Alisher navoiy nomidagi samarqand davlat universiteti astranomiya
Download 0.56 Mb. Pdf ko'rish
|
|
Pulverizator, suv okimi nasos kabi asboblar shu xossaga asoslanib ishlaydi. Nazorat savollari: 1. Ideal suyuklikni tushintiring. Okim chiziklari va okim naylari nimadan iborat? 2. Okimning uzluksizligi xakidagi teoremani keltiring. Suyuklikning truba buylab xarakatida bajarilgan ish, potensial va kinetik energiyasini kanday tushinasiz. 3. Bernulli konunini tushintiring. Bu konun real suyukliklar uchun urinlimi. Bukonunni kayerlarda kullash mumkin. Adabiyotlar 1. D.V.Sivuxin. Umumiy fizika kursi, Mexanika kismi, 1981, 121-135 betlar. 2. L.S.Feynman. Feynmanovskiye leksii po fizike, 1976, str.131-152. 3. A.A.Detlaf, B.M.Yavorskiy. Kurs fiziki, 1989, str.28-36. 4. U.K.Nazarov va boshkalar. Umumiy fizika kursi, Mexanika, 1992, 42-55 betlar. 9 - ma’ruza. YOPISHKOK SUYUKLIK XARAKATI Reja:
Yepishkok suyuklik xarakati. Ichki ishkalanish kuchlari. Yepishkoklik koeffisiyenti va uning ulchov birligi. Laminar va turbulent okim. Stoks konuni. Tayanch ibora: Ichki ishkalanish, ko’chish, yepishkoklik, utkazuvchanlik, diffuziya. Real suyukliklarning bir katlami ikkinchi katlamiga nisbatan kuchganda ishkalanish kuchlari yuzaga keladi. Bu kuchlarga ichki ishkalanish kuchlari deb ataladi va ular suyuklik katlamlari sirtiga urinma ravishda yunalgandir. Ichki ishkalanish kuchlarining kattaligi katlam maydonchasiga
36 boglik. Qancha katta bulsa, xam shuncha katta buladi. Bu kuch okish tezligiga xam boglik buladi. Faraz kilamizki, bir-biridan masofada turgan ikki katlam va
Tezliklar bilan xarakat silayapti. (29-rasm).
29-rasm Bunda katlamlarga tik deb karaladi. " Kattalik - ni kiritamiz. Unga tezlik gradiyenti deb ataladi. Ichki ishkalanish kuchi G’ anashu gradiyentga proporsional buladi, ya’ni ('№)
- yopishkoklik koeffisiyenti deyiladi. U suyuklikning tabiatiga boglikdir. Yepishkoklik koeffisiyenti kancha katta bulsa, suyuklik shuncha ideal suyuklikdan uzok buladi. Yepishkoklik koeffisiyentining ulchamligidir sistemasida uning ulchov birligi kilib sm. g. s olingan. Unga 1 puaz deb ataladi. Suyuklikning yepishkokligi temperaturaga boglik. Temperatura oshishi bilan suyuklikning yepishkoklik koeffisiyenti tez uzgaradi. Gazlarning yepishkoklik koeffisiyenti suyukliklarnikidan ancha kichik. Suyukliklardan farkli gazlarda temperatura oshishi bilan epishkoklik koeffisenti oshadi.Suyuk geliyning yepishkokligi amalda 0 ga teng buladi — -271 S da. Buni Kapisa kashf etgan. Okimlar ikki xil buladi. 1. Laminar okim (lotincha - katlamli). Bunda suyuklik katlamlari bir-biriga sirpanayetgandek buladi. 2. Turbulent okim bunda trubada okayetgan suyuklikning tezligi oshgan sari, xarakat tartibsiz buladi va truba ukiga perpendikulyar yunalgan tezlikning tashkil etuvchisi yuzaga keladi va tezlik vektori uzining urtacha kiymatidan chetlana boshlaydi. Jism suyuklik ichida xarakat kilganda karshilik kuchi yuzaga keladi. Bunga ikki xil sabab buladi. Agar jismning tezligi kichik va shakli suyuklik okib utishi uchun kulay bulsa, u xolda karshilik kuchi fakat suyuklikning yepishkokligidan kelib chikadi. Suyuklikning jismga bevosita tegib turgan joyi unga yopishib olgan va undan keyingi katlam orasiga tegib turgan joyi unga yopishib oladi va undan keyingi katlam orasida ishkalanish kuchi xosil buladi. Bu xolda ishkalanish kuchi
37 (119) buladi. Bunda - yopishkoklik koeffisenti - shar radusi - uning
xarakat tezligi. (//o’) ga Stoks konuni deyiladi, unga kura, jism ta’sir etvchikarshilik kuchi tezlikka, xarakatlanuvchi jismning ulchamlariga va yopishkoklik koifsentiga tugri proporsionaldir. Ikkichi sabab esa jism xarakatlanganda xosil buladigan uyurmalar bilan boglak. Bunda jisim xarakat vaktida bajariladigan ishning birkismi uyurmalar xosil kilishga sarflanadi. Agar tezlik katta bulsa, uyurmalar shuncha katta buladi va karshilik kuchi xam keskin oshadi. Shuning uchin kema va samoletlarning shakli uyurma xosil kiladigan kilib yasaladi. Nazorat savollari: 1. Yepishkoklik koeffsiyentini fizik ma’nosi nima? 2. Suyukliklarda ichki ishkalanish kuchlarining paydo bulish tabiatini tushintiring. 3. Suyukliklardi laminar va turbulent okim nima? 4. Stoks formulasini yezing. Karshilik kuchining paydo bulish tabiatini tushintiring. Adabiyotlar 1. D.V.Sivuxin. Umumiy fizika kursi, Mexanika kismi, 1981, 121-135 betlar. 2. U.K.Nazarov va boshkalar. Umumiy fizika kursi, Mexanika, 1992, 42-55 betlar.
10-ma’ruza. Reja: Atom va molekula. Ularning ulchami. Molekulalarning issiklik xarakati. Broun xarakati. Molyar massa. Avogadro soni. Moddaning solishtirma issiklik sigimi. Ideal gaz tushunchasi. Izotermik, izobarik va izoxorik jarayonlar. Tayanch ibora: Atom. Molekula. Issiklik. Ideal gaz. Temperatura. Bosim. Xajm.
MOLEKULYaR FIZIKA VA TERMODINAMJA . Molekulyar - kinetik nazariyaning umuiy koidalari. Fizikaning molekulyar fizika va termodinamika bulimi moddalarning xossalarini ularning molekulyar tuzilishiga karab urganish va moddalarni tashkil etuvchi molekulalarning issiklik xarakatini urganadi. Ma’lumki, barcha moddalar atomlardan tuzilgan degan atomistik ma’lumot kadimdan ma’lum.Ammo moddalar eng kichik zarrachalardan tashkil topgan degan nazariyani XVII- XIX asrlarda Lomonosov ,Bolsman, Maksvell va boshka olimlar tomonidan yaratilgan.Bu nazariya keyinchalik molekulyar- kinetik nazariya deb nom oldi. U kuyidagi koidalarga asoslangan. 1 .Barcha moddalar juda mayda zarrachalar - molekulalardan tashkil topgan. Bu molekulalar ayni karalayotgan modda uchun bir xildir. Turli moddalar esa turli molekulalardan tuzilgan. Molekulalarning uzlari esa atomlardan tuzilgan.Atomlarning soni uncha kup emas.Ammo ularning turlicha
38 kombi-nasiyalari turli xildagi molekulalarni xosil kiladi. Atomlar xam uz navbatida musbat zaryadlangan yadro va uning atrofida xarakatlanuvchi va manfiy zariyadlangan elektronlardan tashkil topgan. -Atom va molekulalarning ulchamlari juda kichik diametri taxminan
sm ga tengdir. -Atomlarning nisbiy ogirliklari ularning atom ogirliklari deyiladi. Atom ogirligi kilib uglerod atomi ogirligini1/12 kismi olingan. -Molekulalarning uglerod atomining 1/12 kismiga teng bulgan usha birlikka nisbatan olingan ogirlgiga molekulyar ogirlik deyiladi va s bilan belgilanadi. -Elementning grammlarda ifodalangan massasi son jixatdan atom ogirligiga teng bulgan mikdori gram molekula deyiladi. 2.Molekulalar orasida uzaro tortishish va itarishish kuchlari mavjud.Bu kuchlarning mikdori va uzgarishi molekulalar orasidagi masofaga boglik buladi. Masalan itarishish kuchlari masofa ortishi bilan tortishish suchlariga nisbatan tezrok kamayadi. Ma’lum masofada itarishish va tortishish kuchlari uzaro teng buladi, bu vaktda molekulalar turgun buladi. Nazariy xisoblashlar va tajriba natijalari shuni kursatadiki. molekulalar orasidagi ta’sir kuchi masofaga nisbatan kuyidagi munosabatda buladi. Bunda tortishish kuchlari uchun va itarishish kuchlari uchun esa atrofida buladi .1-rasmda ana shunday boglanish grafigi tasvirlangan Bunda itarishish kuchlari va tortishish kuchlaridan iborat buladi.
