1. ХИМИЙН ТЕРМОДИНАМИКИЙН ҮНДСҮҮД
Энергийн нэг хэлбэрээс нөгөө хэлбэрт шилжих зүй тогтоолын тухай сургаалыг
ерөнхийд нь термодинамик гэнэ. Ер нь дулааны энергийг механик энергит шилжүүлэх
үеэс эхлэн термодинамик гэсэн цоо шинэ шинжлэх ухаан 19-р зууны дундуур үүсэн
хөгжжээ.
Термодинамикийн үүсэл хөгжилд энерги хадгалагдах термодинамикийн хуулиуд
чухал үүрэг гүйцэтгэсэн юм. Термодинамикийн хуулиуд дээр үндэслэж, орчин үеийн
шинжлэх ухаан техникт физик-химийн янз бүрийн үзэгдлүүдийг судалж байна.
Үүний дотор элдэв төрлийн цахилгаан ба хөргөгч машин, компрессор,
уурын турбин, дотоод шаталтат ба пуужинт хөдөлгүүр, гальванийн элемент, электролиз
тэдгээрт явагдах процесс, химийн төрөл бүрийн урвалууд, атмосферийн үзэгдлүүд,
дэлхийн гадаргууд ургамал, амьтны организмд явагдах янз бүрийн процессууд
хамаарагдана. Термодинамикийг ерөнхий буюу физикийн, техникийн, химийн
термодинамик гэж ангилдаг.
Ерөнхий тсрмодинамикт термодинамикийн хуулиуд түүнийг дулаан
цахилгаан соронзон зэрэг үзэгдлүүд болон хатуу, хий, шингэн төлөв байдалтай бодисын
шинж чанарыг судлахад хэрэглэдэг.
Техникийн термодинамикт дулаан, ажлын хоорондох харьцаа, тэдгээрийн
харилцан хувирах хувиралд термодинамикийн хуулиудыг хэрэглэхийг судална.
Химийн термодинамикт химийн урвал түүний явагдах механизм, нөлөөлөх
хүчин зүйл, физик-химийн ба химийн процесст физикийн хууль, зүй тогтол, арга барил
хэрэглэх боломжийг судалдаг. Химийн термодинамикийн зүй тогтлыг гаргахын тулд
системийн эхний ба эцсийн орших байдал болон процесс явагдаж байгаа гадаад нөхцөл
(даралт, температур) зэргийг мэдэх хэрэгтэй юм. Химийн тсрмодинамик нь процессийн
явагдах механизм ба бодисын дотоод бүтцийн тухай ямар нэг дүгнэлт
хийдэггүй.Өөөрөөр хэлбэл Химийн процессыг термодинамикийн хуулиудыг
ашиглан судлах ухааныг химийн термодинамик гэнэ.
Термодинамик нь энергийн хэлбэрүүдийн харилцан шилжих зүй тогтлыг
судлахаас гадна хими физикийн процессуудыг явуулж байгаа энергийн эффект,
тэдгээрийн гадаад нөхцлөөс хамаарах хамаарал, ажил зарцуулахгүйгээр процессын
өөрөө аяндаа явагдах боломж, тэрхүү процессын чиглэл, хязгаар болон тэнцвэрийг
өөрчлөх нөхцлүүдийг судалдаг. Термодинамикийн судалгааны обеякт болох систем нь
1

2. өөр хоорондоо харилцан үйлчлэлд орших биет ба бүлэг биет юм. Системийг гомоген,
гетероген гэж ангилдаг. Системийг бүрдүүлэгч янз бүрийн бодисуудын хооронд ялгагдах
гадаргуугүй нэг төрлийн фазаас тогтсон нэг төрлийн системийг гомоген систем гэнэ.
Жишээ нь: хатуу ба шингэн уусмал, хийн хольц гэх мэт.
Физик ба химийн шинж чанар, химийн найрлагаараа ижил, зөвхөн
гадаргуугаараа системийн бусад хэсгээс ялгагдах тэр хэсгийг фаз гэнэ.
Хоѐр буюу түүнээс дээш фазаас тогтсон системийг гетероген систем гэнэ.
Термодинамик системийн бүрдүүлэгч биеэ даасан бодис буюу химийн нэгдлийг
компонент гэх ба системийг компонентын тоогоор нь нэг, хоѐр, гурван
компонентот систем гэж ангилдаг. Термодинамик нь ямар нэг үзэгдэл юмсыг авч
үзэхдээ хүрээлэн байгаа орчроос нь салгаж судалдаг.
Хүрээлэн байгаа орчноос нь тусгайлан авсан бөгөөд дотоод харилцан үйлчлэлд
орших системийг тусгаарлагдсан буюу битүү систем гэнэ. Өөрөөр хэлбэл тойрон байгаа орчин
буюу өөр бусад системтэй энерги ба бодисын солилцоо байхгүй системийг термодинамикийн
тусгаар систем гэнэ. Ийм системд идеаль хий, идеаль уусмал, идеаль дамжуулагч гэх мэт
биет, бүлэг биет хамрагдана. Иймээс систем гэдэг нь нилээд их хийсвэрлэл юм. Харин энергийн
солилцоотой боловч бодисын солилцоо байхгүй системийг термодинамикийн хаалттай систем
гэнэ. Энерги ба бодисын солилцоо аль аль нь чөлөөтэй явагддаг системийг термодинамикийн
задгай систем гэнэ.
Системийг тодорхойлж байгаа физик ба химийн шинж чанарыг нийтэд нь системийн
оришх байдал буюу төлөв гэнэ. Эдгээр шинж чанарын аль нэгийг өөрчилснөөр уг системийн
орших байдал өөрчлөгдөнө. Термодинамикт хэд хэдэн шинж чанар (температур, даралт,
цахилгаан статик потенциал г.м.) нь хугацаа өнгөрөх тутам өөрөө аяндаа өөрчлөгддөггүй,
фазын эзэлхүүний бүх цэгүүдэд ижил утгатай байх тийм үеийн системийн орших байдлыг
голлон авч үздэг. Системийн ийм орших: байдлыг тэнцвэрийн байдал гэдэг.
Термодинамик системийн орших байдал нь термодинамикийн параметрүүдээр
илэрхийлэгдэнэ. Термодинамикийн параметрүүдэд температур (Т), даралт (Р), эзэлхүүн (V),
концентраци (С) гэх мэт хамаарагдана. Термодинамикийн параметрийг экстенсив ба
интенсив параметр гэж ангилна.
Систем ба фазын хэмжээнээс хэмжигдэхүүн нь хамаарах параметрүүдийг экстенсив
параметр гэнэ. Ийм параметрүүд нь систем ба орчны масст пропорциональ хэмжээгээр
өсдөг. Экстенсив параметрт жин, эзэлхүүн зэрэг параметрийг нэрлэж болно.
Гадаргуугийн энергийг хайхрахгүй бол систем ба фазын хэмжээнээс хэмжигдэхүүн нь
2

