Физикалық химия пәні, оның зерттеу әдістері.Термодинамиканың негізгі түсініктері мен анықтамалары

№1-3 Д Ә Р І СТЕР

Тақырыбы:Физикалық химия пәні, оның зерттеу әдістері.Термодинамиканың негізгі түсініктері мен анықтамалары.Ішкі энергия, жұмыс және жылу. 

       Физикалық химия – химиялық процестер мен химиялық құбылыстардың заңдылықтарын зерттейтін ғылым және қазіргі заманғы химия және химиялық технологияның теориялық негізі болып табылады. Физикалық химияның негізгі міндеттері – химиялық процестердің бағытын анықтау, олардың өту жылдамдықтарын және реакция өнімінің максимал шығымын алу жағдайларының негізгі заңдылықтарын орнату болып табылады.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Термодинамиканың 3 зерттеу әдісі бар. Біреуі-термодинамикалық әдіс.                   Термодинамика деген ұғымды алғаш рет ғылымға енгізген Томсон (лорд Кельвин), грек тілінде термо-жылу, ал динамика қозғалыс деген мағананы білдіреді.

          Термодинамика жылу мен жұмыстың өзара байланысын зерттейтін ғылым. Термодинамикада энергияның бір түрден екінші түрге айлануын қарастыру арқылы әр түрлі құбылыстар зерттеледі. Ол процестің жүру механизмін, оның жылдамдығын қарастырмайды, тек қана соңғы нәтижесін беріп, бағытын көрсетеді, яғни оның өту себебін ашпай, тек процестің алғашқы  және соңғы күйін көрсетеді. Бұдан шығатын қортынды: термодинамика тепе-теңдік процестердің күйін зерттейді, сондықтан да бұл сала термодинамика емес термостатика деп аталуы керек еді, яғни қозғалыс жоқ (тепе-теңдік күйде), алайда тарихи қалыптасқан жағдайға байланысты термодинамика деген атау қала берді және бұл күндерде ғылыми тілге мықтап енді.

         Термодинамика макрожүйелерді зерттейтін ғылым. Жеке бөлшектерді (молекулалар, атомдар, электрондар) термодинамика қарастырмайды.

Ал енді термодинамиканың өзі негізінен үш тарауға бөлінеді: біріншісі –жалпы немесе физикалық термодинамика, екіншісі –техникалық термодинамика, үшіншісі- химиялық термодинамика.

       Жалпы термодинамикада, физика курсынан білесіздер, термодинамиканың негізгі заңдары беріледі, сонымен қатар физикалық мәселелерді шешуде бұл заңдардың қолданылуы қарастырылады.

       Техникалық термодинамикада жылу мен жұмыстың бір-біріне айналуы зертеледі, яғни мұндағы мақсат жылу қозғалтқыштар теориясын ұсыну және бұд қозғалтқыштардың (двигательдердің) пайдалы әсер коэффициенттерін (КПД) арттыру болып табылады.

         Химиялық термодинамика туралы айтпас бұрын жалпы термодинамиканың тарихына , оның дамуына аздап шолу жасап өтеу керек.Термодинамиканың негізін құрған француз әскери инженері Сади Карно, ол кісі 1824 жылы «Оттың қозғаушы күщіжәне осы күшті дамытатын машина туралы ойлар» деген еңбегінде жылу машиналары теориясының негізін жазып шықты. Алайда, бұл жұмыста Карно жылудың табиғатына дұрыс түсінік бере алмады, бірақта оның жасаған қортындылары дұрыс болды және осы күнге дейін термодинамикада үлкен роль атқарып келеді. 1842 жылы неміс ғалымдары Р.Майердің, 1843 жылы Г.Гельгольцтің еңбектерінде жылу мен әртүрлі жұмыстың бір-біріне эквивалентті екендігі дәлелденді, соның арқасында термодинамиканың 1-ші заңы дүниеге келді. 1850 жылы неміс ғалымы Р.Клаузиус термодинамиканың үлкен бір ұғымы –энтропияны ғылыми тілге енгізді.

Міне, жалпы термодинамиканың осы заңдарын химиялық процестерге қолданған Америка ғалымы У. Гиббс болды. Сөйтіп, У. Гиббстің арқасында 1876 жылы химиялық термодинамиканың негізі салынды. Міне, содан бері 100 жылдан артық уақыт өтсе де бұл салада Гиббстен кейін, әлі күнге дейін көзге түсерлік үлкен жаңалықтар, өзгерістер жасалына қойған жоқ. Сөйтіп, өмірге физикалық химияның бір бөлімі – химиялық термодинамика келді.Оның мақсаты, тағы бір рет қайталап айтсақ, жалпы термодинамиканың заңдарын химиялық процестерге қолдану.