esa natijalovchi kuchdir.Uning musbat kiymatlari molekulalarning itarishishga tugri keladi. Molekulalarning muvozanatlashishiga tugri keluvchi masofa taxminan
sm ga tugri keladi.Molekulalar orasidagi potensial energiyaning uzgarishi xam ularning bir-biridan kanday masofada turganligiga boglik. Agar g= bulsa
buladi.Agar tengsizlik osha borsa, molekulalar orasidagi potensial energiya keskin osha boradi. Bundan kurinadiki, turgunlik
potesial 39 energiyaning minimumi tugri keladi. AVS egri chizikka potensial egri chizigi deyiladi. VD- masofaga esa potensial chukurlik deyiladi. Z.Jismni tashkil etgan molekulalar uzluksiz tartibsiz xarakatda buladi. Molekulalar xarakati davomida ular uzaro bir- biri bilan tuknashib turadilar va bu tuknishuvlar vaktida uz yunalishlarini va tezliklarini uzgartirib turadilar. Molekulalarning xarakat tezliklari jismning temperaturasiga boglik. Temperatura ortishi bilan molekulalarning xarakat tezliklari oshadi. Demak molekulalarning xarakat tezliklari jismning isiklik xolatini, binobarin, ichki energiyasini xarakterlaydi. Issiklik xarakatini uzgarishi bilan moddani kattik va suyuk xamda gaz agregat xolatlariga utkazish mumkin. Molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy koidalarini kuyidagi fizik prosesslar va tajribalar tasdiklaydi. 1.Gazlar sikuvchanligining katta ekanligi molekulalar orasidagi masofa ancha katta ekanligini kursatadi. 2.Gazning xar kanday xajmini egallashga xarakat kilishi ,gaz molekulalarning bir-biriga nisbatan mustakil xarakatlanishini kursatadi. Z.Bir-biriga yakin gazlarning aralashib ketishi shuni kursatadiki , ularning biri ikkinchisining molekulasi bushligida xarakatlanadi. Molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy koidalarini tasdiklovchi yana bir tajriba -bu Broun xarakatidir. Broun xarakatining taxminiy sxemasi 2-rasmda tavsvirlangan.Broun xarakatini oddiy turmalin buyogining 1-2 tomchisini suvga tashlab ,undagi prosessni juda katta kilib
40 kursatadigan
mikroskopda kuzatish
mumkin.Undan tashkari xozirgi zamon elektron mikroskoplari bilan molekula va atomlarni bevosita kuzatish mumkin. Avogadro soni ni aniklashda Perren tajribasi xam Broun xarakatiga asoslangandir.Ma’lumki, 1mol gazda molekula borligi aniklangan. Shunday kilib ,molekulyar kinetik nazariyaning yaratilishi uning asosida
jismlarning fizik xossalarini tushuntirish ,jismlarda buladigan issiklik utkazuvchanlik, ichki ishkalanish , diffuziya va modda agregat xolatining uzgarishi va boshka xodisalarni tushuntirishga imkon yaratdi. Ideal gaz konunlari. Berilgan gaz massasi asosan 4 ta parametr bilan xarakterlanadi.xar kanday gazning xolatini ana shu parametrlar orkali ifodalash mumkin.Gaz konunlari molekulyar- kinetik nazariya yaratilmasdan avval tajribalar yuli bilan fark kilmaydigan sharoitlarda yaxshi bajariladi.Dastlab ideal gazlarning 4ta parametrlaridan 2 tasi uzgarmaydigan xolatini karaymiz .Gaz temperaturasining uzgartmasdan uning bosimini xajmiga boglik xolda uzgarishi prosessi izotermik prosess deyiladi.Izotermik prosess uchun Boyl-Mariot konuni yaratilgan.Bu konunni 1662 yilda Boyl va Mariot bir-biridan mustakil ravishda topgan bulib u kuyidagicha:Berilgan gaz massasining uzgarmas temperaturadagi bosimi uning xajmiga teskari proporsional ravishda uzgaradi,ya’ni (2)
Bu konuning grafigi kuyidagicha (2) formulaga kura uning grafigi izoterma (giperbola) bilan ifadalangan.Biz temperaturaning kanday uzgarishini bilib olishimiz kerak.Chunki jismlarning kup xossalari (chizikli ulchami, elastikligi, elektr utkazuvchanligi va xakazo) temperaturaga boglik ravishda
41 uzgaradi.Shuning uchun jismlarning fizik xossalaridan temperaturani ulchash maksadida foydalanish mumkin.Masalan simobli termometr simob xajmining uzgarishiga asoslangan . da va da temperaturani bilib olib , keyin uni teng bulaklarga bulsak temperatura shkalasi xosil buladi. Demak , xar kanday jismning fizik xususiyati termometr bulishi mumkin.Shuning uchun oddiy konunga buysunish jismlarni termometr sifatida foydalanish mumkin. Shunday termometr sifatida dastlab 1877 yilda vodorod gazi Boyl-Mariot konuniga buy sunadi va u isiganda kengayishi xamda soviganda torayishi asos kilib olingan.Yoki xajmi uzgarmaganda bosim uzgarishi asos kilib olingan. Gey - Lyussak va Sharl konunlari. Uzgarmas bosimda gaz xajmining temperaturaga boglik ravishda uzgarishi izobarik prosess deyiladi.Xuddi shuningdek , uzgarmas xajmda gaz bosimining temperaturaga boglik ravishda uzgarishi izoxorik prosess deyiladi. Izobarik va izoxorik prosesslarni urganib fransuz fizigi Gey- Lyussak kuyidagi konunlarni yaratdi. 1. Berilgan massali gaz uchun uzgarmas bosimda gazning xajmi temperaturaning uzgarishi bilan chizikli uzgaradi. (3) Bu yerda - gazning 0 s dagi xajmi , - gazning temperaturadagi xajmi,
xajm kengayish koeffisenti 2.Berilgan massali gaz uchun uzgarmas xajmda uning bosimi
temperaturaga chizikli ravishda boglik uzgaradi. (4)
dagi bosim , dagi bosim , - gaz bosimining termik koeffisiyenti. Barcha gazlar uchun
grafik tasvirlari kuyidagicha buladi. 42
Bu grafiklardagi temperaturalar ukini kiya ravishda kesib utuvchi chiziklarga izobara va izoxora chiziklari deyiladi. U chiziklar temperaturalar ukini da kesib utadi.Bu temperatura yangi temperatura shkalasining nomi bulib xizmat kiladi va unga absolyut nol deb yuritiladi.Shkalaga esa absolyut shkala yoki Kelvin shkalasi deyiladi va u K bilan belgilanadi,masalan 10K, 250K. Absolyut shkala Selsiy shkalasi bilan kuyidagicha boglangan : (5) Bundan Bundan (3) ga kura
Shuningdek izoxorik prosess uchun (7) Agar (3) va (4)tenglamalarda ni kuysak va ekanligini kurish oson.Bundan shu narsa xosil buladiki , T=0 da moddalar xajmsiz bulib koladi. Nazorat SavOLLarI: molekulaning issiklik xarakatini tushuntiring. Broun xarakati kanday yuz beradi? Molyar massa va Avogadro sonini moxiyatini kursating? Ideal gaz kanday talablarga javob berishi shart.izoterma va izoxorik jarayonlarni tushuntiring. Adabiyotlar. I .A.Kosimov va boshkalar. Fizika kursi, 1994 2.S. E.Frish, A. V. Timoreva "Umumiy fizika" 1989 y. Z.Ye. Abdullayev va boshkalar. Fizika, 1989Y. 4.A. Savelyev "Kurs obvdey fiziki" 1989g. II ma’ruza. Reja: Modda tuzulishi. Moddaning agregat xolati. Molekulyar kinetik- nazariyasining asosiy koidalari. Gazning ichki energiyasi. Erkinlik darajasi. Tayanch ibora: Modda agregat xolati. Temperatura. Ichki energiya. Issiklik
43 mikdori. Gazlar Molekulyar - kinetik nazaryasining asosiy tenglamalari. Molekulalarning uzaro va idish devorlari bilan buladigan tuknashishlarini elastik sharlarning tuknashishi kabi buladi deb xisoblash mumkin. Gaz erkinsiz va tartibsiz xarakatlanuvchi elastik sharlardan iborat degan mexanik model bilan gazlarning asosiy xossalarini tushintirishga imkon beradi.
kordinatadagi va tezlikning tashkil etuvchisidagi aniksizlik. Bu tengsizlik yerdamida normal sharoitda xarakat kilayetgan molekulaning tezligini topish mumkin. Masalan azot gazi molekulasining massasi g bulib, u ikki tuknashish orasida taxminan sm masofani bosib utadi. Agar aniklikni sm deb olsak,
u xolda.
Faraz kilamizki, kirralarining uzinligi bulgan kubda ta
molekula xarakat kilayetgan bulsin. Bu molekulalarning 1/3 kismi kubning old va orka tomoniga, 1/3 kismi yukori va pastki devorlari orasida va 1/3 kismi ung va chap devorlari orasida tugri chizikli xarakat kilsin. Kubning devoriga urilayetgan molekula tezlik bilan urilib orkaga kaytadi. Bu vaktda Xarakat mikdori xosil buladi. Urilish paytidagi impuls
- urilish kuchi, -urilish vakti. Molekulaning bir necha bor shunday urilishidan xosil bulgan kuch impulsi (14)
devorigacha kelib urilgan
vaktni esa
Bunda (14) ga kuysak - bitta molekulaning urilish kuchi urtacha kiymati. Xamma molekulalar uchun 44
46 Yukoridagi ifodani ga bulib kupaytirsak
Molekulalarning tezliklari kvadratlarining urtacha kiymati, buni xisobga olsak,
Uchala juft devorlar orasini xisobga olsak, Bunda a bulamiz va (15) ni olamiz. - xajm birligidagi molekulalar soni: bosimdan iborat. U vaktda (15) ni kuydagidek yezamiz. Ob) Demak gaz molekulalarining idish devorlariga beradigan bosimi, xajim birligidagi molekulalar soniga , molekulalarning massasiga va ularning tezliklari kvadratining urtacha kiymati bilan aniklanar ekan. (3) ning ung tomonini 2 kupaytrib va bulib kuyidagini xosil kilamiz.
Yeki buni Mendeleyev - Klapeyron tenglamasiga asosan kuyidagicha yezish mumkin.
Bu yerda (21) ga Bolsman doiymisi deb ataladi. Uning son kiymati kuyidagiga teng.
. U vaktda(19) formula (10a) kurinishga keladi. Bundan chikadigan xulosa shundan iboratki molekulalar ilgarilanma xarakatidagi urtacha kinetik energiya fakat temperturaga boglik bular ekan. (10a) formulaga muvoffik molekulalarning ilgarilanma xarakati butunlay tuxtab kolishi kerak. Birok absolyut nol temperaturada xam atom molekulalarining ba’zi xarakatlari saklanib koladi. Absolyut nol
45 temperaturaga esa erishib bulmaydi. (Yu)Formuladan molekulalar tezligi kvadratining urtacha kiymatini xam topish mumkin. Bu yerda molyar
ogirlikka teng. U xolda (21) - molekulyar ilgarilanma xarakati urtacha kvadratik tezligi deyiladi. U absolyut temperaturasining kvadrat ildiziga tugri va gaz molyar ogirligining kvadrat ildiziga esa teskari proporsionaldir.(17a) formuladan xajm birligidagi molekulalar soni. Bunga (10a) ning kiymati kuysak,(22) Bu formuladan normal sharoitda xamma gazlarning molekulalari soni Oir xil ekanligini kuramiz .Masalan R=1 atm, T=273K bulsa, 1 sm xajm ichidagi molekulalar soni
Bunga
Loshmit soni deb ataladi. _______Gazning ichki energiyasi. Erkinlik darajasi._______ Utgan paragraflardan ma’lumki, molekulalarning ilgarilanma xarakatining T temperaturasidagi temperaturadagi urtacha kenitek energiyasi (X) - ■£" ^T (26) edi. Bu yerda 1Ch-Avagadro soni K-gaz uneversal doiymisi, KJJ - Bolsman doiymisi. Bu kattaliklar uzgarmasdir. Gazni isitsak yoki sovutsak, uning energiyasi uzgaradi. Gazning ichki energichsi molekulalarning ilgarilanma tartibsiz xarakatining kinetik energiyasidan iborat va potensial energiyalar yigindisidan iboratdir. Molekulalarning xarakat kinetik energisi uning aylanish va tebranish kinetik energiyalari yigindisi energiyasidan xam iborat bulishi mumkin. Bu energiyalarni xisobga olish uchun erkinlik darajasi degan tushuncha kiritamiz. Jismning fazodagi vaziyatini aniklash uchun zarur bulgan erkli koordinatalari soniga jismning erklik darajasi deyiladi. Masalan uch ulchamli fazoda moddiy nuktaning erkinlik darajasi 3 ga teng chunki u x,u,va 2 oyolari buylab xarakatlana oladi. Biror uk atrofida aylanma va ilgarilanma xarakat kiluvchi kattik jismning erkinlik darajasi 6 ga tengdir, chunki x, u va ‘ koordinata sistemasida , 00] aylanma ukiga biror buchakka burilishga va uk yunalishini aniklashdan iboratdir. Gaz molekulasiinng xar birida xam erkinlik darajasi mavjud. Ilgarilanma xarakat kilganda 3 ta erkinlik darajasiga ega. Bundan tashkari molekula aylanma va tebranma xarakat kilgani uchun xar bitta xarakati erkinlik darajasiga tugri keladi. Shu bilan birgalikda molekula xarkatlarining xar biri bir-biriga teng bulib, erkinlik darajasi birday energiya tugri keldi.Bunga energiyaning erkinlik darajalari buyicha birday taksimlanish konuni deyiladi. Shunga asosan , bir erkinlik darajasiga tugri keladigan energiya ni xisoblaymiz. (1) ifodaga kura , uchta erkinlik darajasiga energiya tugri keladi. Bitta erkinlik darajasiga esa (27) Gazning erkinlik darajasini 1 desak, u xolda molekulaga urtacha
