Analitik, fizikaviy va kolloid kimyo

Tayanch so’z va iboralar izohi.
Sistema - tashqi muhitdan real yoki xayolan ajratilgan va bir -biri bilan doimiy ta'sirda bo’lib turgan moddalar (jismlar) yoki moddalar guruhidir.
Ekstensiv xossalarga sistemaning massasiga bog’liq bo’lgan xossalar (sistema hajmi, massasi va boshqalar) kiradi.
Sistemaning kamida bir termodinamik parametrning o’zgarishiga termodinamik jarayon deyiladi
Hosil bo’lish issiqligi - deb 1 mol birikmaning oddiy moddalarda hosil bo’lishda chiqadigan yoki yutiladigan issiqlikka aytiladi.
Issiqlik sig’imi deb, 1 massa birligida moddani 1K ga isitish uchun ketgan issiqlik miqdoriga aytiladi.
Mavzu bo’yicha nazorat savollari;
1.Kimyoviy termodinamika nimalarni o’rganadi?
2.Sistema nima?
3.Intensiv va ekstensiv xossalar haqida nima bilasiz?
4. Qanday termodinamik jarayonlarni bilasiz?
5.Ichki energiya nima?
6.To’liq va noto’liq funktsiyalar.
7.Termodinamika 1-qonuni ta'rifini keltiring.
8.Gess qonuni, uning xulosalari va ahamiyati.
9.Issiqlik sig’imi, turlari va haroratga bog’liqligi qanday.
10.Kirxgoff qonuni, analitik ifodasi.


Ma'ruzalar bo’yicha foydalanishga taklif etilayotgan adabiyotlar

1.X.R.Rustamov fizik kimyo. T. O’zbekiston. 2000 71-90 betlar.

2.A.G.Stromberg. D.P.Semchenko Fizicheskaya ximiya. M. Visshaya shkola. 1988 60-83 betlar.
3.Fizik kimyo fanidan amaliy mashg’ulotlar B.N. Afanasev va boshqalar. Tarjimonlar X.I. Akbarov. R.S. Tillaev -4-ruscha nashr tarjimasi. T. O’zbekiston. 1999. 25-30 betlar.


Ma'ruza №4


TERMODINAMIKANING 2 -QONUNI. ENTROPIYA –SISTEMA XOLAT FUNKTSIYASI


REJA:

1.Qaytar, qaytmas va o’z-o’zidan boruvchi jarayonlar.Termodinamikaning II-qonunining asosiy vazifasi.

2.Jarayonlarning o’z-o’zidan borish shartlari.
3.Ularning yo’nalishi va muvozanat shartlari.
4.Entropiya. Uni turli jarayonlardagi o’zgarishi.

Termodinamikaning I-qonuni kimyo va kimyoviy texnologiyaning ish,issiqlik bilan bog’lik bo’lgan masalalarini hal qilishga yordam beradi. Shuning bilan birga asosiy savollarga: jarayon shu sharoitlarda boradimi, borsa qaysi yo’nalishlarda boradi va jaryonning borish chegaralari (muvozanat qaror topish shartlari) qanday bo’ladi - bu savollarga faqat termodinamikaning II-qonunida javob topish mumkin.

