Durum Seçenekleri .
1. - mutlak basınç
2. 
- belirli hacim
3. 
Sıcaklık
4. Yoğunluk
F (p, v, t) = 0.
işlem .
denge süreci
Tersine çevrilebilir süreç -
termodinamik süreç
p-v, p-T süreç eğrisi
– formun denklemi 
.
Durum denklemi basit bir vücut için - 
.
Ideal gaz
PV=nRT
gerçek gaz 
Soru 3. Termodinamik iş, P-V koordinatları.
Termodinamik çalışma: 
, burada genelleştirilmiş kuvvet, koordinattır.
Spesifik çalışma: 
, 
, kütle nerede.
Eğer bir 
ve 
, o zaman bir genişleme süreci var, iş olumlu.
- Eğer bir 
ve 
, sıkıştırma işlemi negatiftir.
- Hacimdeki küçük bir değişiklikle, basınç pratik olarak değişmez.
Tam termodinamik çalışma: 
.
1. durumda 
, sonra .
, sonra iş iki bölüme ayrılır: 
, nerede - etkili çalışma, - geri dönüşü olmayan kayıplar, 
- iç ısı transferinin ısısı, yani geri dönüşü olmayan kayıplar ısıya dönüştürülür.
________________________________________________________________
Soru 4. Potansiyel iş, P-V koordinatları, iş dağılımı.
Potansiyel İş basınç değişikliğinin neden olduğu iştir. 
- Eğer bir 
ve 
- Eğer bir 
ve 
, ardından sıkıştırma işlemi devam ediyor.
- Basınçtaki küçük bir değişiklikle hacim neredeyse değişmez.
Toplam potansiyel iş aşağıdaki formülle bulunabilir: 
.
1. durumda 
, sonra .
2. Proses denklemi verilirse - 
, sonra 
.
iş nerede
harici sistemlere aktarılır.
, E vücudun hızıdır, dz yerçekimi alanındaki vücudun ağırlık merkezinin yüksekliğindeki değişikliktir.
________________________________________________________
Soru 16. Basit bir cismin durumunu değiştirmenin izobarik süreci. Proses denklemi, P-V gösterimi, parametreler arasındaki ilişki, iş ve ısı transferi, hal değiştirme fonksiyonları.
Eğer bir 
, ardından genişletme işlemi devam ediyor.
izobarik süreç.
Çünkü 
, sonra 
.
İdeal bir gaz için:
Termodinamiğin birinci yasası: .
İdeal bir gaz için: 
ve 
Soru 63. Kısma. Joule-Thomson etkisi. Temel konseptler
kısma- ani bir daralma yoluyla maddenin hareket süreci. Çalışma sıvısının kanallardan akışının hareketi sırasında yerel direncin ortaya çıkma nedenleri, kilitleme, düzenleme ve ölçüm cihazları olabilir; dönüşler, daralmalar, kanalların kirlenmesi vb.
Joule-Thomson etkisi- adyabatik kısma sırasında maddenin sıcaklığındaki değişiklik.
Pirinç. 1.7. h-s diyagramında kısma işlemi
Ayırt etmek diferansiyel ve entegre jikle - efektler. diferansiyel jikle değeri – Efekt ilişkiden belirlenir
, nerede –
Joule-Thomson katsayısı, [K/Pa].
Entegre jikle etkisi: 
.
Joule-Thomson katsayısı, termodinamiğin birinci yasası ile termostatiğin ikinci yasasının matematiksel ifadelerinden türetilmiştir.
1. Kısma etkisi pozitifse ( D h > 0), daha sonra çalışma sıvısının sıcaklığı düşer ( dT<0 );
2. Boğulma etkisi negatifse ( D h< 0
), daha sonra çalışma sıvısının sıcaklığı yükselir ( dT>0);
3. Eğer boğulma etkisi sıfırsa ( D h = 0), o zaman çalışma sıvısının sıcaklığı değişmez. Koşulun karşılık geldiği gaz veya sıvının durumu D h = 0, denir inversiyon noktası.
___________________________________________________________________
İki zamanlı dizel
iş akışı iki zamanlı dizel temelde iki zamanlı karbüratörlü bir motorla aynı şekilde ilerler ve yalnızca silindirin temiz hava ile temizlenmesi bakımından farklılık gösterir. Sonunda silindirde kalan hava sıkıştırılır. Sıkıştırmanın sonunda, yakıt memeden yanma odasına enjekte edilir ve tutuşur.