3. үл хамаарах параметрийг интенсив параметр гэнэ. Температур, даралт, концентраци зэрэг нь
интенсив параметрүүд юм. Эдгээр параметрүүдийг өөрчилснөөр системийн орших байдлыг
өөрчилж болно. Иймээс термодинамик системийн орших байдал эдгээр параметрүүдийн функц
юм. Системийн термодинамикийн параметрүүдийн аль нэгийг өөрчилснөөр уг системийн дотор
явагдах бүх өөрчлөлтийг термодинамикийн процесс гэнэ. Параметрийн өөрчлөлт нь системийн
зөвхөн анхны ба эцсийн орших байдлаас хамаарч уг процессийн замаас хамаарахгүй байвал ийм
параметрийг оришх байдлын функц гэнэ. Эдгээр параметрүүдээс гадна системийн төлөв
байдал нь дотоод энерги, энтальпи, энтропи, Гибссийн энерги (внутренняя энергия U,
энтальпия H, энтропия S, энергия Гиббса G) гэсэн параметрүүдээр тодорхойлогдох ба эдгээр нь
процессыг явуулсан замаас хамаарахгүй зөвхөн системийн эхний ба эцсийн төлөвөөс л
хамаарна. Термодинамик систем нь анхныхаа байдлаас гарч өөрчлөгдөвч буцаж анхныхаа
байдалд ирж байвал уг процессыг эргэлдэх процесс буюу цикл гэнэ.
Иймд систем нэг төлөвөөс нөгөө төлөвт шилжиж ирэх процессын үед системийн дотоод
энерги (внутренняя энергия U) ямар хэмжээгээр (∆U) өөрчлөгдсөн болохыг хэмжиж болно.
∆U=U2-U1
Энд: U2 – II төлөвийн дотоод энерги
U1 - I төлөвийн дотоод энерги
Мөн дотоод энерги ба энтальпи нь дараах хамааралтай.
H=U+p·V
Энд: р – тухайн орчны даралт
V – судалж буй системийн эзэлхүүн
∆H=H2-H1
Энд: H2 – II төлөвийн энтальпи
U1 - I төлөвийн энтальпи
Явагдаж байгаа нөхцлөөс нь хамааруулж термодинамикийн процессыг изобар,
изотерм, адиабат, изобар-изотерм процесс гэх мэт ангилдаг.
Хэрэв систем нь шат дараалсан
өөрчлөлтүүдийн эцэст анх байсан төлөвтөө
эргэж ирвэл ийм процессийг цикл процесс
гэнэ.
3

4.  Тогтмол даралтанд (P=const) явагдаж байгаа термодинамик процессийг изоизобар
процесс гэнэ. Энэ процессийн үед дулааны эффект нь энтальпийн өөрчлөлтөөр
илэрхийлэгдэнэ.
∆H= ∆U+P∆V
 Тогтмол температурт (Т=const) явагдаж
байгаа термодинамик процессийг изотерм процесс
гэнэ. Идеал хийн дотоод энерги нь зөвхөн
температураас хамаарна. Үүнийг Джоулын хууль
гэнэ.
Тер-к I хууль ѐсоор изотерм процесс нь дараах хэлбэртэй байна.
Q=A
 Тогтмол эзэлхүүнд (V=const) явагдаж
байгаа термодинамик процессийг изохор
процесс гэнэ. Энэ процессийн үед
шингээж байгаа болон ялгарч байгаа
дулааны эффект нь зөвхөн дотоод
энергийн өөрчлөлтөөр илэрхийлэгдэнэ
4

5.  Тойрон байгаа орчин буюу өөр нэг системтэй дулаан солилцохгүйгээр явагдаж байгаа
процессийг адиабат процесс гэнэ. Энэ процессын үед
A = –ΔU
I
5

6. 6

7. 7