Termodinamika jarayonlarini ko’radigan bo’lsak, bulardagi ba'zi bir umumiyliklar va farqlarga e'tibor beraylik.
Ba'zi bir jarayonlar tashqi muhit aralashuvisiz boradi. Masalan: issiqlik issiq jismdan sovuq jismga o’tadi: turli bosimdagi gazlar o’z bosimini tenglashtirishga intiladi; to’tash idishlarga solingan suyuqlikning sirtlarini tenglashadi, ishqalanish jarayonida ish issiqlikka aylanadi, moddalarni yuqori kontsentratsiyali sohadan past
kontsentratsiyali sohaga diffuziyasi va boshqalar shular jumlasidandir.
Bu jarayonlar o’z-o’zidan boruvchi, tabiiy yoki musbat jarayonlar deb ataladi. Bu jarayonlar izolirlangan yoki izolirlanmagan sistemalarda borishi mumkin va bu jarayonlar sistemaning ichki energiyasi kamayishi va tashqi muhitga energiyani issiqlik yoki ish ko’rinishida uzatilishi, yoki aksincha tashqi muhitdan olingan ish yoki issiqlik hisobiga ichki energiyasi ortishi bilan borishi mumkin.
“Tashqarining” aralashuvisiz o’z-o’zidan bormaydigan jarayonlar notabiiy yoki manfiy jarayonlar deb ataladi. Bunday jarayonlar izolirlangan sistemalarda bora olmaydi, chunki ularning borishi uchun tashqaridan ta'sir zarurdir. Bu ta'sir tashqi muhitdan energiyani ish yoki issiqlik ko’rinishida uzatilishi bilan amalga oshirilishi mumkin. O’z-o’zidan bormaydigan jarayonlarga misol qilib - issiqlikni sovuq jismdan issiqroq jismga o’tishi; elektrolizda moddalarni elektrodlarda ajralib chiqishi; suyuqlikning satxlarini farqini vujudga keltirish va xokazo. Bu misollarda birinchisi sovutgich (xolodilnik) larda elektr energiya yordamida amalga oshirilsa; ikkinchisini amalga oshirish uchun ham elektr energiya tashqaridan sarf qilinadi. Uchinchi misolda surg’ich (nasos) yordamida (ya'ni elektr energiyasi sarf qilib) satxlar farqini hosil qilinadi. Demak bularni hammasida “tashqaridan” aralashuv darkor.
Umuman jarayonlar qaytar va qaytmas jarayonlarga bo’linadi.
Jarayonlar tugagach sistemani va tashqi muќitni dastlabki holatga qaytarish mumkin bo’lmasa bu jarayonlar qaytmas deb aytiladi. Bunda odatda sistema eski holatga qaytishi mumkin, lekin tashqi muhitda o’zgarishlar, “izlar” qoladi. Masalan: tashqi muhitdagi jismlar energiyalari o’zgarib qoladi.
Qaytar jarayonlar deb jarayon tugagach sistemani ham, tashqi muhitni ham dastlabki holatga qaytarish mumkin bo’lsagina aytiladi.
Qaytar jarayonlar real jarayonlarni idealizatsiyasidir. Ya'ni ularga yaqinlashishi mumkin lekin to’la erishi mumkin emas. Maksimal ish qaytar jarayonda bajariladi.
Termodinamik qaytar jarayonga misol tariqasida ideal gazning izotermik ravishda kengayib so’ng siqilib oldingi holatga qaytishini kuzataylik. Porshinli idishda gaz bo’lib, faraz qilaylik, porshin ideal, ya'ni og’irligi yo’q va ishqalanishsiz ishlaydi. Gazning kengayishi va siqilishini grafik ko’rinishda chizmada ko’rsak.