İki zamanlı bir dizel motorda çalışma süreci şu şekilde ilerler.
İlk vuruş. Piston n'den yukarı hareket ettiğinde. m. t.'den v'ye m.t., önce tasfiye biter, sonra salıverme biter. Gösterge şemasında, tahliye b "- a" satırıyla ve çıkış - a "- a ile gösterilir.
Egzoz ağzı piston tarafından kapatıldıktan sonra silindirde hava sıkıştırılır. Gösterge şemasındaki sıkıştırma çizgisi a-c eğrisi ile gösterilir. Bu sırada, krank bölmesindeki pistonun altında otomatik valfin açıldığı bir vakum oluşturulur ve krank bölmesine temiz hava emilir. Piston aşağı doğru hareket etmeye başladığında, piston altındaki hacmin azalması nedeniyle krank odasındaki hava basıncı artar ve valf kapanır.
İkinci vuruş. Piston hareket eder m. t. ila n. m.t.Yakıt enjeksiyonu ve yanma, sıkıştırma bitmeden başlar ve piston geçtikten sonra sona erer. m.t.Yanmanın sonunda genleşme meydana gelir. Gösterge şemasında genişleme sürecinin akışı r-b eğrisi ile gösterilir.
Geri kalan işlemler, egzoz ve tahliye, karbüratörlü iki zamanlı bir motordakiyle aynı şekilde ilerler.
Soru 2. Durum parametreleri ve durum denklemleri.
Durum Seçenekleri- termodinamik sistemin iç durumunu karakterize eden fiziksel nicelikler. Bir termodinamik sistemin durum parametreleri iki sınıfa ayrılır: yoğun (sistemin kütlesine bağlı değildir) ve kapsamlı (kütleyle orantılı).
Termodinamik durum parametreleri sistemin durumunu karakterize eden yoğun parametreler olarak adlandırılır. En basit parametreler:
1. - mutlak basınç - sayısal olarak vücut yüzeyinin f birim alanı başına etki eden F kuvvetine ┴ sonuna kadar eşittir, [Pa \u003d N / m2]
2. - belirli hacim
bir maddenin birim kütlesi başına hacmidir.
3. Sıcaklık
cisimler arasında kendiliğinden ısı transferinin yönünü belirleyen bir termodinamik sistemin tek durum fonksiyonudur.
4. Yoğunluk cismin kütlesinin hacmine oranına madde denir
Basit bir cismin durumunu karakterize eden parametreler arasındaki bağlantıya durum denklemi denir. F (p, v, t) = 0.
Sistemin durumundaki değişikliğe denir. işlem .
denge süreci sistemin sürekli bir denge durumları dizisidir.
Tersine çevrilebilir süreç - bu sistemin son durumdan ilk duruma ters işlemle geri dönmesini sağlayan bir denge süreci.
termodinamik süreç geri dönüşümlü bir denge süreci olarak kabul edilir.
Denge süreçleri, durum diyagramlarında grafiksel olarak gösterilebilir. p-v, p-T vb. Süreçteki parametrelerdeki değişikliği gösteren satıra denir. süreç eğrisi. Süreç eğrisinin her noktası, sistemin denge durumunu karakterize eder.
Termodinamik süreç denklemi
– formun denklemi .
Durum denklemi basit bir vücut için - .
Ideal gaz- kaotik hareket halinde olan bir dizi malzeme noktası (moleküller veya atomlar). Bu noktalar, hacimleri olmayan ve birbirleriyle etkileşime girmeyen mutlak elastik cisimler olarak kabul edilir. İdeal bir gazın hal denklemi Mendeleev-Clapeyron denklemi:
PV=nRT, burada P – basınç, [Pa]; V, sistemin hacmidir [m 3]; n, madde miktarıdır, [mol]; T – termodinamik sıcaklık, [K]; R evrensel gaz sabitidir.
gerçek gaz- molekülleri birbiriyle etkileşime giren ve belirli bir hacmi kaplayan bir gaz. Gerçek bir gazın hal denklemi genelleştirilmiş Mendeleev-Clapeyron denklemidir: , burada Z r = Z r (p,T), gaz sıkıştırılabilirlik faktörüdür; m kütledir; M molar kütledir.