46 (28) energiya tugri keladi. ichki energiyasi xosil buladi. Agar ni Avagadro soni ga kupaytirsak, 1 mol gazning ichki energiyasini topamiz, ya’ni (29) . Bundan korinadiki, ideal gazning ichki energisi fakat absolyut temperaturaga boglik ekan . Real gazning tula ichki energiyasi esa molekulalarning xarakat kinetik energiyasi va potensial energiyalar yigindisiga tengdir. Nazorat savollari: Modda tuzilishixakida gapiring. Moddani suyuk , gaz va kattik xolatlarini tushuntiring . molekulyar - kinetik nazariyasining asosiy tenglamasini fizik ma’nosini ayting? Issiyolik mikdorini ichki energiyasini tushuntiring . molekulaning erkinlik darajasi nima? Adabiyotlar. 1.R.I. Grabovskiy."Fizika kursi" . Toshkent , 1993. 2.Sh.Kamolov "Umumiy fizika kursi" ,1994. Z.A. Kosimov va boshkalar."Fizika kursi" ,1994y. 12-ma’ruza Reja: Gazlarning issiklik sigimi . Unevarsal gaz doiymisining fizik ma’nosi.Maksvellning tezliklar taksimot konuni. Molekulalar erkin chopish yulining uzunligi. Tayanch ibora: Issiklik sigimi. Absalyut temperatura. Gaz doimiysi Kvadratik tezlik. Yul uzunligi. Gazlarning issiklik sigimi. Jism masasining temperaturasini S oshirish uchun kerak bulgan issiklik mikdoriga issiklik sigimi deyiladi. Moddaning birlik massaga teng mikdorining temperaturasini S ga kutarish uchun kerak bulgan issiklik mikdoriga solishtirma issiklik sigimi deyiladi.Undan tashkari molyar issiklik sigimi tushunchasi mavjud. 1 mol modda teperaturasini ga kutarish uchun kerak bulgan issiklik mikdoriga shu moddaning molyar issiklik sigimi deyiladi.Molyar issiklik sigim S bilan solishtirma issiklik sigimi s orasidagi munosobat (30) kurinishda buladi. Bu yerda
modda mlyar ogirligi . Gazning uzgarmas xajm da kizdirishi „ bosim uzgarmas xolda kizdirishdan fark kiladi.Gazni uzgarmas xajmda kizdirsak , tashki kuchlarning ishi O ga teng buladi va berilayotgan issiklik gazning ichki energiyasini uzgartirishga sarf buladi. U vaktda gazning molyar issiklik sigimi S desak , u gazni uzgarmas xajmda temperatura S ga kutarish uchun kerak bulgan issiklik miqdoriga teng. S ga kutarilgandagi ichki energiyasining uzgarishi desak,
Demak . Sh) ekan. (1) t§nglikdan foydalanib gazning uzgarmas xajmdagi solishtirma issiklik sigimi Su ni topamiz. 31a). (31) dan kurinadiki, xajm uzgarmas bulgandagi molyar issiklik sigimi gaz molekulasining erkinlik darajasi va gaz uneversal doiymisi orkali ifodalanar ekan. K ning ulchov birligida ish va energiyaning ulchov birliklari movjud.Ma’lumki 47 issiklik mikdori birligi kolopiyadir. Bu birlik energiyaning xam, ishning xam ulchov birligi sifatida kullanilishi mumkin. Chunki energiyaning saklanish konuniga kura , energiyaning ma’lum mikdori ishning ma’lum mikdoriga ekvivalentir. Bu esa energiyaning birligi ish birligi bilan munosobatda ekanligini kursatadi, ya’ni 1 kal = 4,187 J . Bunga energiyaning ish ekvivalenti deyiladi. U vaktda K uchun
U vaktda S ning ulchov birligini xam kal/k Mol. larda keltiramiz .Endi konkret molekula uchun 1 nimaga teng ekanligini karash koldi. Ammo bundan ilgari uzgarmas bosimda gazning kizdirilishini karaymiz. Agar uzgarmas bosimda gazni kizdirsak , u kengayadi va tashkaridan berilgan energiya xisobiga uning ichki energiyasi oshadi va shu bilan bir vaktda tashki kuchlarga karshi A ish bajariladi. Uzgarmas bosim R da 1 mol gazning 1 ° S kizdirilishi tufayli kancha A ish bjarilsa , uzgarmas xajmdagi issiklik sigimida shunchagacha ortik buladi. (32) (33)
Xisoblashlar natijasida A=K ekanligini topish mumkin ,u xolda (32) kurinishga keladi. Bunga (31) ni keltirib kuysak (34) ekanligin kuramiz. Solishtirma va molyar issiklik sigimlar orasidagi (30) munosobatdan (ZZa) va I (34a) ekanligini topamiz.Ularning uzaro nisbatini olsak (35) deb belgilaymiz. Bu nisbat erkinlik darajasigina boglikdir. Uning kiymati xar xil atomli gazlar uchun xar xildir. Masalan 1=3 (bir atomli) uchun
;Bu shar shaklidagi aylana olmaydigan molekula uchun . unday gazlarga va boshkalar misol buladi. Agar molekula 2 atomdan iborat bulib, ular 2 atom markazidan utuvchi uk atrofida aylana olmaydi deb xisoblanadi. U vaktda
ga teng
deb olinadi. U xolda
U xolda; Buva larga tugri keladi.Uch va undan yukori atomli gazlar uchun deb olinadi va ; ; U xolda . Bular _ etil spirti (xlor) molekulasiga tugri keladi. Issiklik sigimining bu nazariyasi klassik fizika nazariyasidir . Tajribalar esa issiklik sigimlari temperturaga boglik ekanligini kursatadi. Barcha moddalarning issiklik sigimlari past temperturalarda yukori temperaturalardagidan ancha past buladi.
Klassik nazariya buyicha xar
kanday erkinlik darajasiga tegishli. energiya uzluksiz uzgaradi. Kvant nazariyasiga kura molekulalarning aylanma va tebranma xarakatlari sakrab uzgaradi. Klassik nazariya buyicha issiklik sigimi kvant nazariyasi buyicha topilgan issiklik sigimidan ancha kam buladi. 48 Maksvellning tezliklar taskimoti konuni. Yukorida biz molekulyar bir xil tezlikka ega deb karagan edik. Xakikatda esa moleklyar xar - xil tezliklar bilan xarakatlanadi. Molekulyar tartibsiz xarakat kilganligi uchun anik tezlik bilan xarakatlanuvchi molekulalar sonini xisoblab bulmaydi . Ammo tezliklari ma’lum va oralikda bulgan molekulalar sonini aniklash mumkin . Bunday masala tezliklar sonini aniklash mumkin. Bunday masala tezliklar taksimoti konuni deyiladi va uni Maksvell topgan. Maksvell extimoliyati nazariyasidan foydalanib tezlikdan Di+i tezlikgacha bulgan intervaldagi molekulalar soni Ap ni xisoblab topdi. Maksvell konuniga kura tezliklari va intervalda yotgan molekulalar soni ni
kuyidagicha topiladi: (36)
p-gazdagi tekshirilayotgan molekulalar soni. Xisoblashlarga kura , eng kup extimolli se tezlik kuyidagiga teng(37) Bu yerda K=kp va s=tp bulgani uchun (37) ni ^ (37a) kurinishda yozish mumkin. Maksvell nazariyasining tugriligi xakida kuyidagi misolni keltiramiz. da molekulalarini eng katta extimolli tezligi
Bu jadvaldan kurinadiki moolekulalardan 59% ning tezliklari ZOOm/s bilan 700m/s orasidagi soxada, eng katta extimolli tezlikni uz ichiga oluvchi soxaga tugri keladi. Maksvell nazariyasiga kura , urtacha arifmetik tezlikni topish mumkin.(38) Shunday kilib , uchta_______ 1. Eng katta extimolli tezlik 2. Urtacha arifmetik tezlik 3.
kvadratik tezlik
ekanligini 49 kuramiz. Molekulalar erkin yulining uzunligi. Ma’lumki, gazni tashkil kiluvchi molekulalar uzluksiz va tartibsiz xarakatlanib turishadi. Ular xarakatlari prosessida bir-biri bilan tuknashib turadilar. Ular tuknashishilar orasida ma’lum masofani bosib utadila Bu masofaga molekulaning ersin chopish yuli masofasi deyiladi. uni kun agi muloxazalar bilan xisoblaymiz. Ma’lum, g radiusga ega bul1 n shar shakg agi molekula i tezlik bilan xarakat kilayotgan bulsin. U tuknashishlar payti uz yunalishini uzgartirmay xarakat kilayapti deb faraz kilamiz va b pka molekulalar xarakatsiz deb karaymiz. U vaktda molekula markazlari masofada yotgan molekulalar bilan tuknashadi. Vakt birlig ichida radiusi va uzushshgi 1 ga teng bulgan silendir ichida o tezlik bilan xarakatlanayotgan molekula markazlari shu
silendir ichida
yotgan dona molekula bilan tuknashadi. Silendir ichidagi molekulalar soni kuyidagiga teng buladi: po- birlik xajmdagi molekulalar soni. Bu formulaga va AA ni urtacha tezlik deb xisoblaymiz. Vakt birligi ichida urtacha tuknashishlar sonini olamiz. (39) Xisoblashlar bu ifodaga tuzatma kiritishni kursatadi. U vaktda (39) (40) kurinishga keladi. Bu formula yordamida va ekanligini xisobga olsak topamiz. Demak molekula 1 sek . da shuncha marta tuknashar ekan. Molekulaning vakt birligi ichida bosib utgan yulini vakt birligidagi tuknashishlar soniga bulsak, molekula erkin yuli ni topamiz, ya’ni (41) Bunga (40) ni keltirib kuysak , (42) ni olamiz. Molekula diametri desak, (42a) Bu keyingi ikki keyingi formuladan kurinadiki, molekulalar erkin yuli molekulalarning xajm birligidagi soni ga teskari proporsional ekan, ya’ni (43) Bunga kura, temperatura uzgarmas bulganda , molekulaning erkin yuli bosimga teskari proporsional ekan. Yukorida biz molekulalar sharlardan iborat deb karadik. Ammo aslida real gaz molekulalari muntazam sharlardan iborat emas va ularning tuknashishlari elastik sharlar urilishi singari bulmaydi. chunki molekula atom yadrosi va atrofida aylanma xarakat kiluvchi elektrondan iborat murakkab sistemadir. Bunday sistemalar uzaro tuknashganda ta’sir kuchlarining xarakteri murakkabdir. (4) va (4a) dagi : -molekulaning effektiv jismi va - effektiv
50 diametri deyiladi. kupchilik molekulalar uchun erkin yuli va effektiv diametri xisoblab chikilgan. Nazorat savollari: Gazlarning issiklik sigimi formulasini yozing va moxiyatini tushuntiring. Uneversal gaz doiymisining fizik ma’nosi nima? Urtacha kvadratik tezlik kanday formula yordamida ifodalanadi. Molekulani erkin chopish yulining uzunligi kanday fizik kattaliklarga boglik? Adabiyotlar. 1. S.E.Frish, A.V. Timurova "Umumiy fizika kursi " 1-kism 1957Y. 2. X. Ikromov "Umumiy fizika kursi" , 1989Y. 3. A.Savelyev "Kurs obgsey fiziki" , 1989Y. 4. A.Kosimov va boshk.Fizika kursi, 1994y. 13 ma’ruza. Reja: Gazlarda kuchish xodisalari. Gazlarda ichki ishkalanish va issiklik utkazuvchanlik. Real gazlar . Vander-Vals tenglamasi. Real gazning ichki energiyasi. Joul-Tomson effekti. Tayanch ibora: Utkazuvchanlik.Kuchish. Ishkalanish. Yopishkoklik. Diffuziya. Real. Gazlarda kuchish xodisalari. Tartibsiz xarakatlanayotgan molekulalar gazlarning muttasil aralashib ketishiga sabab buladi. Bunda ikki xil gaz bir-birining ichiga kirib ketadi. Bunga diffuziya xodisasi gazlarda sodir buladigan ichki ishkalanish va issiklik utkazuvchanlik xodisalar molekulalarning xarakati bilan boglik ravishda yuzaga keladi. Bu xodisalarga kuchish xodisalari deyiladi. Tekshirishlarning kursatishicha biror yuzadan biror A1 vakt davomida utgan gazning massasi kuyidagiga teng buladi. (48). Bu yerda - diffuziya koeffisiyenti deyiladi. kattalikka zichlik gradiyenti deyiladi..(-) massaning zichlik kam tomonga siljishini kursatadi. Yukoridagi formula diffuziya xodisasini makroskopik jixatidan ifodalaydi. Makroskopik jixatdan esa biror yuzadan vakt davomida utgan gazning massasi (49) formula orkali xisoblanadi. Bundan kurinadiki , kuchaygan gaz massasi zichlik gradiyentiga ,yuzaga vavaktga tugri proporsionaldir. Agar (50) desak, u xolda (48) va (49) formulalar mos tushadi.(50) ga kura , gazlarda diffuziya xodisasi molekulaning urtacha tezligi va urtacha tulkin uzunligi bilan aniklanar ekan. Agar gaz uzgarmas xajmda kizdirilsa , diffuziya koeffisiyenti buladi. Yukorida kursatilganidek , R ga teskari proporsional bulganligi uchun
ekanligi kelib chikadi. B) Gazlarda ichki ishkalanish va issiyolik otkazuvchanlik. Suyukliklarda yopishkoklik koeffisiyenti mavjud bulganidek, gazlarda xam ichki ishkalanish kuchlari mavjud. Bu ichki ishkalanish kuchlari bir katlamning ikkinchi katlamga nisbatan tezrok xarakat kilishidan kelib chikadi. Bu kuchlar gaz katlamlariga urinma buylab yunalgan boladi. Gazlardagi ichki ishkalanish kuchlari suyukliklarnikidan ancha kam buladi. Gaz katlamining tezligini deb belgilasak , suyukliklarnikiga oxshash ichki ishkalanish kuchi
51 (51) buladi. Bu yerda -ichki ishkalanish koeffisiyenti. - tezlik gradiyenti , kuch ta’sir etayotgan yuza. Gazlarning molekulyar kinetik nazariyasiga kura, oyoayotgan gazda molekulaning tezligdan tashkari katlam tezligi bam mavjud. U vayotda sekinrok xarakatlanuvchi yoatlamning tezrok xarakatlanudchi katlamga ta’sir kuchi (
(52). (51) va (52) ni bir-bioiga takkoslab (53) ekanligini topamiz.
