Analitik, fizikaviy va kolloid kimyo

Tayanch so’z va iboralar izoxi.
O’z – o’zidan boruvchi jarayonlar deb (musbat) tashqaridan energiya talab qilmasdan boradigan jarayonlarga aytiladi.
Qaytar (termodinamik) jarayon nihoyasida sistema ham, tashqi muhit ham dastlabki holatiga qaytishi kerak.
Abadiy dvigatel -tashqaridan energiya olmasdan to’xtovsiz ishlashi lozim bo’lgan qurilma.
Enropiya -- holat funktsiyasi bo’lib, izolirlangan sistemalarda beradigan jarayonlar uchun o’z – o’zidan borish - bormaslik mezoni bo’lib xizmat qilishi mumkin.


Mavzu bo’yicha nazorat savollari.

1. Termodinamika 2 - qonuni hal qilgan masalalar.

2. Qaytar va qaytmas jarayonlar.
3. Jarayonlarni qaytar bo’lish shartlari.
4. Termodinamika 2 - qonunini ta'riflari.
5. Karno siklini izoxlang.
6.Izotermik jarayonlarda entropiyaning o’zgarishi nimaga teng.
7.Birinchi va ikkinchi qonun qo’shma ifodasini keltiring.
8.Qaytar va qaytmas jarayonlarda entropiyani o’zgarishi.


Adabiyotlar:
1.X.R. Rustamov “Fizik kimyo”, T. , “O’zbekiston”, 2000., 99-116 betlar.
2.A.G. Stromberg, D.P. Semchenko “Fizicheskaya ximiya”, M.,“Visshaya shkola”, 1988., 85-96 betlar.
3.Fizik kimyo fanidan amaliy mashg’ulotlar G`B.N. Afanasev va boshqalar. Tarjimonlar X.I. Akbarov, R.S.TillaevG` - 4-ruscha nashr tarjimasi, T., O’zbekiston, 1999., 31-34 betlar.
Ma'ruza №5
IZOBAR –IZOTERMIK POTENTSIALLAR. STANDART SHAROITDAN FARKLI XOLATDAGI JARAYON. GIBBS-GELMGOLTS TENGLAMASI


REJA:

1. Gubbs va Gelmgolts energiyasi, ularning matematik ifodasi.

2. Gibbs energiyasining turli jarayonlarda o`zgarishi va uni hisoblashlar.
3. Gibbs energiyasining temperaturaga bog`liqligi.
4. Gibbs energiyasi qiymatiga ko`ra jarayonlar sodir bo`lishining termodinamik shartlari
Izolirlangan sistemalarda entropiya ortib borishi va muvozanat holatida maksimal qiymatlarga ega bo’lishi mumkin. Shuning uchun ham bunday sistemalarda jarayonlarni yo’nalishi haqida mulohaza qilishda entropiya va uning o’zgarishi mezon sifatida qo’llanilishi mumkin. Ammo amaliyotda ko’pincha jarayonlar izolirlanmagan sistemalarda amalga oshiriladi. Deyarli hamma sanoatdagi ishlab chiqarish qurilma - uskunalar harakati issiqlik almashinuv, hajm o’zgarishi bilan bog’liq. Bu jarayonlarga entropiyani mezon sifatida qo’llash xatoliklarga olib keladi. Chunonchi, Klauzius, termodinamika taraqiyotiga ulkan xissa qo’shgan zabardast olim, o’zining “olamni issiqlik haloati” maqolasida shu xatolikka yo’l qo’ygan. Uning fikricha, tabiatda borayotgan jamiki jarayonlar o’z – o’zidan borganligi natijasida olam entropiyasi ortib boradi. (Axir tepadan pastga suv oqqanda, issiq toshdan issiqlik sovuq buloq suviga o’tganda va shunga o’xshash jarayonlarda entropiya ortadi-ku).U:“Entropiya ortishi issiqlik bilan to’g’ridan-to’g’ri bog’langanligidan olam isib boradi va ma'lum bir vaqtga kelib odamzod katta miqdordagi issiqlikdan halokatga uchraydi”,- deydi.
Bu mulohazaning xatosi - Yer sharini izolirlangan sistema deb qarashdir. Yer shari koinot bilan issiqlik ham, modda ham almashinib turadi. Demak uni izolirlangan sistema deb qarash xato.
Izolirlanmagan sistemalarda turgan temperaturada boradigan jarayonlarda mezon vazifasini ma'lum izotermik potentsiallar bajaradi. Bular Gibbs (G) va Gelmgolts (F)energiyalaridir. Bularni har xil adabiyotlarda uchraydigan yana boshqa nomlari ham bor. Gibbs energiyasi izobarik - izotermik potentsial, termodinamik potentsial yoki qisqacha izobarik potentsial deb ham nomlanadi. Shuningdek Gelmgolts energiyasi izoxorik - izotermik potentsial yoki izoxorik potentsial, erkin energiya deb nomlanadi. Izotermik potentsiallar holat ya'ni to’la funktsiyalardir.
Kimyoviy texnologiyada ko’pgina jarayonlar o’zgarmas bosim va temperaturada olib boriladi (P=const, T=const,) masalan ochiq jihozlarda olib borilayotgan bo’lsa; yoki o’zgarmas hajm va temperaturada olib boriladi (V=const, T=const)-masalan yopiq jihozlarda, jumladan, avtoklavlarda olib borilayotgan bo’lsa;
Bu jarayonlarning borish - bormaslik shartini, yo’nalishini va
muvozanat shartlarini Gibbs va Gelgolts energiyalarining o’zgarishi belgilaydi.
Gelmgolts energiyasi.
Izoxorik-izortermik jarayonlarga I va II qonunning umumlashgan tenglamasini qo’llaymiz.
dSdU yoki
dSdU
Bu ifodani T=const holda integrallab sistema 1-holatdan 2- holatga o’tishidagi bu funktsiyalar o’zgarishini aniqlash mumkin.

