Изопроцестер. Изопроцесстер графиктері. Дальтон заңы.

Изопроцестер – идеал газ күйін сипаттайтын p (қысым), V (көлем), T (температура) шамаларының біреуі тұрақты болатын процестер. Бұл тақырып газ заңдарын түсінудің өзегі, өйткені ол тек формула жаттауды емес, құбылысты график арқылы “көруге” үйретеді.

Изотермалық процесс (T=const) Бойль–Мариотт заңымен сипатталады: pV=const. p–V диаграммасында ол төмен қарай иілген гипербола түрінде шығады. Температура өзгермегендіктен, газдың ішкі энергиясы тұрақты, ал алынған жылу толықтай жұмысқа айналады: Q=A. Сондықтан изотерма – жылу машиналарының теориясында ерекше маңызды.

Изобаралық процесс (p=const) үшін Шарль заңы орындалады: V/T=const. V–T графигі – координат басынан өтетін түзу сызық (Кельвин шкаласында). Қысым өзгермей, көлем ұлғайса, газ сыртқы ортаға жұмыс істейді, ал жылудың бір бөлігі ішкі энергияны арттыруға жұмсалады. Тұрмыстағы мысал: қыздырылған газды баллон немесе поршень астындағы ауа.

Изохоралық процесс (V=const) Гей–Люссак заңына бағынады: p/T=const. p–T графигі де түзу. Көлем өзгермегендіктен жұмыс нөлге тең (A=0), берілген жылу түгелдей ішкі энергияны өсіреді: Q=ΔU. Бұл құбылыс қатты қабырғалы ыдыстағы газды қыздырғанда байқалады.

Газ қоспаларына келгенде Дальтон заңы қолданылады: қоспаның толық қысымы әр газдың парциал қысымдарының қосындысына тең, p=p1+p2+… . Парциал қысым – сол газ жеке өзі сол көлемді алып тұрғандай тудыратын қысым. Бұл заң атмосфераны, тыныс алуды, сүңгуірлердегі азоттың әсерін, медицинадағы оттек қоспаларын түсіндіруге көмектеседі.

Барлық изопроцестердің түп қазығы – Менделеев–Клапейрон теңдеуі pV=nRT. Осыдан T тұрақты болса p пен V кері пропорционал, p тұрақты болса V температурамен бірге өседі, ал V тұрақты болса қысым да T-мен тікелей артады. Графикті талдауда p–V диаграммасындағы қисық астындағы аудан газдың жұмысына тең екенін ескерген жөн: изохорада аудан жоқ, изобарада ол тік төртбұрышқа ұқсайды. Дальтон заңында парциал қысымдарды табу үшін pi=xi·p қатынасы жиі қолданылады; бұл ылғал ауадағы су буын, тыныс алу қоспаларын және баллондағы газ мөлшерін дәл есептеуге көмектеседі. Сондықтан әр есепте графикке қарап, қандай шаманың тұрақты екенін бірден әрдайым оңай анықтай аламыз.

Физика пәні мұғалімі: Мұхтар Нұрбол Прахатұлы