_____________________________________________________________
Sabit bir kütle ile p, V, t sisteminin parametreleri dış etkiler (mekanik ve termal) nedeniyle değişebilir. Sistem fiziksel özelliklerinde homojense ve içinde hiçbir kimyasal reaksiyon meydana gelmiyorsa, deneyimin gösterdiği gibi, parametrelerinden biri değiştiğinde, genel durumda, diğerlerinde de değişiklikler meydana gelir. Bu nedenle, deneylere dayanarak, homojen bir sistemin parametrelerinin (sabit bir kütlede) işlevsel olarak ilişkili olması gerektiği tartışılabilir:
Denklem (3.1), sistemin durumunun termal denklemi veya basitçe durum denklemi olarak adlandırılır. Bu denklemi açık biçimde bulmak, moleküler fiziğin ana sorunlarından biridir. Aynı zamanda termodinamik olarak genel kanunları kullanarak bu denklemin şeklini bulmak imkansızdır. Belirli sistemlerin bireysel özelliklerini inceleyerek, sınırlı sıcaklık ve basınç değişimleri aralığında sistemlerin davranışını yaklaşık olarak tanımlayan ampirik bağımlılıklar anlamına gelecek bağımlılıkları (3.1) seçmek mümkündür. Moleküler olarak
Fizik, moleküller arası etkileşimleri dikkate alarak denklemler (3.1) elde etmek için genel bir yöntem geliştirmiştir, ancak bu yolda, belirli sistemler dikkate alındığında, büyük matematiksel zorluklarla karşılaşılmaktadır. Moleküler kinetik yöntemler, moleküller arası etkileşimlerin ihmal edilebilecek kadar küçük olduğu seyreltilmiş (ideal) gazlar için durum denklemini elde etmek için kullanılmıştır. Moleküler fizik ayrıca çok güçlü bir şekilde sıkıştırılmamış gazların özelliklerini oldukça iyi tanımlamayı mümkün kılar. Ancak, birçok bilim adamının çabalarına rağmen, yoğun gazlar ve sıvılar için hal denkleminin teorik olarak türetilmesi sorunu şu anda çözülmemiştir.
Parametrelerindeki bir değişiklikle ilişkili bir sistemin durumundaki bir değişikliğe termodinamik süreç denir. (3.1)'e göre cismin durumu koordinat sisteminde bir nokta ile gösterilebilir.Şekil 1.3 a, sistemin iki durumunu noktalarla gösterir.Durum 1'den durum 2'ye geçiş sonucunda gerçekleştirilir. bir dizi ardışık ara durumun bir dizisi olarak bir termodinamik süreç.
Başlangıç durumundan, her bir ara durumun dengede olacağı son durum 2'ye böyle bir geçişi hayal etmek mümkündür. Bu tür işlemlere denge denir ve koordinat sisteminde sürekli bir çizgi ile gösterilir (Şekil 1.3, b). Laboratuvar ölçekli sistemlerde denge süreçleri son derece yavaş ilerler, ancak böyle bir süreç akışı ile değişen nesnelerde basınç ve sıcaklık her yerde her an aynı kabul edilebilir. Şekil 1.1'de gösterilen model kullanılarak benzer bir işlem, hem tek tek peletlerin çıkarılması veya eklenmesi hem de ısı ileten duvarları olan bir silindirin bulunduğu termostatın sıcaklığındaki sonsuz yavaş değişikliklerle gerçekleştirilebilir.
Sistemde yeterince hızlı değişiklikler meydana gelirse (Şekil 1.1'de gösterilen modelde, piston yükü bir sıçramada sınırlı miktarda değişir), o zaman içindeki basınç ve sıcaklık farklı noktalarda aynı değildir, yani bunlar koordinatlar. Bu tür süreçlere denge dışı denir, onlar
Durum pV = nRT denklemi basit olduğundan ve birçok gazın geniş bir çevresel koşul aralığındaki davranışını makul bir doğrulukla yansıttığından, çok faydalıdır. Ama elbette evrensel değil. Sıvı ve katı halde tek bir maddenin bile bu denkleme uymadığı açıktır. Basınç iki katına çıkarıldığında hacmi yarıya inecek olan bu tür yoğunlaştırılmış maddeler yoktur. Yüksek sıkıştırma altındaki veya çiğlenme noktalarına yakın gazlar bile belirtilen davranıştan belirgin sapmalar gösterir. Diğer birçok daha karmaşık durum denklemi önerilmiştir. Bazıları, değişen dış koşulların sınırlı bir alanında oldukça doğrudur. Bazıları özel madde sınıflarına uygulanabilir. Çok daha farklı çevresel koşullar altında daha geniş bir madde sınıfına uygulanan denklemler vardır, ancak bunlar çok kesin değildir. Burada bu tür durum denklemlerinin ayrıntılı bir incelemesiyle zaman kaybetmeyeceğiz, ancak yine de onlar hakkında biraz fikir vereceğiz.
