Физикийн тодорхойлолтуудын мэдлэг нь янз бүрийн физик асуудлыг амжилттай шийдвэрлэх гол хүчин зүйл юм. Өгүүлэлд бид хамгийн тохиромжтой хийн системийн изобар, изохор, изотерм болон адиабат процесс гэж юу болохыг авч үзэх болно.
Идеал хий ба түүний тэгшитгэл
Изобар, изохор, изотерм процессуудын тайлбарыг үргэлжлүүлэхийн өмнө идеал хий гэж юу болохыг авч үзье. Физикийн энэхүү тодорхойлолтын дагуу тэд бүх чиглэлд өндөр хурдтайгаар хөдөлдөг асар олон тооны хэмжээсгүй, харилцан үйлчлэлгүй бөөмсөөс бүрдэх системийг авч үздэг. Үнэн хэрэгтээ бид атом ба молекулуудын хоорондох зай хэмжээнээсээ хол давсан, кинетик энергитэй харьцуулахад бөөмсийн харилцан үйлчлэлийн потенциал энергийг үл тоомсорлодог хийн агрегат төлөвийн тухай ярьж байна.
Идеал хийн төлөв нь түүний термодинамик параметрүүдийн нийлбэр юм. Гол нь температур, эзэлхүүн, даралт юм. Тэдгээрийг T, V, P үсгээр тус тус тэмдэглэе. XIX зууны 30-аад ондКлапейрон (Францын эрдэмтэн) эхлээд нэг тэгш байдлын хүрээнд заасан термодинамик параметрүүдийг нэгтгэсэн тэгшитгэлийг бичжээ. Энэ нь иймэрхүү харагдаж байна:
PV=nRT,
энд n ба R нь бодисын хэмжээ ба хийн тогтмол хэмжээ юм.
Хий дэх изопроцесс гэж юу вэ?
Олон хүний анзаарснаар изобар, изохор, изотерм процессууд нэрэндээ ижил "iso" угтварыг ашигладаг. Энэ нь бүхэл бүтэн процесс дамжих явцад нэг термодинамик параметрийн тэгш байдал, үлдсэн параметрүүд өөрчлөгддөг гэсэн үг юм. Жишээлбэл, изотерм процесс нь үүний үр дүнд системийн үнэмлэхүй температур тогтмол байдгийг илэрхийлдэг бол изохорын процесс нь тогтмол эзэлхүүнийг илэрхийлдэг.
Изопроцессыг судлахад тохиромжтой, учир нь термодинамик параметрүүдийн аль нэгийг засах нь хийн төлөвийн ерөнхий тэгшитгэлийг хялбарчлахад хүргэдэг. Эдгээр бүх изопроцессын хийн хуулиудыг туршилтаар нээсэн гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Тэдний дүн шинжилгээ нь Клапейроныг багасгасан бүх нийтийн тэгшитгэлийг олж авах боломжийг олгосон.
Изобар, изохорик ба изотерм процесс
Идеал хий дэх изотерм процессын анхны хуулийг нээсэн. Одоо үүнийг Бойл-Мариоттын хууль гэж нэрлэдэг. T өөрчлөгдөхгүй тул төлөвийн тэгшитгэл нь тэгш байдлыг илэрхийлнэ:
PV=const.
Өөрөөр хэлбэл, хийн температурыг тогтмол байлгавал систем дэх даралтын аливаа өөрчлөлт нь түүний эзлэхүүнийг урвуу пропорциональ өөрчлөхөд хүргэдэг. P(V) функцийн график ньхэтрүүлсэн үг.
Изобарик процесс - энэ нь системийн төлөв байдлын өөрчлөлт бөгөөд даралт нь тогтмол хэвээр байна. Клапейроны тэгшитгэлд P-ийн утгыг тогтоосны дараа бид дараах хуулийг олж авна:
V/T=const.
Энэ тэгшитгэлийг 18-р зууны сүүлчээр хүлээн авсан Францын физикч Жак Чарльзын нэрээр нэрлэжээ. Изобар (V(T) функцын график дүрслэл) нь шулуун шугам шиг харагдаж байна. Систем дэх даралт ихсэх тусам энэ шугам хурдан өснө.
Хэрэв поршений доор хий халаавал изобарик процессыг хэрэгжүүлэхэд хялбар байдаг. Сүүлчийн молекулууд нь хурдаа (кинетик энерги) нэмэгдүүлж, поршенд илүү их даралтыг бий болгодог бөгөөд энэ нь хийн тэлэлт, P-ийн тогтмол утгыг хадгалахад хүргэдэг.
Эцэст нь гурав дахь изохор процесс нь изохорик юм. Энэ нь тогтмол эзлэхүүнтэй ажилладаг. Төлөвийн тэгшитгэлээс бид харгалзах тэгшитгэлийг олж авна:
P/T=const.
Физикчдийн дунд Гей-Люссакийн хууль гэдгээрээ алдартай. Даралт ба үнэмлэхүй температурын шууд пропорциональ байдал нь изобарик процессын график нь изобарын графиктай адил эерэг налуутай шулуун шугам болохыг харуулж байна.
Бүх изопроцессууд хаалттай системд явагддаг, өөрөөр хэлбэл тэдгээрийн явцад n-ийн утга хадгалагддаг гэдгийг ойлгох нь чухал.
Адиабат процесс
Энэ процесс нь "iso" ангилалд хамаарахгүй, учир нь түүний дамжих явцад термодинамикийн гурван параметр бүгд өөрчлөгддөг. адиабатхүрээлэн буй орчинтой дулаан солилцдоггүй системийн хоёр төлөв хоорондын шилжилт гэж нэрлэдэг. Тиймээс системийн өргөтгөл нь дотоод эрчим хүчний нөөцөөс шалтгаалан хийгддэг бөгөөд энэ нь даралт, үнэмлэхүй температурын мэдэгдэхүйц бууралтад хүргэдэг.
Идеал хийн адиабат процессыг Пуассоны тэгшитгэлээр тайлбарлав. Тэдгээрийн нэгийг доор харуулав:
PVγ=const,
Энд γ нь тогтмол даралт ба тогтмол эзэлхүүн дэх дулааны багтаамжийн харьцаа юм.
Адиабат график нь изохорик процессын график болон изобар графикаас ялгаатай боловч гипербол (изотерм)-тэй төстэй. P-V тэнхлэг дэх адиабат нь изотермээс илүү хүчтэй ажилладаг.
