Makroskopik Sistemlerin Özellikleri II Kaynak

FİZ304İSTATİSTİKFİZİK
“MakroskopikSistemlerinÖzellikleri”
Prof.Dr.OrhanÇAKIR
AnkaraÜniversitesi,FizikBölümü
2017
IsıveSıcaklık
•  YalıLlmış makroskopik sistemler aralarında etkileşerek enerji
alışverişinde bulunabilirler. Bunun oluşumu sistemlerden birinin
diğeriüzerindemakroskopikölçekteayırdedilebilecekbüyüklükteiş
yapmasıdır, örneğin sıkışLrılmış A’ gazı piston yardımıyla A gazı
üzerinekuvvetuygular,makroskopikyerdeğişXrmeilebirişyapmış
olur.
•  Makroskopik anlamda herhangi bir iş
yapılmadan da iki makroskopik sistem
etkileşebilir. Böyle bir etkileşme, atomik
düzeyde enerjinin bir sistemden diğerine
geçişi şeklinde olur ve ısısal etkileşme
olarak tanımlanır. Bu etkileşmede geçen
enerjiyeısıdenir.
•  Sıcaklık,termometreileölçülennicelikXr.
A
A’
piston
2
SoğurulanIsı
•  EtkileşmesırasındaAsistemitaraZndansoğurulanısıQile
gösterilir.
Q=ΔE=Ef-Ei
•  A’sistemininsoğurduğuısıQ’ilegösterilir.
Q’=ΔE’=Ef’-Ei’
Tanım gereği Q = ΔE olduğundan poziXf (+) veya negaXf (-)
olabilir.
•  Isı soğurup enerji kazanan sistem başlangıçtaki daha soğuk,
buna karşılık negaXf ısı soğurup (veya poziXf enerji
büyüklüğünü dışarı veren) enerji kaybeden sistem de
başlangıçtakidahasıcaksistemolarakbilinir.
3
Büyüklükler
Tipik bir molekülün ne kadar hızla hareket edğini veya diğerleri ile
hangisıklıklaçarpışLğınıbilmekisteriz.
•  Biridealgazınbasıncı:herbirininkütlesimolanNtanemolekülden
oluşmuş bir ideal gaz düşünelim. Gazın dengede ve V=Lx.Ly.Lz
hacimlibirkutudaolduğunuvarsayalım.
•  Herbir molekül ū hızı ile hareket eder, üç boyumta gelişgüzel
hareket edğinden birim hacimde n/3 sayıda molekül x
doğrultusundahareketeder,bunundayarısı(n/6)poziXfxyönünde
hareketeder.BöyleceAūthacmiiçinde+xyönünde(n/6)Aūtsayıda
molekülbulunur.
•  DuvaraçarpıpgeridönenmoleküllerinmomentumdeğişimiΔp=ps
– pi = -mū-mū = -2mū olur. Duvardaki ortalama basınç port =
(momentum değişimi)(birim zamanda birim durvar alanına çarpan
parçacıksayısı)=2mū*nū/6olur.Böyleceport=nmū2/3.
4
MakroskopikFizikProblemleri
YalıLlmış bir sistemin zamana bağlı olmayan denge durumunun
en gelişigüzel durumu olduğunu ifade edebiliriz. Aşağıdaki
durumların
•  Dengedeki sistemlerin özellikleri (hız dağılımları, kaptaki
küçük bir delikten çıkan moleküllerin hızları, değişik molekül
türleriarasındaoluşabilenkimyasalreaksiyonlar,sumolekülü
fazları)
•  Fazlar: KaL (moleküller çok düzenli bir sıralanma gösterirler,
kristal örgünün belirli konumları etraZnda sadece küçük
Xtreşimler yapar), Gaz (moleküller arası uzaklık fazla ve
moleküllergelişgüzelvebirbirindenbağımsızhareketederler),
Sıvı(moleküllerbirbirineyakındırlar,kaLvegazhalinarasında
birfazdır).
•  Dengede olmayan sistemler (zaman içerisinde değişen
oluşumlar,değişiminhızı)
5