Gaz moleküllerinin, gazın kapladığı hacme kıyasla toplam hacimlerinin ihmal edilebileceği kadar küçük, kesinlikle elastik sert toplar olduğunu varsayalım. Ayrıca moleküller arasında çekici veya itici kuvvetler olmadığını ve tamamen rastgele hareket ettiklerini, birbirleriyle ve kabın duvarlarıyla rastgele çarpıştıklarını varsayalım. Bu gaz modeline temel klasik mekanik uygulanırsa, Boyle - Mariotte ve Charles - Gay-Luss yasaları gibi deneysel verilerin herhangi bir genellemesine başvurmadan pV = RT ilişkisini elde ederiz. Yani "ideal" dediğimiz gaz, birbiriyle sadece çarpışma anında etkileşen çok küçük sert toplardan oluşan bir gaz gibi davranmalıdır. Böyle bir gazın herhangi bir yüzeye uyguladığı basınç, moleküllerin onunla çarpışırken birim zamanda birim yüzeye aktardıkları momentumun ortalama değerine eşittir. Kütlesi m olan bir molekül, hız bileşeni yüzeye dik olan bir yüzeye çarptığında ve hız bileşeniyle yansıdığında, ortaya çıkan ve yüzeye aktarılan momentum, mekanik yasalarına göre şuna eşittir: Bu hızlar oldukça yüksektir ( normal koşullar altında hava için saniyede birkaç yüz metre), dolayısıyla çarpışma süresi çok kısadır ve momentum aktarımı neredeyse anlıktır. Ancak çarpışmalar o kadar çoktur ki (atmosferik basınçta havada 1 cm2'de 1 s'de 1023 mertebesinde), herhangi bir aletle ölçüldüğünde, basınç zaman içinde kesinlikle sabit ve süreklidir.
Aslında, çoğu doğrudan ölçüm ve gözlem, gazların sürekli bir ortam olduğunu göstermektedir. Çok sayıda bireysel molekülden oluşmaları gerektiği sonucu tamamen spekülatiftir.
Gerçek gazların az önce açıklanan ideal model tarafından öngörülen davranış kurallarına uymadığını deneyimlerimizden biliyoruz. Yeterince düşük sıcaklıklarda ve yeterince yüksek basınçlarda, herhangi bir gaz, bir gazla karşılaştırıldığında sıkıştırılamaz olarak kabul edilebilecek bir sıvı veya katı halde yoğunlaşır. Bu nedenle, moleküllerin toplam hacmi, kabın hacmine kıyasla her zaman ihmal edilebilir değildir. Moleküller arasında, yeterince düşük sıcaklıklarda molekülleri bağlayabilen ve yoğunlaştırılmış bir madde biçiminin oluşumuna yol açabilen çekici kuvvetlerin var olduğu da açıktır. Bu düşünceler, ideal bir gaz için durum denkleminden daha genel bir durum denklemi elde etmenin bir yolunun, gerçek moleküllerin sonlu hacmini ve aralarındaki çekim kuvvetlerini hesaba katmak olduğunu düşündürür.
Moleküler hacmin muhasebeleştirilmesi, en azından niteliksel düzeyde zor değildir. Moleküllerin hareketi için mevcut olan serbest hacmin, V gazının toplam hacminden 6 değerinden daha az olduğunu varsayalım; bu, moleküllerin boyutuyla ilişkilidir ve bazen bağlı hacim olarak adlandırılır. Bu yüzden ideal gaz denklemindeki V'yi (V - b) ile değiştirmeliyiz; sonra alırız
Bu ilişki, termodinamiğin gelişiminde önemli bir rol oynayan Alman fizikçi Rudolf Clausius'tan sonra bazen Clausius durum denklemi olarak adlandırılır. Bir sonraki bölümde çalışmaları hakkında daha fazla bilgi edineceğiz. Denklemin (5) 1 mol gaz için yazıldığına dikkat edin. n mol için p(V-nb) = nRT yazmanız gerekir.