Dastlabki holatda gazning hajmi V₁ , bosimi P₁ , ga teng oxirgi holatida bosimi P₂ , hajmi V₂ ga teng. Siqilish va kengayish bir necha bosqichda olib boramiz. Faraz qilaylik, porshen ustida mayda toshchalar qo’yilgan bo’lsin.
Agar bitta kichik tosh olinsa, gazni bosib turgan bosim birdaniga kamayadi (a nuqtagacha), gaz shu bosimda sekin kengayib kichik v nuqtaga xos bo’lgan hajmni egallasin va muvozanat holatiga kelsin. Bu vaqtda gazning tashqi bosimiga qarshi bajargan ishi kataklangan absv₁ yuzaga teng bo’ladi.Porshen ustidagi toshchalarni shu yo’sunda birin ketin olib, ikkinchi holatga kelaylik. Demak gaz I holatdan II holatga o’tganda, uning bajargan ishi muvozanat chizig’i ostiga kataklangan yuza - a v II V₂ V₁ ga teng bo’ladi.
Endi gazni siqamiz. Buning uchun porshen ustiga kichik toshlar qo’yib boramiz. Bu jarayonda tashqi muhit gaz ustida ish bajaradi. II nuqtada porshenga kichik bir tosh qo’ysak, uning bosimi birdaniga h gacha ortgach, so’ng asta sekin bu yangi bosimga noto’g’ri keladigan hajmga yetguncha, yangi gaz q nuqtasigacha siqiladi. Bu jarayonda muhitning bajargan ishi qh chizig’idan obtsissa o’qigacha bo’lgan, ya'ni qhV₂V₁ yuzaga teng bo’ladi. Shu yo’sunda gaz I holatga siqiladi. Sistema I holatga kelganda bajarilgan ish ahV₂V₁ kvadrat yuzaga teng bo’ladi. Demak, siqilish jarayonida sistemada bajarilgan ish kengayish jarayonida bajarilgan ishdan ko’ra ko’p bo’ladi. Bu farq kvadratlar yig’indisiga teng.
Demak sistema o’zining ilgarigi I holatiga qaytib keldi, lekin atrofidagi muhit qaytib kelmaydi, bajarilgan ishlar farqi, sarflangan energiya farqi atrofda qoladi. Atrof soviydi yoki isiydi. Shunga ko’ra bu qaytmas jarayon bo’ladi.
Agar toshlar juda ham (cheksiz) kichik bo’lsa, pog’onalar ham kichrayib, muvozanat chizig’iga yaqinlashadi, bajarilgan ishlar farqi ham kamayib boradi. Shunday qilib jarayonni qaytar jarayonga aylantirish mumkin. Jarayonni qancha ko’p bosqichda olib borilsa shuncha qaytar jarayonga yaqinlashadi. Agar jarayon egri chiziq bo’ylab borsa to’la qaytar bo’ladi.
Yuqoridagilarni jamlab shuni aytish mumkin: jarayon qaytar bo’lishi uchun:
a) jarayon bir yo’ldan borib shu yo’ldan qaytishi;
b) jarayonning hamma bosqichi qaytar bo’lishi;
v) sistemaning hamma bosqichlaridagi holati muvozanat holatidan cheksiz kichik farq qilishi;
d) qarama-qarshi kuchlarning farqi juda kichik bo’lishi kerak.
Jarayonlarni o’z-o’zidan borish shartlari
Termodinamik nuqtani nazardan jarayonlarni o’z-o’zidan borish bormasligini, yo’nalishini va muvozanat shartlarini ikki usulda aniqlash mumkin.
Birinchi usul - (faktorlar) omillar usulidir. Misol tariqasida bir necha o’z-o’zidan boruvchi jarayonlarni eslasak:
1.Satxi ikki xil yuzalikdagi suyuqlik satxi pastroq yuzalikka oqadi.
2.Ikki xil bosimdagi gazlar bo’lgan idishlar birlashtirilsa gaz bosimi ko’pidan bosimi kamiga o’tadi.
3.Akkumulyator yoki biror galvanik element elektrodlari to’tashtirilsa elektr toki potentsiali ko’pidan potentsiali kamiga o’tadi.
4.Temperaturalar farqi bulgan ikki jism bir-biriga tegizilsa issiqlik issiq jismdan sovuq jismga o’tadi.
Bu misollardagi satxlar farqi h, bosim P, elektr potentsial  va temperatura T lar intensiv (faktorlar) omillardir.
Intensiv omillar usuli bo’yicha a) jarayonlar o’z-o’zidan borish uchun intensiv omillar farqi mavjud bo’lishi kerak; b) jarayonlar shu intensiv omillar tenglashuvi yo’nalishida boradi va nixoyat v) intensiv omillar tenglashganda jarayon to’xtaydi ya'ni shu tenglik muvozanat sharti bo’lib hisoblanadi.
Buni yuqoridagi misollarda tasdiqlash mumkin.
Bu ancha oddiy usul, lekin bu usulni hamma sistemalarga qo’llab bo’lmaydi. Shuning uchun bu usulga nisbatan qo’llanilish ko’lami kengroq bo’lgan ikkinchi usul qo’llaniladi. Bu usulga binoan shunday bir mezon termodinamik funktsiyalar mavjudki ularni qiymati, o’zgarishga qarab yuqoridagi savollarga javob topish mumkin. Bu funktsiyalardan biri -entropiya deb ataladi. Bu funktsiyani mohiyatini tushinish uchun termodinamikaning II qonuni, tushunchalari bilan tanishib chiqamiz.