Demak molekulyar kinetik
nazariyasi ichki
ishkalanish koeffisiyenti g| gazlarning zichligi, molekulalarning urtacha tezligi va erkin chopish masofasi orkali ifodalanar ekan. Ammo gazning ichki ishkalanish koeffisiyenti g) gazning bosimiga boglik emas. Gazlarda issiklik utkazuvchanlik makroskopik nuktai-nazaridan issiklik miqdorining issik katlamdan sovuk kismga okib utadi. U vaktda utgan issiklik miqdorining (54).
Bu yerda x - koeffisent issiklik utkazuvchaligi koeffisenti deyiladi.(-) issiklikning temperatura past tomonga ogishini kursatadi. Gazlarda issiklik kuchishi turli temperaturalarda ularning turli uchastkalarida zichlik xar xil bulishidan kelib chikadi.Molekulyar kinetik nazariya buyicha issiklik mikdorining kuchirilishi molekulyar tartibsiz xarakati kinetik energisining ma’lum mikdorini yuza orkali kuchirishdir. Issiklik utkazuvchanlik koeffisenti (55) formula orkali ifodalanadi. Bu yerda
uzgarmas xajmdagi gazning solishtirma sigimi. Issiklik utkazuvchanlik koeffisenti xam bosimga boglik emas. Bu zichlikning bosimga tugri proporsionalligi va erkin chopish masofasi bosimga teskari proporsionalligidan kelib chikadi.
REAL GAZLAR.VAN-DER-VALS TENGLAMASI. Ma’lumki, molekulyar kinetik nazariya gaz molekulalarini elastik shartlardan iborat bulib, ular tartibsiz xarakat kilib turadilar deb targibot kiladilar. Molekulalar orasidagi kuchlar fakat ular tuknashganda sodir buladi va bu kuchlar itarish kuchlaridan iborat. Mlekulalarning ulchamlari esa ular orasidagi masofaga karaganda xisobga olmaydigan darajada kichik. Bu modelga buysunuvchi gazlar ideal gazlar deb ataladi.Bu gazlar Boyl-Mariot va Gey-Lyussak konunlariga tulik buysinadi. ch Ammo yukorida kursatilib utilganidek, real gazlar yukori bosimlarda Boyl- Mariot konunlariga tulik buysinmaydi. Molekulani sharlar deb xisoblar ekanmiz, ularning radiuslari sm ga teng bulsa, xar bir molekula egallagan xajm ga tugri keladi. Normal sharoitda 1 sm gazda
ta molekula bor bulsa, ular egallagan xususiy xajm
52 molekulalarning xususiy xajmidan marta katta ekan. Bosimni ayirib 5000 atm. Ga yetkazganda 1 sm3 xajm sm3 gacha kamayadi, ya’ni molekulalar xususiy
xajmlari gaz xajminini yarmiga tugri keladi. Bunday sharoitda Boyl-Mariot gonunini kullab bulmaydi, chunki bu konun bajarilmay koladi. Bunga sabab, molekulalarning uz xususiy ulchamiga ega bulishi va molekulalar uzaro tuknashganda elastik sharlar urshtishiga karaganda murakkab prosesslar yuzaga kelishadir. Golland fizigi Van-der -Vals ana shu ikki sababni xisobga olib real gazlar uchun xolat tenglamasini chikarishga urindi. U molekulaning uz xususiy xajmini nazarga olib ideal gaz xolat tenglamasidagi ni bilan almashtirdi. Endi bu xajm molekulalarning bemalol xarakat kilib yuruvchi xajmidir. Ideal gaz xolat tenglamasi (56) edi. U vaktda real gaz uchun (57) deb yoziladi. (57) dagi gaz xajmini kadar sikkanda
buladi, ya’ni molekulalar erkin xarakat kilishi mumkin bulgan xajmga intiladi. Bu vaktda gazning sikiluvchanligi juda kichik bulib koladi. Bundan tashkari molekulalar bir-birdan ma’lum uzoklida turib, ular orasida nafakat tortishish kuchlari mavjud, balki ular uzaro ma’lum masofada itarishish kuchlariga ega ekan. Itarishish kuchlari molekulalar bir-biriga juda yakin kelganda juda oshib ketadi. Molekulalar orasidagi trotishish kuchlari idish devoriga yakin molekulalar tortishish kuchlaridan r bosimga kamrok ta’sir etganidek buladi. U vaktda (2) tenglamadagi tashki bosim R bosim bilan
almashadi va (58) kurinishga keladi.Bu yerdagi ga ichki bosim
deb ataladi. Gaz ichidagi molekulani boshka molekulalar butunlay urab olgan. Idish devoriga yakin joydagi molekulaga esa fakat gazning ichki tomondan joylashgan molekular ta’sir kiladi, ya’ni masofada joylashgan av katlamdagi molekulalar ta’sir etadi. Bu molekulalar soni birlik xajmdagi molekulalar soni Po ga proporsionaldir. Undan tashkari devorga borib urilib orkaga kaytayotganda molekulalar idish devoriga uriladi. Ma’lumki, U vaktda Bu yerdagi desak U xolda (59) Buni (58) ga keltirib kuysak (60) Bunga real gazlar uchun Van-der- Vals
tenglamasi deyiladi a va v kattaliklarga Van-der -Vals tuzatmalari deyiladi. Ular real gazlar uchun ancha yaxshi natija beradigan tuzatmalardir. Bu (60) tenglama Medeleyev-Klayperon tenglamasining kamchiliklarini yakkol kursatadi. Ammo (60) tenglama xam kamchiliklarga ega, bosim 1000 atm. va undan yukori bulganda bu tenglama bergan natijadan sezilarli chetlanishlar kuzatila. (60) tenglama bir mol gaz uchun chikarilgan. Uni gazning istalgan massasi uchun xam chikarish mumkin, ya’ni desak, undan = Buni (60) ga kuysak
(61) deb yozish mumkin.
53 REAL GAZNING IChKI ENERGIYaSI .JOUL-TOMSON EFFEKTI. Ma’lumki ideal gazning ichki energiyasi molekulalarning kinetik energiyasidan iborat edi, ya’ni Bu energiya fakat gazning temperaturasiga boglikdir. 1 mol gazning ichki eyenrgiyasi esa edi. Bunda -uzgarmas xajmdagi issiklik sigimi. Yukorida molekulalar orasida itarish va tortishish kuchlari mavjudligini kurdik.Bu molekulalarning kinetik energiyasidan tashkari, yana potensial energiyasi xam borligini kursatadi. U vaktda real gazning ichki energiyasi kinetik va potensial energiyalari yigindisiga teng buladi, ya’ni (62). Agar gazga tashkaridan energiya berilmasa ,u xolda gazning xajmi uzgarganda xam gazning ichki energiyasi uzgarmay koladi. Shuning uchun (63) ga ega bulamiz. Bu yerda gazning potensial energisi uzgarsa, kinetik energiyasi xam uzgarishi kerak. Real gazda uzgarmas xajmdagi issiklik sigimi molekulalar xarakatining kinetik energiyasidan iborat, ya’ni. U xolda (2) tenglikdan (64).
