12-ma`ruza. Qaytar va qaytmas jarayonlar. Real gazlar. Reja

Real gazning ichki energiyasi

Real gazning molekulalari orasidagi o’zaro ta’sir natijasida molekulalarning o’zaro E_r potentsial energiyasi yuzaga keladi va bu energiya molekulalar harakatining E_k kinetik energiyasi bilan birga gazning ichki energiyasini tashkil etadi: U=E_k+E_r.
Biz bilamizki, bir molg’ gazdagi molekulalarning kinetik energiyasi ga teng, ya’ni temperaturaning funktsiyasidir. Molekularning o’zaro potentsial energiyasi ularning orasidagi o’rtacha masofaga bog’liq. SHuning uchun E_r potentsial energiya V gaz hajmining funktsiyasi bo’lishi kerak. Binobarin, real gazning ichki energiyasi T va V dan iborat ikki parametrning funktsiyasi bo’ladi.
Gaz kengayayotganda molekulalar orasidagi tortishish kuchlarni Engish uchun ish bajarish kerak. Mexanikadan ma’lumki, ichki kuchlarga qarshi bajarilgan ish sistemaning potentsial energiyasining ortishiga sarf bo’ladi. Tashqi kuchlarga qarshi bajarilgan ish dA = ‘dV ifoda bilan aniqlangani kabi, bir molg’ gaz molekulalari o’rtasida tahsir qiluvchi ichki kuchlarga qarshi bajariladigan ish dA=‘_idV_m ifoda ko’rinishida yozish mumkin, bu Yerda ‘_i – Van-der-Vaals tenglamasiga bo’ysunadigan gaz uchun aV²_m ga teng ichki bosim. dA ni molekulalar o’zaro potentsial energiyasining dE_’ orttirmasiga tenglab, quyidagi ifodani topamiz:

Bu ifodani integrallab, E_r potentsial energiya uchun quyidagi ifodani topamiz:

Integrallash doimiysining qiymatini shunday tanlab olish kerakki, hajm cheksizlikka intilgan vaqtda ichki U energiyaning ifodasi ideal gaz ichki energiyasining ifodasiga aylanadigan bo’lsin. Bu mulohazalarga asoslanib, integrallash doimiysini nolga teng deb olish kerak. U holda real gazning ichki energiyasi quyidagicha ifodalanadi:
(15.6)
bundan ko’rinadiki, temperatura ko’tarilganda ham, hajm ortganda ham ichki energiya ortar ekan.
Agar gaz tashqi muhit bilan issiqlik almashmasdan va tashqi ish bajarilmasdan kengaysa yoki siqilsa, u holda termodinamikaning birinchi qonuniga muvofiq, gazning ichki energiyasi o’zgarmay qolaverishi kerak. Energiyasi (15.6) formula bilan aniqlanuvchi gaz uchun bu holda quyidagi shart bajarilishi kerak:

bundan dT va dV_m ning ishoralari har xil ekanligi kelib chiqadi.
Binobarin, bunday sharoitlarda gaz hamisha kengayganda sovishi, siqilganda isishi kerak.

3.