Moleküller arasındaki çekim kuvvetlerini hesaba katmak biraz daha zordur. Gaz hacminin merkezinde, yani kabın duvarlarından uzakta bulunan bir molekül, her yönde aynı sayıda molekülü "görecektir". Bu nedenle, çekim kuvvetleri her yönde aynıdır ve birbirini dengeler, böylece hiçbir net kuvvet ortaya çıkmaz. Bir molekül damar duvarına yaklaştığında, önünde olduğundan daha fazla molekülü "görür". Sonuç olarak, kabın merkezine doğru yöneltilmiş çekici bir kuvvet vardır. Molekülün hareketi bir şekilde sınırlıdır ve damar duvarına, çekici kuvvetlerin yokluğundan daha az güçlü bir şekilde çarpar.
Bir gazın basıncı, kabın duvarlarıyla (veya gazın içinde bulunan başka herhangi bir yüzeyle) çarpışan moleküllerin momentum transferinden kaynaklandığından, çekilen moleküllerin yarattığı basınç, gazın yarattığı basınçtan biraz daha azdır. çekim yokluğunda aynı moleküller. Basınçtaki düşüşün, gazın yoğunluğunun karesiyle orantılı olduğu ortaya çıktı. bu yüzden yazabiliriz
p, birim hacim başına mol cinsinden yoğunluk, çekici olmayan moleküllerin ideal gazı tarafından yaratılan basınç ve a, belirli bir türdeki moleküller arasındaki çekim kuvvetlerinin büyüklüğünü karakterize eden bir orantı katsayısıdır. n'nin mol sayısı olduğu hatırlayın. O halde bağıntı (b) 1 mol gaz için biraz farklı bir biçimde yeniden yazılabilir:
burada a, belirli bir gaz türü için karakteristik bir değere sahiptir. Denklemin (7) sağ tarafı, denklemde p'nin yerini alması gereken ideal bir gazın "düzeltilmiş" basıncıdır.Her iki düzeltmeyi de hesaba katarsak, biri (b)'ye göre hacim nedeniyle, diğeri nedeniyle (7)'ye göre çekici kuvvetlere, 1 mol gaz elde ederiz
Bu denklem ilk olarak Hollandalı fizikçi D. Van der Waals tarafından 1873'te önerildi. n mol için şu şekli alır:
Van der Waals denklemi, gerçek gazların davranışında idealden sapmalara neden olan iki etkiyi basit ve açık bir biçimde hesaba katar. Açıkçası, p, V, Tu uzayında van der Waals durum denklemini temsil eden yüzey, ideal bir gaza karşılık gelen yüzey kadar basit olamaz. A ve b'nin belirli değerleri için böyle bir yüzeyin bir kısmı, Şekil 2'de gösterilmektedir. 3.7. İzotermler düz çizgiler olarak gösterilmiştir. Sözde kritik izotermin karşılık geldiği sıcaklığın üzerindeki sıcaklıklara karşılık gelen izotermlerin minimumları ve bükülmeleri yoktur ve Şekil 1'de gösterilen ideal gaz izotermlerine benzer görünürler. 3.6. İzotermin altındaki sıcaklıklarda maksimum ve minimum değerlere sahiptirler. Yeterince düşük sıcaklıklarda, izotermlerin kesikli çizgilerle gösterilen kısımlarının gösterdiği gibi, basıncın negatif olduğu bir bölge vardır. Negatif basınç alanlarının yanı sıra bu tümsekler ve düşüşler, fiziksel etkilere karşılık gelmez, ancak van der Waals denkleminin eksikliklerini, gerçek maddelerin gerçek denge davranışını tanımlayamamasını yansıtır.
Pirinç. 3.7. Van der Waals denklemine uyan bir gaz için p - V - T yüzeyi.
Aslında, gerçek gazlarda, düşük sıcaklıklarda ve yeterince yüksek basınçta, moleküller arasındaki çekici kuvvetler, gazın sıvı veya katı hale yoğunlaşmasına yol açar. Böylece, gerçek maddelerde van der Waals denklemi ile tahmin edilen, negatif basınç bölgesindeki izotermlerdeki anormal tepe noktaları ve düşüşler bölgesi, içinde buhar ve sıvı veya katı halin bir arada bulunduğu karışık faz bölgesine karşılık gelir. Pirinç. 3.8 bu durumu göstermektedir. Bu tür "süreksiz" davranış, nispeten basit ve "sürekli" herhangi bir denklemle hiçbir şekilde tanımlanamaz.