Bundan real gaz xajmi uzgarayotgan paytda, agar energiya almashinilmasa, uning temperaturasi uzgaradi degan xulosa chikadi. Bu xodisani 1-chi bulib Joul -Tomson tekshirgan. Ular ikkita A va V idishlar olingan va ularning nay bilan tutashgan joyiga R govak tikin joylashtirishgan .Tikinning xar ikkala tomoniga sezgir termometrlar urnatishgan. Idishlardagi gazlarning bosimlari va lar uzgarmas bulib turgan gaz bosimi kichik bulgan idishga tikin orkali utadi, bu vaktda tikinning gaz kengayotgan tomondagi temperatura kupchilik gazlar uchun biroz pastrok bulgan. Gazning xajmi kengayganda temperatura uzgarishiga Joul -Tomson effekti deyiladi. Ideal gazlarda bu xodisa yuk. Ba’zan gaz kengayganda kizishi xam mumkin. Masalan N2 uchun. Agar kengayganda gaz sovusa, Joul-Tomson musbat effekti, kizisa Joul- Tomson manfiy effekti deyiladi. Joul-Tomson effekti Van-der -Vals tenglamasidagi a va v tuzatmalarga boglikdir. Agar molekulalarning xususiy xajmi bulgan v kuprok rol uynasa, Joul-Tomson manfiy effekti xosil buladi. Agar a ning roli kattarok bulsa, Joul-Tomson effekti musbat buladi, ya’ni gaz sovuydi. NaZORYaT SavOllasi. I azlarda kuchish xodisalari (ichki ishkalanish) kanday sodir buladi? Yopishkoklik temperturaga kanday boglangan? Real gazlar kanday shartlarga buysunishi kerak? Van-der -Vals tenglamasini yozing. Joul - Tomson effektini fizik ma’nosi nima? Adabiyotlar. 1. G. Abdullayev va boshkalar. Fizika ,1989y. 2. R. I. Grabovskiy. Fizika kursi , Toshkent, 1973y. 3. Sh. Kamolov. Umumiy fizika kursi, 1994Y. 14 ma’ruza. Reja: Termodinamika asoslari. Muvozanat xolatlari. Termodinamika nin T bosh konuni. Aylanma jarayonlar. Tayanch ibora: Termodinamika. Makroskopik. Muvozanat. Sistema. Energiya. Ish. Davriy. Termodinamika asoslari.Muvozanat xolatlar. Utgan darslarda biz moddalarning kup xossalari, jumladan diffuziya xodisasi, 54 ichki ishkalanish va issiklik utkazuvchanlik va boshka xossalar moddalarning molekulyar kinetik nazariyasi buyicha tushuntirgan edik. Bunda gazning asosiy parametrlari atom va molekulyar prosesslarning urtacha kiymati bilan baxolangan edi. Bundan
tashkari, molekulalar xarakatining tartibsizligi muayyan konuniyatlarga olib keladi. Bu konuniyatlardan biri, masalan Maksvelning tezliklar taksimoti buyicha eng kup extimolli tezliklar borligini kuramiz. Moddadarning muvozanat xolatida ayrim molekulalar xarakati kinetik energiyasi turlicha buladi. Ammo bir erkinlik darajasiga tugri keluvchi energiya kiymati esa anikdir, energiyani bu kiymati temperatura bilan ifodalanadi. Bundan shu narsani xulosa kilish mumkinki, moddaning kup xossalarini molekulyar kinetik nazariyani kullamay xam urganish mumkin ekan. Buning uchun modda xolatini belgilaydigan makroskopik kattalikdan xam foydalanish mumkin ekan. Shunday kattaliklardan biri oayabatura va bosimdir. Garchi bosim va temperatura molekulalar xarakatiga boglik kattaliklar bulsada bu yerda ayrim molekula tugrisida gapirish ma’nosizdir. Ular makroskopik kattalik bulib ayrim elementar prosesslarning urtacha kiymatidan iboratdir. Fizikada jismlarning kop xossalari issiklik xarakati bilan boalab tushuntirish mumkin. Bunda albatta tekshirilayotgan sistema muayyan sharoitda masalan dastlab muvozanat xolatda bulishi kerak. muvozanat xolat deb shunday xolatga aytiladiki, sistemaning xolatini belgilovchi makroskopik kattaliklar ozgarmas buladi. Demak muvozanat xolatlarda modda xossalarining issiklik xarakati bilan tushuntiruvchi fizikaning bulimiga termodinamika deb ataladi. Agar tekshirilayotgan moddaning biror kichik kismida makroskopik kattalikning ortacha yoiymatidan chetlanish bulsa, shu kismiga fluktuasiya deb ataladi. Fluktuasiyalar xar kanday termodinamik muvozanat xollarda bulishi mumkin. Demak termodnamik muvozanat bu ideal tushunchadir. Ikkinchidan termodinamik muvozanat deganda, sistemadagi zarrachalar soni juda kup bulgandagina gap yuritish mumkin. Termodinamikaning asosida yotuvchi konunlar termodinamikaning bosh konunlari deyiladi. Bu konunlar tabiatida olingan natijalarni umumlashtirish tufayli yuzaga kelgandir. Termodinamik muvozanat xolatlar kaytar va kaytmas bulishi mumkin. Agar sistema muvozanat xolatdan chikarilsa, u vakt utishi bilan muvozanat xolatiga kaytish mumkin. Bunday prosessga kaytar prosesslar deyiladi. Muvozanat xolatga utish prosesss relaksasiya deyiladi. Utish uchun ketgan vaktga relaksasiya vakti deyiladi. Muvozanat xolatidan chikarilgan xolat muvozanat xolatiga kaytmasa unga kaytmas prosess deyiladi. Xar kanday jismni jumladan gazni xamni biror usul bilan yoki kizdirish yoki sovutish mumkin. Bu usullar issiklik utkazish bilan, nurlanish yuli bilan yoki jismlarni bi-biriga ishkash natijasida kizitish mumkin. Bunda albatta jism temperaturasi uzgaradi. Issiklik biror jismga utsa, ma’lum ma’noda ish bajariladi. Demak issiklik bilan ish bir narsa ekan. Ma’lumki, jismlarning ish bajarish kobilyatiga energiya deyiladi. bundan issiklik energiyasi bilan ish bir xil narsa ekanligi kelib chikadi. 55 Shuning uchun issiklik energiyasi va ishning ulchov birliklari bir xil.Ishning ulchov birligi SI da 1 Joul dir.Jismga berilgan issiklik mikdori (65)
formula bilan ifodalanadi. Issiklik mikdorining ulchov biroligi kilib 1 g suvni kutarish uchun kerak bulgan issiklik mikdori kabul kilingan.Unga kalloriya deb ataladi. Issiklik energiyasiva ish urtasida ma’lum ekvevalentlik mavjud,ya’ni 1 kal=4.187 ga.Bunga energiyaning ish ekvevalenti deyiladi. TERMODINAMIKANING I BOSh KONUNI. Ma’lumki, sistemaning energiyasi uzgarishi ichki ishkalanish kuchlarining va tashki kuchlarning bajargan ishiga boglik edi. Agar sistemaning xolati bir necha parametri: R,T va V bilan aniklansa ularning bittasini uzgarishi bilan tashki ish bajarilishi kerak. Masalan, gazning temperaturasi uzgarsa u vaktda sistema xolati uzgaradi, ya’ni tashki kuchlarga karshi ma’lum dA ish bajariladi. Bunday ish gazni tashki kuch ta’sirida sikkanda kizishi tufayli va gaz kengayganda sovushi tufayli bajariladi. Bu vaktda sistema bir xlatidan ikkinchi xolatiga utadi. Va bu utish vaktida ma’lum ish bajariladi. Bu vaktda sitema xolatining uzgarishini mexanik va issklik energiyalarining saklanish konunini kullab xisobga olish mumkin. Bu konunga kura, agar jismga issiklik ‘tlaglgtl stgchg £logm-;gttg*o &\£g\tjttg’tu tjg*g*tjtgtttttg l*txtggsh/lg\tj Yaomloptdttgoo txttt ^txpoi g»t;g/-*t^M1*a ^P^r! IL^I ^Ch^/*±.L^S1, ^^^PLKLP G^ShUShL 1\1 G11XD»^]- »*1, \^S1LL.SA]-/1"1L 1 S1P PSh \}G1LS1P ^1G1^1Ch^ta ichki energiyasi uzgarishining yigindisiga teng, ya’ni (66). Ma’lumki gaz kengayganda ish bajariladi.(bb) ga termodi- namikaning I chi bosh konuni deyiladi. Undan yoki makroskopik uzgarish bulayotgan bulsa, ga teng buladi. Bunday utish vktida bajarilgan ish yulning shakliga boglikdir. Sistema ichki energiyasining uzgarishi esa boshlangich va oxirgi xolatlarga boglik buladi. U vaktda deb yozish mumkin. bu ichki energiyaning xolat funksiyasidir deb yuritiladi.Termodinamikaning I bosh konunini idial gazga kullasak, kuyidagilarni olamiz: 1 mol gaz dan
gacha izoteomik kengaysa , u vaktda bajarilgan ish (67).
2. Adiabatik kengayishda temperatura dan
gacha pasaysa, u vaktda bajargan ish Bu yerdauzgarmas bosimdagi issiklik sigimini uzgarmas xajmdagi issiklik sikimiga nisbati. Termodinamikaning bosh konunidan kelib chikadigan xulosa shundan iboratki, tashkaridan energiya olmay yoki ichkaridan energiya sarflamay ishlaydigan abadiy dvigatel yasash mumkin emas ekan. Bunday mashinaga termodinamikada "Perpetium mobili" deb ataladi. AYLANMA PROSESSLAR. Sitemaning xolatini aniklaydigan kattaliklar parametrlar deyiladi. sitemaning kay darjada murakkabligi anashu pariyetrlar soniga boglik buladi. Sitemaning
56 murakkablik darajasini aniklash uchun faza tushunchasi kiritiladi. Faza deganda fizik jixatdan bir jinsli jismga tushiniladi. Masalan, suv va uning ustidagi tuyingan suv bugi. Bunda suv bir faza , tuyingan bug esa ikkinchi xil fazadir. Bu fazalar uz tabiatiga kura , kaytuvchi va kaytmas prosesslar bulishi mumkin. Xar kanday muvozanatda prosess kaytuvchan buladi. Muvozanatsiz prosess esa xar doim kaytmasdir. Biror xajmga , R bosimga va T temperaturaga ega bulgan sistema xolatini uzgarishini karaymiz (rasm). Gaz S^ xolatdan Sg xolatgacha uzgarmas bosimda kengaysa , (68) ish bajaradi. Agar kengayish prosessida bosim uzgaruvchan bulsa, buladi. Kengayish prosessi egri chizikli buylab bulsin. Keyin gazni siksak, uning sikilishi buyicha amalga oshiriladi. Bu sikilishni boshkacha yul bilan xam masalan pastrokdan utuvchi egri chizigi buylab xam olib borish mumkin. Fakat buning uchun modda kengayayotgavn paytdagi temperatura emas, balki temperturada kisish kerak buladi. Xajm kengayish koeffisiyenti musbat bulgan moddalar uchun bulishi kerak . Bu uzgarmas xajm bulgan xolda katta
bosim va
yukori temperaturada
xosil kilinadi. yopik egri chizik bilan chegaralangan sirt aylanma prosess yoki sikl deyiladi . Umuman , sistema katopr xolatlardan utib , uzining dastlabki xolatiga kaytib kelsa, unga aylanma prosess deb aytiladi. Aylanma prosessda buladi. U xolda termodinamikaning bosh konuni (69) kurinishni oladi. Aylanma siklda bajarilgan ish kuyidagicha xisoblanadi . kengayish vaktida bajarilgan ish A^ shakl yuzasiga teng bulib . Siilish paytidagi bajarilgan ish esa shakl
yuzasiga tengdir, u . Umumiy ish buladi ya’ni va
1 shakllar ayirmasiga teng.U yuza shtrixlangan yuza , bulib musbatdir. Moddaning xolatidagi ichki energiyasini xolatidagi ichki energiyasini esa bulsin.
kengayganda < issiklik mikdori va kismida 57 deymiz. Sistema kengayganda va sikilganda - issiklik mikdori oladi. U termodinamikaning I bosh
konuniga kura
, Bularni
kushsak (70) ni olamiz. Demak simtema mikdor xisobiga tashki kuchlarga karshi A ish bajargan . Bu siklga tugri sikl deyiladi. sistemaga esa issiklik mashinasi deb ataladi. Bu yerda sikilish paytida , berilgan issiklik mikdorining xammasi tula ishga aylanmaydi, balki bir kismi, yana tashkariga kaytib beriladi. Shuning uchun sistemaning S)] issiklik mikdori beruvchi isitgich va sistemalar issiklik mikdori oluvchi sovuk jism, ya’ni sovutkich xosil buladi. Energiyaning saklanish konuniga kura, tashkaridan olingan va tashkariga kaytib berilgan issiklik mikdori xisobiga A ish bajariladi. U vaktda (70) ga kura , berilgan issiklik mikdorini kancha kismi ishga aylanganligini bilish uchun(71) -FIK deyiladi. (71) dan (72).
