiqadigan  yoki  yutiladigan  issiqlik 

miqdori shu reaktsiyaning issiqlik effekti deb yuritiladi. 

Reaktsiyaning issiqlik effektini tajriba yо’li bilan, yoki termokimyoviy 

xisoblash yordamida aniqlash mumkin. Termokimyoda energiyaning о’lchov 

birligi sifatida kо’pincha Djoul qо’llaniladi. 1kal =4,184 Dj. 

Demak  termokimyo  -  kimyoviy  reaktsiyalar  issiqlik  effektini, 

moddalarning  bir  agregat  holatdan  ikkinchiga  о’tishidagi  energiya  effektini, 

bir  kristall  holatdan  boshqasiga  о’tishdagi  energiya  effektini,  modda, 

sistemalar issiqlik sig’imini о’rganadi. 

Termokimyoning  ahamiyati  katta.  Uning  yordamida  turli  texnologik 

jarayonlarning  issiqlik  balansi  xisoblanadi.  Ishlab  chiqarish  qurilmalarning 

sovutish, isitish bо’yicha apparatlari xarakteristikasi belgilanadi. 

Ekzotermik  reaktsiyalarda  dastlabki  moddalar  ichki  energiya  zapasi 

(U

1



)

 

hosil  bо’ladigan  mahsulotlar  energiya  zahirasidan  (  U



2

  )  katta  bо’ladi. 

U=U


-  U


(U



>  U

2



H<0  Q  <  0.

  Misol:  oksidlanish,  gidratlanish, 

galogenlanish, polimerlanish, polikondensatlanish reaktsiyalari. 

Aksincha,  endotermik  reaktsiyalarda  issiqlik  yutilishi  xisobiga 

moddalarning ichki energiyasi ortadi.  

 



U=U



-  U


(U



>  U

1

)  Q  >  0;  U



2

>U

1



  Misol:  qaytarilish,  degidrirlanish, 

piroliz, gidroliz reaktsiyalari.  

Barcha  energiya  о’zgarishlari  termodinamikaning  birinchi  qonuniga 

mos xolda sodir bо’ladi. 

Kimyoviy reaktsiyalarda 




 

U modda dastlabki holatiga va reaktsiya 



maxsulotiga  bog’liq.  Masalan  grafitning  yonish  issiqligi  olmosning  yonish 

issiqligiga  teng  emas.  YOki  1  mol  HCl  eritmasini  tayyorlashdagi  HClning 



 

Download 0.7 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   2   3




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling