امتیاز : -11

 شيمي فيزيك

 

کار، انواع انرژی و قانون بقای انرژی

 

 انرژي جنبشي گازها

 

 

 

 

فهرست

 

مقدمه

 

 گرما

 

Energy

 

  ترمودینامیک

 

مراحل مطالعه ترمودینامیک

 

دیدگاهماکروسکوپیک

 

قوانین اساسی

 

اول

 

قانون دوم

 

قانون سوم

 

مکانیکآماری

 

تعبیر دما از دیدگاه نظریه جنبشی

 

محاسبه فشار بر پایه نظریه جنبشی

 

توزیع سرعتهای مولکولی در مایعات

 

نقص توزیع سرعت ماکسولی با نظریه جنبشی

 

توزیع سرعتهای مولکولی در مایعات

 

توزیع سرعتهای مولکولی

 

 انرژیالکترومغناطیسی

 

 

 

 

مقدمه

 

 

کار و انرژی از مفاهیم بسیار مهم و اساسی فیزیک است.انرژی به معنی توانایی انجام دادن کار تعریف شده است. اگر جسمی بتواند کارانجام دهد، دارای انرژی است. اما خود کار چیست؟ طبق تعریف کار برابر است با حاصلضربداخلی بردار نیرو در بردار جابجایی، یعنی

 

W=F.d

 

جسمی را از ارتفاعی رها کنید، نیروی وزن آن جابجامی شود، بنابراین زمین (که نیروی وزن را به جسم اعمال کرده) روی آن کار انجام دادهاست. حال گلوله یک فلزی را نظر بگیرید که با سرعت در حال حرکت است و به توپ ساکنیبرخورد کرده و آن را پرتاب می کند. گلوله روی توپ کار انجام داده است، بنابراینگلوله دارای انرژی بوده است. اگر گلوله ساکن بود توانایی انجام کار نداشت، پس دارایانرژی نبود

 

 انرژی دارای انواع مختلف، انرژی مکانیکی، انرژیالکتریکی، انرژی شیمیایی، انرژی گرمایی، انرژی هسته ای ... می باشد. در سال 1847فون هلمهولتزقانون بقایانرژی را اعلام داشت. بر طبق این قانون، انرژی را می توان از صورتی به صورتدیگر تبدیل کرد، اما نمی توان آنرا نابود یا خلق کرد. هرگاه به نظر آید که در جاییمقداری انرژی ناپدید شده است، می بایستی در جای دیگر، همین مقدار انرژی ظاهر شود. این قانون را قانون اول ترمودینامیک نیز می نامند. تقریباً یکصد سال قبل ازهلمهولتز، لاووزیه شیمیدان فرانسوی قانون بقای جرم را بیان داشته بود. طبق قانونبقای جرم، ماده نه به وجود می آید و نه از بین می رود و در طی یک فرایند شیمیاییمجموع جرم مواد شرکت کننده در آن فرایند همواره ثابت است. بنابراین در فیزیک کلاسیکدو قانون، قانون بقای جرم و قانون بقای انرژی شناخته شده و مورد قبولبود

 

 گرما

 

 هر شئی نورانی خواه ستاره خواه شمع، ضمن انتشارنور مقداری گرما منتشر می کند. در مورد گرما نیز مانند نور دو نظریه وجود داشت. برطبق یکی از آنها، گرما جسمی مادی بود که می توانست از یک جسم به جسم دیگر وارد شود. این جسم را کالوریک

 

Caloric

 

می نامیدند که مشتق از کلمه ی یونانی به معنی. بر طبق این عقیده، گرما است هنگامی که چوب می سوزد، کالوریک چوب به شعله و از طریقشعله به اجسام مجاور منتقل می شود. در اواخر قرن هیجدهم این نظریه مطرح شد که گرمابه صورت ارتعاش است. در سال 1798 بنجامین تامسون که به سوراخ کردن توپ نظارت میکرد، متوجه شد که مقداری گرما تولید می شود. وی نظر داد که این گرما می بایستی بهصورت ارتعاش باشد و بر اثر اصطکاک مکانیکی مته و توپ تولید می شود

 

ژول مدت سی و پنج از عمر خود را صرف تبدیل انواعکار به گرما کرد. وی مقدار گرمایی را که از یک جریان الکتریکی تولید می شود، اندازهگیری کرد. با چرخاندن چرخهای پره دار در داخل آب، با متراکم کردن گاز و کارهایدیگری از این نوع انجام داد تا سر انجام به این نتیجه رسید که مقدار معینی کار، بههر صورتی که باشد، همیشه مقدار معینی گرما ایجاد می کند که وی آن را معادل مکانیکیگرما نامید