Nazorat savollari: Termodinamikaning muvozanat xolatni tushuntiring? Kaytar va kaytmas jarayonlar nima? Termodinamikaning konunini tushuntiring. Ichki energiyaga ta’rif bering? Nima sababdan ichki energiya kamayish xisobiga ish bajaradi? Adabiyotlar. 1. A.Kosimov va boshkalar. Fizika kursi, 1994Y. 2. G. Abdullayev va boshkalar. Fizika , 1989y. 3. S. E. Frish, A. V. Timoreva . Umumiy fizika kursi, I kism 1957Y. 4. Sh. Kamolov . Umumiy fizika kursi,1994y. 15 ma’ruza. Reja: Gaz xajmining uzgarishida bajarilgan ish. Adiabatik jarayon. Adiabata tenglamasi. Termodinamikaning II bosh konuni. Karno sikli. Issiklik dvigatellarining FIK. Entropiya. Tayanch ibora:Xajm. Adiabata. Sikl. Isitkich. Sovutgich. Ishchi jism. Foydali ish. Entropiya. Real. Adiabatik prosesslar . Adiabata tenglamasi. Atrofdagi jismlar bilan sistema orasida issiklik almashinishi yuz bermasa, unga sistema xolatining adiabatik uzgarishi deyiladi. Bu prosess sistema atrofida issiklik energiyasi olmaydi va uzidan xam tashkariga energiya chikarmaydi. Bu prosess uchun buladi. U vaktda adiabatik sistema uchun energiyaning saklanish konuni (73) kurinishda buladi. Bu yerda AA>0 bulsa sistema ichki energiyasi kamayadi, bulsa ichki energiyasi kupayadi. Adiabatik kengayishda ideal gaz tamonidan kuyidagi (74) ish bajariladi. Bunda R gaz bosimi , AU-gaz xajmini uzgarishi. Ma’lumki, 1 mol gazning ichki energiyasi bu yerda K- Bolsman doiymisi -Avagadro soni, K-gazning universal doiymisi. Gazning uzgarmas 58 xajmdagi molyar issiklik sigimi edi. U xolda yukoridagi tenglama kurinishda bulada. Bunga asosan, gaz ichki energiyasining uzgarishi (75) buladi. (74) va (75) ning kiymatini (73) ga kuysak (76) . Bundan kuyidagi muxim xulosalar kelib chikadi. Agar gaz kengaysa, ya’ni bulsa, gaz sovuydi. Bunda buladi. Agar adiabatik sikilsa, ya’ni bulsa gaz kizib ga ega buladi. Demak gaz xajmi uzgarishi natijasida uning temperturasi uzgarar ekan. Misol uchun V] xajmga ega bulgan gazning temperaturasi bulsin, u xolda gaz xajmi adiabatik uzgartirilsa, temperaturasi bulib koladi. U vaktda (77) tenglama urinli buladi. Bu yerda .Gazning xar xil xolati uchun Mendeleyev - Klayperon tenglamasidan foydalanib Bu kiymatni (77) tenglikga kuysak (78) ni olamiz. Bu tenglama (77) tenglama bilan teng kuchli bulib, u gaz temperturasini uzgarishini xajmi uzgarishi boglab kursatadi. Gazning izotermik va adiabatik prosesslarni takkoslaymiz. Ma’lumki, gaz xajmining uzgarishi bilan uning temperturasi uzgarmasa unga izotermik prosess deyiladi. Bunda gaz kisilsa tempertura uzgarmasligi uchun undan issiklik olib turish kerak va aksincha gaz kengayganlda uning ichki energiyasi, binobarin temperturasi uzgarmas bulishi uchun muntazam ravishda issiklik berib turilishish kerak. Izotermik prosess yaxshi bajarilishi uchun issiklik almashinishi yaxshi bulishi lozim. Grafik jixatdan izotermik va adiabatik prosesslar kuyidagicha buladi (13 rasmga karang) Yukoridagilardan kuyidagi xulosalar kelib chikadi. 1. Izotermik prosess amalga oshishi uchun sistema bilan tashki jismini urtasiga yaxshi issiklik almashinuvi bulishi kerak . 2. Issiklik izolyasiyasi juda yaxshi bulgandagina gaz adiabatik kengayishi mumkin. Bunda gaz ichki energiyasi xisobiga ish bajaradi. Gaz kengayganda u sovuydi, sikilganda esa kiziydi. Izotermik prosess yuz berayotgan gaz Boyl-Mariott konuniga buy sunadi, ya’ni
59
Adiabatik prosessda esa gaz bu konunga buy sunmaydi. Buni 13 rasmda kursatilgan izoterma va adiabata chiziklaridan xam kurish mumkin. Adiabatik prosessda adiabata chiziki izotermaga nisbatan tikrok kutarilgandir. " (77) va (78) tenglamalardan foydalanib adiabata tenglamasi topamiz. Buning uchun ularning ung tomonlarini teng deb olib yoki bundan (79) og
bundan kurinadiki, gaz xajmi adiabatik kengayganda uning bosimi xajmining
darajasiga teskari proporsional uzgarar ekan.
(79) formuladan (79a) ekanligi kelib chikadi. Bunga Puasson formulasi deb ataladi. Puasson kursatkichi deb ataladi. Bu kursatkich ga kancha yakin bulsa u adiabatik prosess va 1 ga yakin bulsa izotermik prosessga shuncha yakin buladi. Bu narsa tula izoterma prosessga va tula adiabatik prosessga ega bula olmaslikdan kelib chikadi. Chunki ular ideal tushunchalardir. TERMODINAMIKANING II BOSh KONUNI. Aylanma prosessga doir ma’lumotlarni karaganimizda uning issiklik mashinasi sifatida ishlatilishini karagan edik. Ishlovchi modda olgan issiklik xisobiga ma’lum A ish bajaradi. Shu bilan birga issiklik mikdori sovutgichga berilishini kurgan edik. Jism tashkaridan olgan issiklik mikdorini fakat bir kismini ish bijirish uchun sarf kiladi. issiklik mikdori esa, sovutgichga beriladi. Berilgan issiklik mikdoriinng kay darajada kismi ishga aylanganligini bilish uchun FIK ni kiritgan edik. Bu yerdan kurinadiki =1 bulsa, issiklik mashinasi shuncha kup foydali buladi. Chunki bunday isitgichning va sovutgichning bulishini talab kilmasdi. Bunday dvigatell eng sovuk temperturalardan xam pastrok sovushi natijasida ishlashi mumkin edi. Bu dvigatell ikkinchi xil Perpetium mobili degan nom oldi. Ikkinchi xil Perpetium mobili energiyaning saklanish konuniga xilof bulmasada uni yasash ayon emas. Ammo tashkaridan berilgan issiklik mikdorini A=0 kabi ish bajaruvchi issiklik mashinasini xam yasash mumkin emas. Bunday prosessni birinchi bulib Sadi Karno tekshirgan. U idial gazni adiabatik kengayishda va izotermik uzgarishida isitgichdan oligan issiklik mikdori sovutgichda uzatilmasligi mumkin emas degan xulosa chikardi. Keyinchalik Klauzius va Tomson degan olimlar bu fikrni rivojlantirib kuyidagi prisipni yaratdilar. Birdan-bir natijasi manba’larning bittasidan olingan issiklik xisobiga ish xosil kilishdan iborat bulgan davriy prosess vujudga keltirib bulmaydi. Bunga termodinamikaning II bosh konuni deyiladi. Bundan kurinadiki ikkinchi xil Perpetium mobili yasash mumkin emas ekan. Termodinamikaning II bosh konuni fizikaning klassik konunlaridan biridir. Shuning uchun bu konunning ba’zi kaytar va kaytmas prosesslar yuz berayotgan xollar uchun kullash chegarasi vujudga keladi. Ma’lumki xamma prosessda molekulalarning mexanik xarakati ya’ni molekulalar kaytuvchan xarakatining natijasidir. Uning real prosesslarning kaytmas bulishi bilan kanday tushun-tirish
60 mumkin? Bitta olingan molekulaning xarakatini karasak u kaytuvchan prosessdir . Ammo moldekulalar tuplamining xarakati esa kaytmas prosessdir. Bunday mos bulmaslikning xodisalarning extimolligi nazariyaga kura tushuntirish mumkin. Kaytmas prosess shunday prosessdirki unga aks bulgan prosessning vujudga kelish extimolligi juda kichikdir. Bu konunga bajarilgan ish xisobiga xosil kilingan issiklik mikdorini boshka jismga berishda iborat bulgan xolga xam ta’luklidir. Molekulalarning issiklik berilib ish xosil kilamiz. Ammo ularni tartibsiz xarakati makroskopik jismning tartibli xarakatiga olib keladi. Bundan kelib chikadigan xulosa shuki ishning issiklikga aylantirish prosessi kaytmas prosessdir. Utgan asrda ba’zi odamlar koinotning issiklik ulimi degan gepoteza yaratdilar. Unga kura, koinot yopik sitemaga iborat bulib unga termodinamikaning II bosh konuni tadbik etsa, ma’lum vakt utganda jismlar orasidagi temperturalar farki yukoladi va koinotning xamma joyida tempertura bir xil bulib koladi va "issiklik ulimi " yuzaga keladi deyiladi. Bunday nazariya diniy - reaksion nazariya bulib ilmiy jixatdan asossizdir. Chunki bu konuni butun dunyoga birdan kullab bulmaydi. Demak II bosh konunini cheksiz katta vakt orliklarida umumlashtirish xatodir. Isitgichdan olinadigan butun issiklik mikdorini tula ishga aylantira oladigan mexanizm bulishi mumkin emas. Bu issiklik mikdorini bir kismi sovutgichga berilishi kerak.
KARNO SIKLI. Karno sikli xam aylanma prosesslarning bir kurinishidir. U asosan ikkita izotermik va ikkita adiabatik prosesslarning uzaro aylanish prosessidir. Karno sikli amalga oshishi uchun ishlovchi moddaga issiklik beruvchi isiitgich va issiklik oluvchi sovutgich bulishi shart. Isitgichning ishlovchi moddaga bergan issiklik 61 mikdorini , sovutgichning ishlovchi moddaga bergan issiklik mikdorini
bilan belgilaymiz. Ishlovchi moddalar kengayiyotganda bajarilgan ish nisbati ya’ni sikilish paytida bajarilgan ish manfiydir , ya’ni
Karno siklida ishlovchi modda kilib bosimni , temperturasi va
xajmi______________________________________________________________ ____
bulgan 1 mol ideal gazni olamiz. Uni dastlab iotermik ravishda kengaytiramiz Bunda gaz bosim va xajmga ega buladi . Ya’ni 1 xolatdan 2 xolatga utadi. Gaz kengayganda isitgichdan issiklik mikdori olib, ish bajaradi. Shundan sung gazni adiabatik kengaytiramiz. Gaz bosim va
xajmga ega bulib III xolatga utadi va natijada tempeturasi ga kamayadi. Gazni III xolati-dan boshlab
temperaturada izotermik
ravishda sikamiz. Sikilayotgan gaz bosim va xajmga ega bula turib sovutgichga issiklik mikdorin beradi va ish bajariladi. Oxirida xolatda bulgan gazning adiabatik ravishda sikamizki uning bosimi va xajmi ga yetsin xamda temperaturasi dastlabki
temperturagacha kutarilsin. Bu vakt sikl yopik sikldan iborat buladi. Buni isbotlash oson. Gaz xolatdan
xolatga utayotganda va xolatdan bir xolatga utayotganda adiabatik kengayadi va sikiladi. Adiabatik prosessga kura bu sikl uchun (83) va (84) leb yozish mumkin.. Bundan kurinadiki prosess aylanma prosessdan iborat. Ma’lumki aylanma prosesslar uchun (
(86)
Shunga asosan, Karno sikli uchun xam FIK ni xisoblash mumkin. 1 azning 1 xolatdan 2 xolatga izotermik kengayishi tufayli bajarilgan ish A^ kuyidagiga teng. III xolatdan xolatga izotermik sikilib utishida esa ; va
larning bu kiymatlarini (4) ga kuysak, Bu yerdan (85) ga kura (87) 62 ni olamiz. Bu yerdan -gazning 1-P xolatga utishida izotermik kengayishlarni temperturasi, izotermik sikilishda ya’ni xolatga utishdagi temperturasi. Kurinib turibdiki, Karno sikli ideal issiklik mashinasidan iborat bulib, uning FIK fakatgina istgichning temperaturasi va sovutgichning temperturasi ga
boglikdir. Agar sikl davomida bajarilgan ish 0 bulsa, sovutgich olgan issiklik mikdori (88) ga teng buladi. Karno siklida FIK bulsa ya’ni sovutgichning temperaturasi abs 0 ga yakin bulsa, maksimal kiymatga ega buladi.( =1). Karno siklining ishlash sxemasi kuyidagicha .(16 rasm) Karno sikli xam tugri va teskari bulishi mumkin.