Eksikliklerine rağmen van der Waals denklemi, ideal gaz denklemindeki düzeltmeleri açıklamak için kullanışlıdır. Çeşitli gazlar için a ve b değerleri deneysel verilerden belirlenir, bazı tipik örnekler Tablo'da verilmiştir. 3.2. Ne yazık ki, herhangi bir belirli gaz için, van der Waals denklemini kullanarak geniş bir aralıkta p, V ve T arasındaki ilişkinin doğru bir tanımını sağlayacak tek bir a ve b değeri yoktur.
Tablo 3.2. Van der Waals sabitlerinin karakteristik değerleri
Ancak tabloda verilen değerler, ideal bir gazın davranışından beklenen sapma miktarı hakkında bize bazı niteliksel bilgiler vermektedir.
Belirli bir örneği ele almak ve elde edilen sonuçları ideal gaz denklemi, Clausius denklemi ve van der Waals denklemi ile ölçülen verilerle karşılaştırmak öğretici olacaktır. 500 K sıcaklıkta 1384 cm3 hacimde 1 mol su buharı düşünün. Bunu (mol K) hatırlayarak ve Tablodaki değerleri kullanarak. 3.2, elde ederiz
a) ideal bir gazın hal denkleminden:
b) Clausius durum denkleminden: atm;
c) van der Waals durum denkleminden:
d) deneysel verilerden:
Bu özel koşullar için ideal gaz kanunu, yaklaşık %14 oranında fazla tahmin edilen bir basınç değeri verir, denklem
Pirinç. 3.8. Soğutulduğunda büzülen bir madde için bir yüzey. Bunun gibi bir yüzey, tek bir durum denklemiyle tanımlanamaz ve deneysel verilere dayanılarak oluşturulmalıdır.
Clausius daha da büyük bir hata veriyor, yaklaşık %16 ve van der Waals denklemi basıncı yaklaşık %5 fazla tahmin ediyor. İlginç bir şekilde, Clausius denklemi ideal gaz denkleminden daha büyük bir hata verir. Bunun nedeni, moleküllerin sonlu hacmi için yapılan düzeltmenin basıncı artırması, çekim terimi ise basıncı düşürmesidir. Böylece, bu düzeltmeler kısmen birbirini dengeler. Her iki düzeltmeyi de hesaba katmayan ideal gaz yasası, yalnızca serbest hacimdeki azalma nedeniyle artışını dikkate alan Clausius denkleminden gerçek değere daha yakın bir basınç değeri verir. Çok yüksek yoğunluklarda, moleküllerin hacmi için düzeltme çok daha önemli hale gelir ve Clausius denkleminin ideal gaz denkleminden daha doğru olduğu ortaya çıkar.
Genel olarak konuşursak, gerçek maddeler için p, V, T ve n arasındaki açık ilişkiyi bilmiyoruz. Çoğu katı ve sıvı için, kabaca tahminler bile yoktur. Bununla birlikte, her madde için böyle bir oranın var olduğuna ve maddenin buna uyduğuna kesin olarak inanıyoruz.
Bir alüminyum parçası, sıcaklık ve basınç verilen değerlerdeyse, her zaman tam olarak aynı olan belirli bir hacmi kaplar. Bu genel ifadeyi matematiksel biçimde yazıyoruz:
Bu giriş p, V, T ve n arasında bir denklemle ifade edilebilecek bazı işlevsel ilişkilerin varlığını ileri sürer. (Böyle bir denklemin tüm terimleri sola taşınırsa, sağ taraf açıkça sıfıra eşit olacaktır.) Böyle bir ifadeye örtük durum denklemi denir. Değişkenler arasında bazı ilişkilerin varlığı anlamına gelir. Ayrıca bu oranın ne olduğunu bilmediğimizi, ancak maddenin bunu "bildiğini" söylüyor! Pirinç. 3.8, gerçek maddeyi çok çeşitli değişkenlerde tanımlayan bir denklemin ne kadar karmaşık olması gerektiğini hayal etmemizi sağlar. Bu şekil, donduğunda büzülen gerçek bir maddenin yüzeyini göstermektedir (su hariç hemen hemen tüm maddeler bu şekilde davranır). Keyfi olarak verilen p, T ve n değerleri göz önüne alındığında, bir maddenin ne kadar hacim kaplayacağını hesaplama yoluyla tahmin edecek kadar usta değiliz, ancak maddenin ne kadar hacim alacağını "bildiğinden" kesinlikle eminiz. yukarı. Bu güven her zaman deneysel doğrulama ile doğrulanır. Bir madde her zaman benzersiz bir şekilde davranır.
