Термодинамиканың бірінші заңы

«Энергияның әртүрлі формалары бip-бipiнe тек эквивалент мөлшерде ауысады, яғни энергия пайда болмайды немесе жоғалып кетпейді»

Жүйеге қоршаған ортадан жылу түрінде берілген энергия - оның ішкі энергиясын өзгертіп, белгілі бip жұмыс атқарады және бұл математикалық тілде төмендегідей өрнектеледі:

Q = ∆U + A

мұндағы: Q - жылу мөлшері;

ΔU - ішкі энергия өзгерісі;

А - жұмыс шамасы;

Егер T, p = const

A = p∆V

осыдан шығатыны

- қосындысы Н – энтальпия деп атайды

Ішкі энергияның U және энтальпияның абсолюттік мәнін өлшеуге болмайды. Сондықтан жүйе бip күйден eкiншi күйге көшкенде өзгеретін энтальпияны ΔН өлшейді. Энтальпияның мәнін килоджоульмен (кДж) немесе килокалориямен (кКал) көрсетеді.

Термодинамиканың 1 заңы бойынша, кез келген процестің барысында, оның ішінде, жанды ағзаларда жүретін процестерде де энергия өшпейді және жоқтан пайда болмайды. Энергияның әртүрлі формалары бір-біріне эквивалентті мөлшерде айналады.

Бірақ термодинамиканың 1 заңы энергияның тасымалдануына негізделген процестің бағыты, энергияның ауысуы қаншалықты толық жүретіндігі және химиялық процестің орындалу шегі туралы ақпарат бермейді. Сондықтан бұл мәселелерді шешу үшін басқа термодинамикалық факторларды пайдалану керек.

Химиялық және физикалы-химиялық процестердің өз бетінше жүруі жүйенің өз ішкі энергиясын минимумға жеткізіп, энергияның артық мөлшерін барынша сыртқы ортаға бөлуге ұмтылуына байланысты болатындығы айқын. Табиғи процестердің өз бетінше орындалуының екінші себебіне жүйенің максимум ретсіздікке ұмтылуы жатады.

Осыдан, барлық өз бетінше жүретін процестер мынадай екі негізгі факторға байланысты орындалады:

• жүйенің минимум энергияға ұмтылуы;
• жүйенің максимум ретсіздікке, мүмкіншілігі жоғары күйге ұмтылуы.

Энтропия да температура, қысым, ішкі знергия және энтальпия сияқты жүйенің немесе заттың табиғатына және күйіне байланысты болады.

Термодинамикалық жүйенің белгілі бір күйіне энтропияның белгілі бір мәні сәйкес келеді және жүйенің аталған күйінің мүмкіншілігі неғұрлым жоғары болса, энтропия да соғұрлым жоғары болады.

Көптеген микробөлшектерден құралған жүйенің макрокүйінің мүмкіншілігі микробөлшектердің (атомдар, молекулалар, т.б.) орналасу амалдарының және әдістерінің санына байланысты болады. Неғұрлым микробөлшектер көп болса, соғұрлым олардың макрожағдайды туындататын орналасу әдістері көп болады.

Сонымен термодинамиканың II заңы: "Тұйық жүйелер өз күйлерінің мүмкіндіктерін кеңінен қолдануға тырысады, яғни микроскопиялық күйдің ең көп санына сәйкес келетін макроскопиялық күйде болуға ұмтылады".

Басқа сөзбен айтқанда, өздігінен жүретін өзгерістер, мүмкіндігі аз күйден, мүмкіндігі көп күйге көшетін жүйелерге ғана тән.

Энтропияға мынадай факторлар әсер етеді:

• Температура жоғарылағанда, энтропия жоғарылайды, себебі температура артқанда, ретсіздік артады.
• Заттар кристалданған күйден аморфты күйге немесе сұйыққа, сұйықтан газға айналғанда, энтропия күрт жоғарылайды, себебі ретсіздік артады.
• Қысымның жоғарылауы энтропияға температураның төмендеуі сияқты әсер етеді.