37
түсіндірмесі оны енгізудің кезеңдерімен, біріншіден, жылулық тепе-
теңдік күйдің сипаттамасы ретіндегі температураның негізгі қасиеттерін
қарастырумен және оны сынапты және сол тәріздес термометрлермен өлшеудің
қабылданған тәсілдерінің кемшіліктерін түсіндірумен, екіншіден, көрсетілген
мәселелерді температураның қасиеттері бар физикалық шамаларды табу
міндетінің қойылуына алғышарт болатын талқылаумен байланысты.
Жоғарыда айтылғандай, идеал газдың жылулық тепе-теңдігі үшін, яғни
температура тұрақты болғанда,
ðV=
αÅ теңдігі дұрыс болатыны теориялық
тұрғыдан тағайындалған, мұндағы
α = const. Сонымен бірге жылулық тепе-
теңдік үшін
Å=const екені, яғни идеал газдың осы күйі үшін молекулалардың
орташа кинетикалық энергиясының өзгермейтіні және көлем бойынша
бірқалыпты таралғандығы тағайындалған. Оның үстіне, осы күйде жеткілікті
сиретілген, яғни идеал газға жақын газдар, бірдей қасиеттерге ие. Олар
үшін
ðV = const (газдың берілген массасы үшін) болатыны эксперимент
жүзінде анықталған. Осы тұжырымды (Бойль–Мариотт заңын) газ қысымы
мен көлемінің әртүрлі температуралардағы өзгеруінің кең интервалында
эксперименттік тексеру оның дұрыстығын дәлелдейді.
Теория мен тәжірибенің осы мәліметтерін салыстыру молекулалардың
орташа кинетикалық энергиясы идеал газ температурасының өлшемі
бола алатыны туралы қорытынды жасауға мүмкіндік береді, өйткені бұл
энергия жүйедегі жылулық тепе-теңдікті сипаттайды және температураның
қарастырылған қасиеттеріне ие. Ол молекуланың массасы мен ішкі
құрылымына тәуелді болмайды. Сондықтан
Å шамасын газдың, сондай-ақ
онымен жылулық тепе-теңдікте болатын дененің температурасының өлшемі
ретінде қабылдауға болады. Температура өлшемі ретінде
E =
3
2
kT шамасы
алынады. Онда
E =
2
3
kT және p =
2
3
nE, немесе ð = пkТ, яғни біз (3) теңдеуді
экспериментте тексеруге болатын түрінде алдық.
Ең соңында температураның шкаласы мен өлшем бірлігін таңдап алу
маңызды. Температураны енгізудің осы кезеңінде
ð =
αÒ тәуелділігіне
сәйкес шкаланың шартты түрде таңдалып алынатыны баса айтылады және
энергетикалық шкала мен термодинамикалық шкала (сондай-ақ, Цельсий
шкаласы) арасындағы байланыс тағайындалады.
Сөйтіп, идеал газды термодинамикалық дене ретінде пайдалану кезінде
біз газ термометрінің шкаласын
ð =
αÒ (бұл m = const; болғандағы идеал
газ күйінің теңдеуінен шығады) деп қабылдайтынымызға сәйкес сызықтық
болатындай етіп градуирлейміз.
Температура — жүйенің жылулық тепе-теңдік күйін сипаттайтын
термодинамикалық параметр. Жүйенің осы қарқынды параметрін анықтау
үшін оның қасиеттерін ғана емес, сонымен қатар температура өзгерген кездегі
қандай да бір экстенсивті параметрдің өзгеру заңын да білу талап етіледі.
