Умумий тушунчалар ва холат тенгламалари

Умумий тушунчалар ва холат тенгламалари
Режа:

1. 
   Система. Системанинг холати.
   
2. 
   Холат тенгламаси.
   
3. 
   Парциал моляр катталиклар.
   
4. 
   Кимёвий ўзгарувчилар.
   
5. 
   Энергия, иш, иссиқлик.
   

Термодинамиканинг ўрганиш объекти термодинамик система ҳисобланади. Система деб амалда ёки фаразан атроф муҳитдан ажратилган алоҳида жисм ёки жисмлар гуруҳига айтилади.
Реакция кетаётган идиш, галваник элемент каби объектларни ситема деб ҳисоблаш мумкин. Агар системанинг таркибий қисмлари бўлган жисмлар ва модда ўртасида иссиқлик алмашиниши кечаётган бўлса, ҳамда система тўла термодинамик параметрлар билан тавсифланадиган бўлса система термодинамик система дейилади.
Система билан бевосита ёки билвосита таъсирлашадиган ҳар қандай нарса атроф муҳит бўлади. Атроф муҳит шундай катта ўлчамга эгаки, иссиқлик берилиши ёки иссиқлик олиниши натижасида унинг температураси ўзгармайди деб ҳисобланади.
Атроф муҳит билан ўзаро муносабатига кўра системалар очиқ, ёпиқ ва изоляцияланган системаларга бўлинади.
Очиқ системалар атроф муҳит билан модда ва энергия алмашина олади. Мисол учун эритма солинган очиқ колбадан эритувчи буғланиши, колба атроф муҳит таъсирида исиши ёки совуши мумкин.
Ёпиқ системалар атроф муҳит билан модда алмашмайди, лекин энергия ва иш алмашиниши мумкин. Масалан зич ёпилган колбадан эритувчи буғланиб чиқиб кетмайди, лекин атроф муҳит таъсирида исиши ёки совуши мумкин.
Изоляцияланган системалар атроф муҳит билан модда ҳам, энергия ҳам алмашмайдиган системалардир.
Системанинг ичида унинг иссиқроқ ва совуқроқ қисмлари орасида иссиқлик алмашинуви, энергиянинг ўзаро ички айланиши, концентрацияларнинг тенглашуви содир бўлиши мумкин, лекин системанинг ички энергияси доимий бўлади. Айрим системаларни изоляцияланган ҳолатга ўтказиш мумкин. Масалан реакцион колбани термостатга жойлаштириб, кимёвий реакция давомида энергия ўзгаришини қиздириш ускунасини ёқиб ёки ўчириб бошқариш мумкин, бунда системанинг умумий энергияси доимий бўлади.
Система бир хил фазадан ташкил топса гомоген, ҳар хил фазалардан ташкил топса гетероген дейилади.
Фаза гетероген системанинг бўлиниш сиртлари билан ажратилган ва барча нуқталарида бир хил физик хоссаларга эга бўлган қисмидир.
Ҳар қандай системанинг ҳолати алоҳида хоссаларининг йиғиндиси ва термодинамик параметрларнинг қийматлари билан характерланади.
Системанинг барча кимёвий ва физик хоссалари йиғиндиси системанинг ҳолати дейилади. Системанинг ҳолати системанинг тажриба йўли билан ўлчанадиган интенсив хоссалари орқали ифодаланадиган термодинамик параметрлар ёрдамида характерланади.
Системанинг интенсив хоссалари деб, массага боғлиқ бўлмаган ва системалар ўзаро туташганда тенглашадиган хоссаларига айтилади. Бунга температура, босим, зичлик, концентрация, кимёвий потенциал киради. Системанинг массага боғлиқ хоссалари экстенсив хоссалар дейилади. Бунга масса, ҳажм, иссиқлик сиғими, ички энергия, энталпия, энтропия, термодинамик потенциаллар киради.
Интенсив хоссалар системанинг табиатига боғлиқ ва аддитив хоссага эга эмас. Экстенсив хоссалар эса системанинг таркибий қисмларини экстенсив хоссалари йиғиндисига тенг, яъни аддитив хоссага эга.
Бевосита ўлчаш мумкин бўлган параметрлар ҳолатнинг асосий параметрлари дейилади. Бевосита ўлчаб бўлмайдиган параметрлар (ички энергия, энталпия, энтропия, термодинамик потенциаллар) ҳолатнинг асосий параметрлари функциялари (ҳолат функциялари) дейилади.
Шуни ҳам таъкидлаш керакки, термодинамик параметрлар системанинг аввалги ҳолатларини эмас, балки айни вақтдаги ҳолатини характерлайди. Шунинг учун система бир ҳолатдан иккинчисига ўтганда унинг хоссаларини ўзгариши ўтиш йўлига (жараён) боғлиқ бўлмайди, балки, бошланғич ва охирги ҳолатлари билан, яъни мазкур икки ҳолатнинг термодинамик параметрлари қийматлари билан ифодаланади.
Аксарият системалар бажарадиган бирдан-бир иш-кенгайиш ишидир. Газларнинг кенгайиш иши амалий аҳамиятга эга. Бинобарин, кўплаб газлар нисбатан паст босим шароитида ва юқори температураларда идеал яқинлаштирилган ҳолда газ қонунларига бўйсунадилар.
Идеал газнинг ҳажми ва босимни ўзаро боғлиқлигини ифодаловчи тенглама Меделеев-Клапейрон тенгламаси ҳисобланади.

Реал газларнинг ҳолат тенгламалари бошқача шаклда ифодаланади. Масалан,

а-молекулаларнинг ўзаро тортишувини ифодаловчи катталик;
b-молекулаларнинг ўлчамларига боғлиқ доимий катталик, b=4NV_m, V_m=d³/6-битта молекуланинг ҳажми.
Ушбу тенглама Ван-дер Ваальс тенгламаси ҳам дейилади.
Ван-дер Ваальс тенгламасини температура ва босимнинг катта оралиғида қўллаш мумкин. Бундан ташқари, тенглама ёрдамида газнинг суюқликка конденсатланишини ҳам ифодалаш мумкин.
Атроф муҳит ҳам система каби тегишли хоссаларга, яъни параметрларга эга. Фарқи шундаки, атроф муҳит параметрлари ташқи параметрлар ҳисобланади. Кўпинча ташқи параметрлардан фақат иккитаси-босим ва температура ҳисобга олинади. Босим система бажарадиган, ёки система устида бажариладиган иш билан боғлиқ, температура эса иссиқлик алмашинувини белгилайди.
Агар вақт давомида системада термодинамик параметрлардан бирортаси ўзгарса, бу термодинамик жараён борганлигини билдиради. Агар жараён вақтида системанинг кимёвий таркиби ўзгарса, бундай жараён кимёвий реакция дейилади.