DEVLET DENKLEMİ - basıncı ilişkilendiren bir denklem R, Ses V ve abs. temp-ru T termodinamik denge durumunda fiziksel olarak homojen sistem: f(p, V, T) = 0. Bu denklem denir. termal U. s., iç belirleyen kalorik U. s.'nin aksine. enerji sen f-tion to-l olarak sistemler. üç parametreden ikisi p, v, t. Termal W. s. basıncı hacim ve sıcaklık cinsinden ifade etmenizi sağlar, p=p(V, T) ve sistemin sonsuz küçük genişlemesi için temel işi belirleyin. W.s. termodinamik için gerekli bir ektir. bunları gerçek maddelere uygulamayı mümkün kılan yasalar. Yalnızca yasalar kullanılarak türetilemez, ancak deneyimden belirlenir veya istatistiksel yöntemlerle maddenin yapısı hakkındaki fikirler temelinde teorik olarak hesaplanır. fizik. İtibaren termodinamiğin birinci yasası sadece kalori varlığını takip eder. ABD ve termodinamiğin ikinci yasası- kalorik ve termal U. ile . arasındaki ilişki:
nerede a ve b- gazın doğasına bağlı olarak ve moleküller arası çekim kuvvetlerinin etkisi ve molekül hacminin sonluluğu dikkate alınarak sabitler; virial U. s. ideal olmayan bir gaz için:
nerede B (T), C (T), ...- Moleküller arası etkileşim kuvvetlerine bağlı olarak 2., 3. vb. virial katsayılar. Viral U. s. birçok şeyi açıklamayı mümkün kılar. deneysel basit modellere dayalı sonuçlar moleküller arası etkileşim gazlarda. Ayrıca sunulan diff. ampirik sayfalarında, eksperime dayalıdır. gazların ısı kapasitesi ve sıkıştırılabilirliği ile ilgili veriler. W.s. ideal olmayan gazlar kritik varlığını gösterir. noktalar (parametrelerle p ile, V k , T j), burada gaz ve sıvı fazlar özdeş hale gelir. eğer ABD indirgenmiş ABD biçiminde, yani boyutsuz değişkenlerde temsil eder r / r k, V/V k , T / T için, o zaman çok düşük olmayan temp-pax'ta bu denklem ayrıştırma için çok az değişir. maddeler (karşılık gelen eyaletlerin yasası),
Sıvılar için, moleküller arası etkileşimin tüm özelliklerini dikkate almanın zorluğu nedeniyle, genel bir teorik ultrasonik katsayı elde etmek henüz mümkün olmamıştır. Van der Waals denklemi ve modifikasyonları, nitelikler için kullanılsalar da, sıvıların davranışını değerlendirir, ancak özünde kritik değerin altında uygulanamaz. sıvı ve gaz fazların bir arada bulunmalarının mümkün olduğu noktalar. Bir dizi basit sıvının özelliklerini iyi tanımlayan ultrasonik yoğunluk, yaklaşık sıvı teorilerinden elde edilebilir. Moleküllerin karşılıklı dizilişinin olasılık dağılımını bilmek (çift korelasyon fonksiyonları; bkz. Sıvı), prensipte W. s'yi hesaplamak mümkündür. sıvılar, ancak bu sorun karmaşıktır ve bilgisayar yardımıyla bile tam olarak çözülmemiştir.
U. sayfasını almak için. katılar teoriyi kullanır kristal kafesin titreşimleri, ancak evrensel U. s. alınmayan katılar için.
(foton gazı) için W. ile. belirlenen
Bir denge termodinamik sistemi için, durum parametreleri arasında fonksiyonel bir ilişki vardır. denklem ortakayakta. Deneyimler, gazlar, buharlar veya sıvılar olan en basit sistemlerin özgül hacminin, sıcaklığının ve basıncının birbiriyle ilişkili olduğunu göstermektedir. termikrofon denklem durumları görüntüleyin.
Durum denklemine başka bir form verilebilir: 
Bu denklemler, sistemin durumunu belirleyen üç ana parametreden herhangi ikisinin bağımsız olduğunu göstermektedir.
Problemleri termodinamik yöntemlerle çözebilmek için mutlaka hal denklemini bilmek gerekir. Ancak termodinamik çerçevesinde elde edilemez ve ya deneysel olarak ya da istatistiksel fizik yöntemleriyle bulunması gerekir. Durum denkleminin özel biçimi, maddenin bireysel özelliklerine bağlıdır.