Nazorat savollari: Yopik sistema deganda nimani tushinasiz? Adiabatik jarayonga ta’rif bering. Gaz xajmini uzgartirganda bajarshtgan ish ifodasini yozing. Termodinamikaning II konuniga ta’rif bering. Karno siklini tushuntiring. Isitgich, sovutgich va ishchi jism issiklik mikdorlari xakida gapiring. Adabiyotlar. 1. X. Ikromov. Umumiy fizika kursi, 1992Y. 2. R. I. Grabovskiy. Fizika kursi, Toshkent, 1973Y. 3. S. E. Frish, A. V. Timoreva . Umumiy fizika kursi, I- kism, 1957Y. 16 ma’ruza. Reja: Suyukliklarning tuzilishi. Suyukliklarda molekulyar bosim. Sirt taranglik koeffisiyenti. Sirtning erkin energiyasi. Suyuklikning efirlangan sirti ostidagi kushimcha bosim. Laplas formulasi. Tayanch ibora: Suyuklik. Bosim. Ishkalanish. Tortishish. Erkin energiya. Kesim. Radius. Kapilyar. SUYuKLIKLARDAGI MOLEKULYaR XODISALAR. 63 Yukorida kursatib utilganidek, suyuklikning zichligi gazlarnikiga karaganda taxminan 1000 marta kattadir. Bu narsa Van-der- Vals tenglamasini suyukliklar uchun xam kullash mumkinligini kursatadi. Shuning bilan birgalikda Van-der-Vals tenglamasi suyuklik suyuk xolatidan gaz xolatidan kritik nukta orkali utishini kursatadi. Suyukliklarda ularning chuzilgan xolati mavjud. Tajribalar suyuklikning bunday chuzilish xolati uning uzilishiga karshilik kursatish darajasi borligini kursatadi. Suyuklik molekulalari orasidagi masofa gaz molekulalari orasidagi masofaga karaganda 10 marta kichik buladi. Bu narsani suyuklik va gazlarda yuz beradigan diffuziya xodisasi bilan xam bilsa buladi. Suyuklik molekulalari orasida molekulalarning uzaro ta’siri gazlardagiga ukaraganda ancha katta buladi. Suyukliklarning tuzilishi esa kattik jismlarning tuzilishidan keskin fark kiladi. Kattik jismlarda xar bir zarracha (atom , ion) uz muvozanat xolati atrofida tebranib turadi. Kattik jismni muayyan kristal panjara mayajud bulib, atom yoki ionlar anashu panjarani ma’lum joylarda turadi. Suyukliklarda esa molekula Frenkel nazariyasiga kura xar bir molekula ma’lum vakt davomida uz muvozanat xolati atrofida tebranib turishi va bu xolatini uzgartirib yangi uz ulchamiga yakin masofalarga siljishi mumkin. Molekulaning urnida esa bush "teshikcha" xosil buladi. Shunday kilib molekula kuchib yuradi. Gazda molekulalarning issiklik energiyasi ularning tortishish kuchini yengish uchun yetarlidir. Shuning uchun gaz molekulalari xar tomonga sochilib ketadi. Suyukliklarda esa molekulalarning urtacha kinetik energiyasi ular orasidagi tortishish kuchlarin yenga olmaydi. Fakatgina katta energiyaga ega bulgan molekulalar suyuklik yuzasiga uchib chikadi. Bu esa suyuklikning buglanishiga olib keladi. Suyuklikning xar bir molekulasini boshka moleklalar urab olgan va unga kushni molekulalar ta’sir etib turadilar. Bu ta’sir kuchi ma’lum masofadan boshlab yuzaga keladi. Bu masofaga molekulyar ta’sir radiusi, radiusli sferaga esa molekulyar ta’sir sferasi deb ataladi._________ Suyuyolik ichidagi A molekulaga xar tamondan boshka molekulalar ta’sir sferasida turib ta’sirlashadilar. Bu ta’sir kuchlari turli tomondan yunalgan va ular bir- birini kompensasiyalaydi. Suyuklik sirtida joylashgan molekulaga taesir kuchlari boshkacharok buladi. V molekulaning ta’sir sferasining bir kismi suyuklik ichida buladi. Suyuklik ustida esa uning bugi mavjud. Bugdagi molekulalrning V molekulaga ta’siri juda kichik. Bu xolda V molekulaga ta’sir etuvchi molekulalarning soni son xar tomonlama bir xil bulmay koladi va umumiy 64 natijalovchi kuch suyuklik ichiga karab yunalgan buladi. Demak, suyuklik sirtida turgan molekulaga boshka molekulalar tomonidan suyuklik ichiga karab yunalgan kuch ta’sir kiladi. Suyuklik sirtidagi molekulalrning esa sirtga tik yunalgan kuchlar ta’sir kursatadi. Sirt katlamini butun suyuklikga bosimi molekulyar bosim deyiladi. Bu bosim tufayli suyuklik molekulalari bir-birga yakinlashadi va molekulalarning itarish kuchlarini ma’lum darajada kompensasiyalaydi. Van- der-Vals tenglamasidagi ichki bosim anashu bosimning uzidir. Bu bosimni xisoblash mumkin. Masalan
suv uchun
a=5.47 atm.l/mol, ^mol U vaktda
suv sirtining bosimi anashunday katta ekan. SIRT TARANGLIGI. Birday xajmga ega bulgan barcha jismlar ichida sfera eng kichik sirtga ega buladi. Shuning uchun suyuklik massasiga ega bulgan kismining sferik bulmagan shakldan sferik shaklga utishi sirtning kichrayishi bilan boglikdir. Bundan chikadiki suyuklikning sferik shakliga keltiruvchi molekulyar bosim kuchining ta’siri kiskarishga intiluvchi suyuklikning chuzilgan pardasida vujudga kelgan ta’siriga uxshaydi. Chuzilgan pardani muvozanatda saklash uchun suyuklik sirtiga urunma bulgan kuch bilan chegar chizigiga uning narmali buylab yunalgan bulishi kerak. Bu kuchga sirt taranglik kuchi deyiladi. uning kattaligi (89) bundagi ga sirt taranglik koeffisiyenti deyiladi. (89) dan (90) demak sirt taranglik koeffisiyenti son jixatdan suyuklik sirt pardasi chegarasining uzunlik birligiga tugri keluvcht kuchga aytiladi. da dina/sm larda ulchanadi. Suyukliklarning sirt taranglik koeffisiyentlari temperaturaga boglik. Tempertura kutarilishi bilan u kamayadi. Suyukliktemperaturasi kritik temperatura ' ga teng bulsa, sirt
taranglik kuchi 0 ga teng buladi, binobarin sirt taranglik koeffisenti xam 0 ga teng buladi. Sirt taranglik koeffisiyentining temperaturaga boglikligini kuyidagi imperik formula orkali ifodalash mumkin. (91) bu formulada V uzgarmas koeffisiyent,
kritik temperatura, r-suyuklikning zichligi, uning molekulyar ogirligi,
65 temperatura ulchamligiga ega bulgan kattalik. (91) formulada u imperik bulganligi uchun bulganda xamma vakt xam bulmaydi. Shuning uchun undan boshkacharok (91a) formula birmuncha tajribaga olingan natijalarga ancha yakin keladi. (91) va (91a) formulalarning amaliy axamiyati shundan iboratki tajribaga suyukliklarni molekulyar ogirliklarini xam aniklash mumkin. Suyuklikning egri sirti ostidagi bosimi. Ma’lum suyulikning sirt pardasi chuzilgan xolatdagi egri sirtdan iborat edi. Agar parda yassi kontur bilan chegaranlangan bulsa, suyuklik sirti yassi bulishga intiladi. Suyuklikning sirti egri kontur bilan chegaralangan bulsa, u parda yassi bulishga intiladi va bu vaktda suyuklikning pastki kismlariga kushimcha bosim xosil kiladi. Agar sirt kavarik bulsa, bu kushimcha bosim musbat kiymatga, sirt botik bulsa, mafiy kiymatga ega buladi. Faraz kilamizki radiusli suyuklik sirtiga kushimcha bosim ta’sir kilayotgan bulsin. Bu kushimcha bosimni xisoblash mukin. Buning uchun A8 kichik sigmentni ajratib olamiz. Segmentni chegarovlovchi sirtga sirt taranglik kuchlari urinma ravishda yunalgan bulsin. Konturning elementiga ta’sir etayotgan ga teng. Bu kuchni (95) kurinishda yozish mumkin .Bu yerda -sirttaranglik koeffisiyentidir. Sirt taranglik kuchi sirtga urinma bulganligi uchun OS radius bilan burchak tashkil etadi. Bu kuchning OS radiusga paralel ravishda yunalgan tashkil etuvchi mavjuddir.Bu kuch kuch bulib, suyuklik sirti kavarik bulsa bosim beradi. Bu vaktda S sfera markazi suyuklikning ichida buladi. Agar sirt botik sirtdan iborat bulsa, suyuklik sirtiga berilayotgan bosim manfiy buladi.
Shaklga kura Bundan (95) ga kura ga kura . Bu kuch fakatgina konturning 1 - elementar sirtiga ta’sir etadi. Agar buni barcha sirtlarga tatbik esak Bundan
yuzaning kontur uzunligidir. Bu 66 kontur aylanadan iborat bolib, uning kiymati ga tengdir. Shunga kura
(96) Rasmdan Buni (96) ga kuyamiz va formulani xosil kilamiz. Bu formulada g radiusli aylana yuzaga ta’sio etuvchi kuchni e’tiborga olsak, bosimni xosil kilamiz. R= U vaktda(97) bosimni
olamiz. Bu
bosim sferik
sirt tomonidan suyuklikga oyerilayotgan kushimcha bosimdan iborat. (3) formuladan kurinadiki, yassi bulmagan sirtlarda xosil buladigan kushimcha bosim suyuklikning sirt taranglik koeffisiyentiga tugri proporsianal va sirtning radiusiga teskari proporsianaldir. Agar suyuklik sirti silendirik sirtdan iborat bulsa, egrilik tufayli xosil bulgan bosim kuyidagicha buladi (98) Suyuklikning ixtiyoriy shakliga ega bulgan sirti xosil kilgan bosimni Laplas tenglamasi orkali ifodalanadi. Uning kurinishi (99) . Bu yerdagi va lar egri sirt elementlarining egrilik radiuslaridir (3),(4) va (5) formulalardan kurinadiki, sirtning egriligi kancha katta bulsa, uning radiusi shuncha kichik va sirt xosil kilgan kushimcha bosim xam shuncha katta buladi. (97) va (98) formulalar (99) formulaning xususiy kurinishlaridan iboratdir . Chunki, sfera uchun , silender uchun esa egrilik radiuslaridan biri ga teng buladi va 2 chi silender radiusidir. Laplas formulasi bilan aniklanadigant bosim sirtning egrilik markaziga karab yunalgandir. Bu shuni kursatadiki, egri sirt xosil kilgan bosim shu sirtga normal yunalgandir. Ma’lumki, sirt taranglik kuchlari sirtga urinma ravishda yunalgan. Karalayotgan bosim (Laplas bosimi) suyuklik sirtini egrilovchi sirt taranglik kuchlarining ta’siri natijasida yuzaga keladi. Egri sirt ta’sirida yuzaga kelgan bosim sovun pufagi ichidagi xavo bosimini atmosfera bosimidan kattarok bulishiga olib keladi. Bosimlar orasidagi fark egri radiusi kancha kichik bulsa, shuncha katta buladi. Egri sirt xosil kilgan bosimga dam berilayotgan rezina tup ichidagi bosimni kiyoslash mumkin. Kameraning sirtiga normal yunalgan kuch kancha katta bulsa, kamera shuncha kattalashadi. Ammo bosim tufayli yuzaga keluvchi va kamerani chuzuvchi kuchlar kamera sirtiga urinma ravishda yunalgan buladi. Buni kuyidagi 22- rasmdan yakkol kurish mumkin. AVSB sirt elementiga sirt taranglik kuchlari urinma buylab yunalgan. Bu kuchlarning teng ta’sir etuvchisi sfera markaziga yunalgandir. Sirt yuzasiga tugri keluvchi ushbu kuchlarning kattaligi Laplas bosimni xosil kiladi. Laplas bosimini ya’ni egrilangan sirt xosil kilgan bosimni kuyidagi oddiygina (23 rasm ) tajriba vositasida xam kuzatish mumkin. Uch yokka tarmoklangan shisha nayning A va V uchlarini sovunli suvga tushirsak, ularda puflash tufayli sovun pufakchalari xosil buladi. Dastlab sharoit xar-xil bulgan uchun A va V uchlarda xar-xil radiusli sovun pufakchalari xosil buladi. Agar S kran yopilsa, pufakchalarning ichidagi bosimlar muvozanati buziladi. Natijada kichik
67 pufakchadagi bosim kattarok bulib koladi. Uning ichidagi xavo katta radiusli pufakchaga okib utadi. Natijada kichik pufakchaga esa yanada kattal ashtiradi. Nazorat savollari: Suyuklik tuzulishini gapiring. Suyuklikning ichki bosimi kanday xosil buladi? Sirt taranglik koeffisiyenti nima va u kanday kattaliklarga boglik? Sirt taranglik kuchi va sirt erkin energiyasini tushuntiring. Laplas formulasini yozing. Uning fizik ma’nosini ayting. Adabiyotlar. 1. I.Savelyev. Kurs obshey fiziki, 1989g. 2. A. Kosimov va boshkalar. Fizika kursi, 1994. 3. R. I. Grabovskiy. Fizika kursi, Toshkent, 1973. 4. X. Ikromov. Umumiy fizika kursi, 1992. 17-Ma’ruza Reja: Kattik jismlar.Kristal va amorf jismlar. Kattik jismlar deformasiyasi. Kattik jismda issiklik xarakati. Kattik jismlarning erishi va kotishi. Tayanch ibora: Kristall. Amorf. Deformasiya. Issiklik. Sigimi. Solishtirma. Erish. Kotish. Energiya. Izotrop. Anizrotrop.