AS₂-S₁U₂-U₁
yoki U₁S_U₂-TS₂
Agar F=U-TS deb qabul qilsak:
F₁-F₂ =-F bo’ladi.
F-erkin (Gelmgolts) energiya. Binobarin, izoxorik - izotermik jarayonda bajarilgan ish Gelmgolts energiyasini kamayishiga teng yoki undan kichik bo’ladi.
Agar jarayon qaytar bo’lsa, maksimal ish - A_max bajariladi va u Gelmgolts energiyasining kamayishiga teng bo’ladi.
A_max =- F
Jarayon qaytmas bo’lsa, bajarilgan ish Gelmgolts energiyasi kamayishidan kam bo’ladi.
A<- F
Yuqoridagi tenglamani quyidagicha yozish mumkin:
U = F + S
Bundan sistemasining ichki energiyasi ikki qismdan - erkin energiya F va bog’langan energiya TS dan iborat deb qarash mumkin. Bu yerda erkin energiya ichki energiyaning ishga aylana oladigan qismi va TS ishga aylana olmaydigan qismidir. (funktsiyaning “erkin energiya” nomining kelib chiqishi shundan bo’lsa kerak). Agar sistemaga tashqaridan bosim ta'sir etayotgan bo’lsa:
dV
Umumlashgan tenglamaga bu ifodani ysak
dS > dU  pdV
Undan dU dS - pdV bo’lib, boshqa tomondan
F = U - TS ligini eslab uni differentsiallasak dF dU-SdT–TdS
Bu tenglamaga yuqoridagi (dUTdS - pdV) ifodani qo’ysak
dF SdT - pdV bo’ladi.
Agar faqat qaytar jarayon uchun yozadigan bo’lsak dFSdT –pdV
izotermik-izoxorik sharoitda T=const, V=const, demak dT=0, dV=0, bo’lganligidan dF=0.
Qaytmas izoxorik-izotermik jarayon uchun yozadigan bo’lsak
F SdT -pdV dan dF  0
Umumanqaytar va qaytmas jarayonlar uchun yozadigan bo’lsak
dF 0
Demak turg’u temperatura va turg’un hajmda o’z-o’zicha boradigan jarayonlar Gelmogolts energiyasi kamayishi yo’nalishida boradi va bu energiyaning qiymati minimumga etganda muvozanat qaror topadi. Binobarin muvozanat shartining matematik ifodasi quyidagicha bo’ladi.
dF = o d²F = o