İdeal halin denklemi haaramak
Denklemler (1.1) ve (1.2) şu anlama gelir: 
.
1 kg gaz düşünün. içerdiği düşünüldüğünde N moleküller ve bu nedenle 
, şunu elde ederiz: 
.
Sabit değer nk, 1 kg gaza atıfta bulunulur, harfle gösterilir R ve Çağrı yap gaz sürekliNuh. Bu yüzden
, veya 
.
(1.3)
Ortaya çıkan ilişki Clapeyron denklemidir.
(1.3) ile çarpma M, keyfi bir gaz kütlesi için durum denklemini elde ederiz M: 
.
(1.4)
Gaz sabitini 1 kmol gaza, yani kilogram cinsinden kütlesi sayısal olarak moleküler kütleye μ eşit olan gaz miktarına atıfta bulunursak, Clapeyron denklemine evrensel bir form verilebilir. (1.4) koymak M=μ ve V= V μ , bir mol için Clapeyron - Mendeleev denklemini elde ederiz:
.
Burada 
bir kilomol gazın hacmidir ve 
evrensel gaz sabitidir.
Avogadro yasasına (1811) göre, tüm ideal gazlar için aynı koşullar altında aynı olan 1 kmol'ün hacmi, normal fiziksel koşullar altında 22.4136 m3'tür, dolayısıyla
1 kg gazın gaz sabiti 
.
Gerçek ha durumunun denklemiaramak
gerçek gazlarda içinde idealden farkı, moleküller arası etkileşimlerin önemli kuvvetleridir (moleküller önemli bir mesafedeyken çekim kuvvetleri ve birbirlerine yeterince yakın olduklarında itici kuvvetler) ve moleküllerin içsel hacmi ihmal edilemez.
Moleküller arası itme kuvvetlerinin varlığı, moleküllerin birbirlerine ancak belirli bir minimum mesafeye kadar yaklaşabilmelerine yol açar. Bu nedenle, moleküllerin hareketi için serbest hacmin eşit olacağını varsayabiliriz. 
,
nerede b
bir gazın sıkıştırılabileceği en küçük hacimdir. Buna göre, moleküllerin ortalama serbest yolu azalır ve birim zamanda duvara çarpma sayısı ve buna bağlı olarak ideal bir gaza göre basınç artar.
,
yani
.
Çekici kuvvetler, dış basınçla aynı yönde hareket eder ve moleküler (veya iç) basınca yol açar. Bir gazın herhangi iki küçük parçasının moleküler çekim kuvveti, bu parçaların her birindeki molekül sayısının çarpımı ile, yani yoğunluğun karesiyle orantılıdır, dolayısıyla moleküler basınç, gazın karesiyle ters orantılıdır. gazın özgül hacmi: Ronlar söylüyor= bir/ v 2 , nerede a - gazın doğasına bağlı olarak orantılılık katsayısı.
Bundan van der Waals denklemini (1873) elde ediyoruz:
,
Gerçek bir gazın büyük özgül hacimlerinde ve nispeten düşük basınçlarında, van der Waals denklemi pratik olarak ideal bir gaz için Clapeyron durum denklemine dönüşür, çünkü miktar a/v 2
(ile karşılaştırıldığında p) ve b (ile karşılaştırıldığında v) ihmal edilebilir hale gelmek
Niteliksel olarak, van der Waals denklemi gerçek bir gazın özelliklerini oldukça iyi tanımlar, ancak sayısal hesaplamaların sonuçları her zaman deneysel verilerle uyuşmaz. Bazı durumlarda, bu sapmalar, gerçek gaz moleküllerinin iki, üç veya daha fazla molekülden oluşan ayrı gruplar halinde birleşme eğilimi ile açıklanır. İlişki, moleküllerin dış elektrik alanının asimetrisi nedeniyle oluşur. Ortaya çıkan kompleksler, bağımsız kararsız parçacıklar gibi davranır. Çarpışmalar sırasında parçalanırlar, sonra diğer moleküllerle yeniden birleşirler vb.Sıcaklık arttıkça, çok sayıda molekül içeren komplekslerin konsantrasyonu hızla azalır ve tek moleküllerin oranı artar. Polar su buharı molekülleri birleşmeye daha büyük bir eğilim gösterir.