68 KATTJ JISMLAR. KRISTALL VA AMORF JISMLAR. Kattik jismlar 2 turga bulinadi: kristal va amorf jismlar.Uz xolatida kristal xolatidagi jismlar anizatrop yoki izotrop bulishi mumkin. Anizratrop kristallarda turli yunalishlar buylab fizik xususiyatlar xar xil buladi. Izotrop kristallarda esa xamma yunalishlar buylab jism fizik xossalari bir xil buladi. Kristall jismlar esa xar xil shaklga egadir kristallarda muayyan xoldagi tekisliklar mavjud bulib ular ma’lum konuniyat asosida joylashgan. Jismni tashkil etuvchi atom va ion kattik jism panjarasining ma’lum joylarida bulib, ular uz muvozanat xollari atrofida tebranma xarakat kilib turadilar. Kristal panjaraning tuzilishi juda xilma-xildir. Kristal uzlukli davriy strukturaga egadir. Shuning uchun kristall ma’lum strukturaga ega buladi. Simmetriya elementlari kundalik turmushda juda kup uchraydi. Masalan, odam tanasining usimliklarining tuzilishida simmetriklar bor. Shar eng oddiy simmetrik kurinishga egadir. Simmetriya- simmetriya tekisligi bilan xarakterlanadi.Masalan, odam tanasida shunday xayoliy kuzgi xosil kilishi mumkinki, unda bir nukta ikkinchi tomonga nukta ustiga tushadi. Shunga kura, simmetriya elementlari mavjud. Unga simmetriya tekisligi, simmetriya uki bulsa, u uk atrofida kristall aylantirilsa u uz-uziga ma’lum nuktalarda ustma-ust tushadi. Simmetriya uklari tartibli buladi. Kattik jismning tuzilishini kristalografiya degan fan urganadi. Unda 7ta simmetriya sistemasi, 32 ta simmetriya sinfi va 230 ta Fedorovning fazoviy gruppalari mavjuddir. Kristal va amorf jismlar erish paytida temperaturaning vakt davomida uzgarishi grafiklari keskin bir-biridan fark kiladi. (29 rasm) kristal jismlarda erish v A sinik chizigi orkali, amorf jismlarda esa v egri chizigi buylab yuz beradi. Kristallarda anik erish temperaturasi mavjud. Amorf jismlarda esa anik grafikasi mavjud emas. Xar kanday kattik jism tashki kuch ta’sirida deformasiyalanadi, ya’ni
uz
shaklini uzgartiradi. Deformasiyalar asosan 2 ga bulinadi. Elastik deformasiya va plastik deformasiya. 69 Elastik deformasiya deb kuch ta’siri tuxtashi bilan yukolib ketadigan deformasiyalarga aytiladi. Elastik deformasiya uchun Guk konuni mavjud. Unga kura deformasiya kattaligi ta’sir kiluvchi kuchga proporsionaldir, ya’ni
(104). Bu yerda k-uzgarmas kattalikdir. Elastik deformasiyalar turli kurinishda buladi. Masalan chuzilish deformasiyasi, kisilish, egilish, siljish, biralish deformasiyalari mavjud. Deformasiyani nisbiy deformasiya bilan xarakterlash mumkin, ya’ni (30 rasm) (105)
- kuchlanish, -elastiklik koeffisiyentir. Xar kanday kattik jism ma’lum chegaraga Guk konuniga buysunadi. Buni (2) boglanish orkali kursatish mumkin. Bunday boglanish grafigi ]-rasmda berilgan. Chizikli boglanishdan chetlanish kuzatila boshlangandagi kuchlanish cheg buladi. Bu nuktaga proporsionallik chegarasi deyiladi kuchlanish oshib boraversa, jism sinishi, uzilishi mumkin. Kuchlanishning bu nuktaga mos kiymatiga mustaxkamlik chegarasi deyiladi. Mustaxkamlik chegarasi ayrim olingan moddalar uchun aloxida kiymatga ega. Materialni xarakterlash uchun (106) kattalik kritiladi . unga elastiklik yoki Yung moduli deb ataladi.(105) ni xisobga olsak Yung moduli (107). KATIK JISMLARDA ISSIKLIK XARAKATI. Kattik jismning fazoviy panjarasini tashkil etuvchi atom va ionlar uz muvozanati xolatlari
atrofida tebranma xarakat kilib turadilar. Kattik jismning ichki energiyasi mana shu tebranishlar energiyasidan iboratdir. Kattik jismlarda temperatura oshsa, zarralarning muvozanat vaziyatidan chetlanishlari kupayadi, ya’ni teranish chastotasi va teranish amplitudasi ortadi. Natijada jism issiklikdan kengayadi. Agar kattik jismning 0S dagi uzunligi 1, 70 biror temraturadagi uzunligi deb olsak, u vaktda (Yu8) munosabat urinli
buladi. Bundan va(Yu9) Chizikli kengayish koeffisiyenti deyiladi. Uning fizik ma’nosi shuki, jism temperaturasi ga kutarilsa, avvalgi uzunligining kancha marta uzayishini kursatadi. Uning ulchov birligi grad dir. Xuddi shuningdek, xajm kengayishi xam bulishi mumkin
Buni ochib chiksak yoki (110). Bunda (Sh)xajm kengayish koeffisiyenti deyiladi. Kattik jismlarning issiklik sigimi son jixatdan temperaturasi ga kutarilganidek ichki energiyaning uzgarishidan iborat, ya’ni (112) Bu yerda bulganligi uchun (113) ya’ni
ximiyaviy sodda kristall jismlarning issiklik sigimi yetarli darajada yukori temperaturada bkal/grad. Molga tengdir. Bunga Dyulong- Pti konuni deyiladi. Umuman kattik jismlarning issiklik sigimi kuyidagicha uzgaradi. Temperatura 0 ga intilganda barcha kattik jismlarning issiklik sigimlari 0 ga intiladi.(32 rasm) Kup sonli tajribalar xatto bu konundan chetlanishlar bulishini kursatadi. Bunga sabab Dyulng -Pti konuni chikarishda energiyaning erkinlik darajalari buylab teng taksimlangan deb olinishidir. Xakikatda esa bu nazariya takribiy bulib, emperik konundir. Issiklik sikimining temperaturaga boglikligining kvant nazariyasi bilan tushu ntiril adi. Nazorat savollari: Kattik jismlar tuzilishi tugrisida gapiring. Amorf va Kristall jismlar kanday farklanadi? Kattik jismlarda deformasiya turini kursating. Issiklik sigimi deganda nimani tushunasiz? Izotrop va anizrotrop moddalar kanday xususiyatlarga ega? Jismlarning erishi va kotishini fafik ravishda tushuntiring. Adabiyotlar. 1. S.I.Frish, A.V.Timoreva "Umumiy fizika kursi".1-tom,1975 yil. 2. Sh. Kamolov "Umumiy fizika kursi" ,1994yil. 3. T.Profimova "Kurs fiziki" , 1990 yil.
71
KIRISh 1 - ma’ruza. Kinematika asoslari. Tugri chizikli tekis xarakat. Moddiy nukta.................................................................................................. 2 2 - ma’ruza. Tugri chizikli tekis uzgaruvchan xarakatda tezlanish. Egri chizikli xarakat........................................................................................ 6 3 - ma’ruza. Dinamika asoslari. Nyutonning birinchi, ikkinchi konunlari. Xarakat mikdori............................................................................ 12 4 - ma’ruza. Xarakat mikdorining saklanish konuni. Egri chizikli xarakatda ta’sir kiluvchi kuchlar. Koriolis kuchi………………….. 16 5 - ma’ruza. Mexanik ish va energiya. Kuvvat. Potensial va kinetik energiya .................................................................................... 20 6 - ma’ruza. Tortishish kuchlari. Butin olam tortishish konuni. Yerning massasi................................................................................ 26 7 - ma’ruza. Kattik jismning xarakati. Kattik jismning aylanma xarakati. Kuch momenti va inersiya momenti................................. 28 8 - ma’ruza. Suyukliklarning xarakati. Bernulli konuni................................. 33 9-ma’ruza. Yepishkok suyuklik xarakati. Ichki ishkalanish kuchlari... 37 10-ma’ruza. Molekulyar fizika va termodinamika. Molekulyar kinetik nazariyasining umumiy koidalari. Ideal gaz konunlari. Ideal gazning xolat tenglamasi..................................................... 40 11-ma’ruza. Gazlar molekulyar-kinetik nazariyasining asosiy tenglamasi. Gazning ichki energiyasi.Erkinlik darajasi............................ 44 12-ma’ruza. Gazlarning issiklik sigimi.Maksvellning tezliklar taksimoti konuni. Molekulalar erkin chopish yulining uzunligi............................................................................................ 48 13-ma’ruza. Gazlarda kuchish xodisalari. Gazlarda ichki ishkalanish va issiklik utkazuvchanlik. Real gazlar.Van-der-Vaals tenglamasi................................................................... 52 14-ma’ruza. Termodinamika asoslari. Muvozanat xolatlar. Termodinamikaning birinchi bosh konuni..................................................... 56 15-ma’ruza. Adiabatik prosesslar.Adiabata tenglamasi. Termodinamikaning ikkinchi bosh konuni. Karno sikli................................ 60 16-ma’ruza. Suyukliklarda molekulyar xodisalar. Suyuklikning tuzulishi. Sirt taranglik koeffisiyenti ........................................................... 65 17- ma’ruza. Kattik jismlar. Kristall va amorf jismlar. Kattik jismlarda issiklik xarakati.................................................................. 70 Download 0.56 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|