Температураны өлшеу үшін температура сияқты жылулық тепе-теңдік күйдегі
барлық денелер үшін бірдей болатындай экстенсивті параметрді алу ыңғайлы
екені түсінікті. Температураның көрсетілген қасиеті тек эмпирикалық жолмен
айқындалады, ал осындай қасиеттері бар экстенсивті шаманы теориялық
түрде ғана анықтауға болады. Жүйенің жылулық тепе-теңдік күйінің мәні,
молекулалық-кинетикалық талдау көрсеткендей, молекулалардың жылулық
38
қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы болып табылады. Бұл
энергияны тікелей өлшеу мүмкін емес, бірақ (3) теңдеуге сәйкес бұл шама
тұрақты көлемдегі газдың қысымына тура пропорционал. Сонымен, газдардың
кинетикалық теориясы температураның қабылданған анықтамасының
мағынасын түсіндіріп қана қоймай, сонымен бірге оны өлшеу тәсілдерін де
көрсетеді.
Температура ұғымын анықтағаннан кейін ғана газ заңдарын және жалпы
барлық жылулық құбылыстарды әдістемелік тұрғыдан сауатты қарастыруға
болады.
Молекулалардың жылулық қозғалысы туралы ұғым. Молекулалардың
жылулық қозғалысын зерттеудің статистикалық және термодинамикалық
әдістерін біріктіре қолдану бұл қозғалыстың басты ерекшелігі қайтымсыздық
екенін көрсетті. Барлық жылулық қозғалыстар ақыр аяғында денелердің
атомдары мен молекулаларының механикалық қозғалысына келіп саяды.
Сондықтан жылулық процестердің қайтымсыздығы бір қарағанда барлық
механикалық қозғалыстардың қайтымдылығымен қарама-қайшылықта
болады. Шын мәнінде бұл тек солай болып көрінетін қарама-қайшылық.
Нақтысында жылулық процестердің қайтымсыздығының ықтималдық
сипаты бар және денені құрайтын бөлшектер мен молекулалардың орасан көп
санына байланысты болады. Жылулық және механикалық қозғалыстардың
қасиеттеріндегі осы маңызды айырмашылық жылулық процестердің
статистикалық және термодинамикалық заңдылықтарының ерекшелігінде
өз бейнесін тапқан.
Орта мектепте молекулалық физиканы зерделеу кезінде жылулық қозғалыс
туралы ұғымды қалыптастыру физика ғылымының баяндалған қағидаларына
едәуір сәйкес келеді.
Оқушылар заттың молекулалық құрылысымен және молекулалар әлемінің
сипаттамасымен неғұрлым толыққанды танысады.
Бөлімде жылулық қозғалыстың қасиеттері (бейберекеттік, үздік сіздік,
заңды лықтардың статистикалық сипаты) туралы мәліметтер мен осы қасиет-
терді сипаттауға арналған ұғымдар (жылулық қозғалысының жыл дамдығы,
молекулалар жылдамдығының орташа квадраты, молекула лардың орташа
кинетикалық энергиясы, молекулалардың орташа кинетикалық энергиясының
өлшемі – температура) пайдаланылады.
термодинамиканың бірінші заңы. термодинамиканың бірінші заңын
изопроцестерге қолдану. Термодинамиканың бірінші заңы, анығында,
термодинамикалық жүйелер үшін энергияның сақталу заңының дұрыстығын
дәлелдейді. Бұл заң кез келген кең жалпылап қорытулар сияқты жалпы
мағынасы бірдей болатын бірқатар түрлі тұжырымдауларды болжамдайды,
бірақ оларды әртүрлі нақты мәселелерді талқылау үшін пайдаланады, оны
орта мектептегі физика курсын оқытуда ескеру маңызды. Заңның барлық
тұжырымдарын қарастырмай-ақ, физика курсы үшін неғұрлым үлкен
қызығушылық тудыратыны энергияның сақталу және айналу заңының
математикалық өрнегімен байланысты тұжырым екенін атап өтуге болады,
өйткені ол неғұрлым жалпы және оқушыларды оның әртүрлі жылулық
процестерді талдауға қолданылуымен таныстыруға мүмкіндік береді.
Достарыңызбен бөлісу: |