 

Mechanical Equivalent of Heat

 

چون گرما می توانست به کار تبدیل شود، می بایستیصورتی از انرژی باشد

 

Energy

 

یک کلمه یونانی به معنی حامل کار است

 

در هر تبدیل یک نوع انرژی،به نوع دیگر، مثلاًتبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی، مقداری انرژِی به گرما تبدیل می شود. ظرفیتهر دستگاه برای انجام دادن کار، انرژی آزاد آن دستگاه نامیده می شود. بخشی از انرژیکه از میان می رود و به صورت گرما ظاهر می شود، در اندازه گیری آنتروپی مجسم میشود. اصطلاح آنتروپی در سال 1850 توسط کلوزیوس به کار گرفته شد. کلوزیوس متوجه شدکه در هر فرایندی که شامل جریانی از انرژی است، همیشه مقداری از انرژی از میان میرود و به گرما تبدیل می شود، به طوری که آنتروپی جهان پیوسته در حال افزایش است. افزایش پیوسته ی آنتروپی به قانون دوم ترمودینامیک موسوم است. این قانون را گاهی بهکهولت یا مرگ تدریجی جهان تعبیر می کنند. طبق نظر کلوزیوس تغییرات آنتروپی یک سیستمبرابر است با

 

dS=dQ/T

 

که در آن

 

 dS , dQ , T

 

به ترتیب دمای مطلق، تغییرات گرما و تغییراتآنتروپی است. امروزه این رابطه به شکل زیر مورد استفاده قرار میگیرد

 

ds> or =dQ/T

 

با توجه به رابطه ی بالا بسادگی مشاهده می شودکه آنتروپی یک سیستم که گاهی آنرا به نظمی نیز تعبیر می کنند، همواره بزرگتر یامساوی صفر است و هیچگاه منفی نمی شود

 

2-8

 

  ترمودینامیک

 

ترمودینامیک شاخه‌ایازفیزیک است که در آن ، برخی از خواص اجسام را که به علت تغییردما، تغییر می‌ کنند، مورد مطالعه قرارمی‌گیردمراحل مطالعه ترمودینامیک

 

قسمتی ازفضایا شی و یا نمونهراکه به اختیار در نظر گرفته و مطالعه روی آن متمرکزمی‌شود،اصطلاحاسیستممی‌گویند. بقیه فضا یا شی نمونه را که در تماس با سیستم بوده ودر تحولات سیستم دخالت دارد یا به بیان دیگر با سیستم اندرکنش می‌کند، محیط اطرافمی‌گوییم

 

دیدگاهماکروسکوپیک

 

Macroscopic

 

 

دیدگاه ماکروسکوپیک ، یک نگرش کلی است و مشخصات کلی ، یاخواص بزرگ ـ مقیاس سیستم ، مبنای توصیف ماکروسکوپی سیستم را تشکیل می‌دهند. بطورخلاصه ، توصیف ماکروسکوپیکی یک سیستم عبارت از مشخص کردن چند ویژگی اساسی و قابلاندازه‌ گیری آن سیستم استدیدگاهمیکروسکوپیک

 

 Microscopic 

 

از نظرآماری ، یک سیستم متشکل از تعداد بسیار زیادیملکول

 

N

 

 مولکول که هر کدام از این ملکول‌هامی‌تواند در مجموعه‌ای از حالتهایی کهانرژیآنها مساوی

 

E1 وE2 ?

 

 است، قرار ‌گیرد. این سیستم را می‌توانبصورتمنزویدر نظر گرفت و یا در بعضی موارد می‌توان فرض کرد کهمجموعه‌ای از سیستم‌های مشابه ، یا جمعی از سیستم‌ها ، آن را در برگرفته‌اند

سیر تحولی و رشد

 

زمانی که برابری حرارت باانرژیمکانیکی، بطور قاطعثابتشد، موقع آن فرا رسید که کار?سادی کارنو?درباره قوانین مربوط به تبدیل شکلیاز انرژی به شکل دیگر ، تعمیمیابد. نخستین گامی که در این جهت برداشته شد، توسط فیزیکدان آلمانی ،رودلفکلاسیوسولردکلویندر نیمه دوم قرن نوزدهم صورت گرفت. این تلاشها به همینصورت ادامه یافت تا اینکه قوانین اساسی ترمودینامیک که بدنه اصلی و زیر بنای اینعلم را تشکیل می‌دهند، تدوین شد

 

 شيمي فيزيك

  گزارش تخلف  |  افزودن به فایل های من | baran364 | تاریخ ارسال : 11 /09 /1393

شما هم می توانید در مورد این فایل نظر دهید.