Energo-mexanika

NAVOIY DAVLAT KONCHILIK

INSTITUTI

ENERGO-MEXANIKA

fakulteti 7C-19TJA guruh

talabasi

Komilov Ravshanning

fizika fanidan

MUSTAQIL ISHI

Bajardi: Komilov R.

Tekshirdi: Xusanov Z.J.

Absolut qattiq jism aylanma harakat

dinamikasining asosiy qonuni

REJA:

1. Qattiq jismning ilgarinlanma harakati.

2. Qattiq jismning qo’zg’almas o’q atrofidagi aylanma harakati

3. Aylanma harakat burchak tezligi

4. Aylanma harakat burchak tezlanishi.

5. Aylanma harakatdagi jism nuqtasining tezlik va tezlanishi.

Kinematikada statikadagidek qattiq jismni mutlaq qattiq jism deb qaraladi. Jismning istalgan ikki nuqtasining oralig’i hamma vaqt o’zgarmasdan qolsa, bunday qattiq jismga mutlaq qattiq jism deyiladi. Bundan buyon jism yoki qattiq jism deganda mutlaq qattiq jism tushuniladi. Qattiq jism harakatini kinematik o’rganish bu harakatlanayotgan jismni harakat tenglamalarini tuzish va harakatni xarakterlaydigan kinematik xarakteristikalarini o’rganishdan iborat bo’ladi. Butun jismning harakatlanishi kinematik elementlari: harakat qonuni, tezlik va tezlanishlari ma’lum bo’lgandan keyin jism bo’laklarining harakati o’rganiladi. Jismni tashkil etuvchi bo’laklarning xarakterlariga xos bo’lgan qonuniyatlar aniqlanadi. Odatda qattiq jism harakatini o’rganish uning sodda harakatlarini o’rganishdan boshlanadi. Jismning ilgarilanma va qo’zg’almas o’q atrofidagi aylanma harakatlariga jismning sodda yoki asosiy harakatlari deyiladi. Jismning har qanday murakkab harakatlarini shu ikki harakatdan tashkil topgan deb qaraladi. Qattiq jismning ilgarinlanma harakati. Jismda olingan har qanday kesma harakat davomida hamma vaqt o’zo’ziga parallel qolsa, jismning bunday harakatiga ilgarilanma harakat deyiladi. Ilgarilanma harakatdagi jism nuqtalarining traektoriyalari istalgan egri chiziq bo’lishi mumkin. Masalan to’g’ri chiziqli relsda harakatlanayotgan vagon kuzovining harakati ilgarilanma harakat bo’lib, kuzov nuqtalarining traektoriyalari to’g’ri chiziqdan iborat bo’ladi. AB sparnik harakatini kuzatamiz. O1A va O2B krivoshiplar O1, O2 nuqtalar atrofida aylanganda AB sparnik hamma vaqt o’z-o’ziga pa-rallel qoladi, ya’ni ilgarilnma harakat qiladi. Sparnik nuqtalari markazi O1O2 chizig’ida yotgan A B O 1 O 2 aylanalar chizadi. Demak, bu holda ilgarilanma harakatdagi AB sparnik nuqtalarining traektoriyalari egri chiziqdan iborat bo’ladi. Ilgarilanma harakatning kinematik xususiyatlarini aniqlaydigan quyidagi teoremani isbotlaymiz. Teorema: Ilgarilanma harakatdagi qattiq jismning hamma nuqtalari bir xil traektoriya chizadi va har onda jism nuqtalarining tezlik va tezlanishlari bir-biriga teng bo’ladi. Teoremani isbotlash uchun berilgan OXYZ qo’zg’almas hisoblash sistemasiga nisbatan ilgarilanma harakatni tekshiramiz. Jismning ixtiyoriy A va B nuqtalarini olib, ularning radius vektorlarini o’tkazamiz. SHakldan tenglikni olamiz. Jism harakatlanganda va lar o’zgaradi. 3.2-shakl. Ammo AB kesmaning uzunligi va yo’nalishi o’zgarmaydi, chunki qattiq jism ta’rifiga ko’ra AB uzunligi o’zgarmas bo’lib, ilgarilanma harakat ta’rifiga ko’ra doimo o’z-o’ziga parallel qoladi, ya’ni AB  const. SHuning uchun tenglamadagi va vektorlarni o’zgarganda ularning uchlaridagi A va B nuqtalarining chizgan AA1 va BB1 traektoriyalari o’zaro teng AA1=BB1 va AA1BB1 bo’ladi. dan vaqtga nisbatan hosila olamiz. bunda bo’lgani uchun A va B nuqtalar ixtiyoriy nuqta bo’lgani uchun ilgarilanma harakatdagi jismning hamma nuqtalarining tezliklari bir xilda bo’ladi degan natijaga kelamiz. dan vaqtga nisbatan hosila olamiz. bundan aB  a A tenglikdan ilgarilanma harakatdagi jismning hamma nuqtalarining tezlanishlari bir xilda bo’ladi, degan natijaga kelamiz. SHunday qilib, teorema isbotlandi. Ilgarilanma harakat ta’rifidan va isbotlangan teoremadan jismning ilgarilanma harakati uning biror nuqtasining harakati bilan aniqlanishini ko’ramiz. Bunday nuqta uchun ko’pincha jism og’irlik markazi olinadi. rB  rA  AB B r A r B r A r dt dAB dt dr dt drB A    0 dt dAB dt dr dt drB A  dt d dt dB A  r A x y z A1 B1 B A r B O C nuqtaning harakat tenglamalari jismning ilgarlanma harakat tenglamalari bo’ladi. SHuning uchun ilgarilanma harakatdagi jism kinematikasi nuqta kinematikasidan farq qilmaydi. Ilgarilanma harakatdagi jism nuqtasining  tezligi va a tezlanishi jismning hamma nuqtalari uchun bir xilda bo’lgani uchun  tezlikka jismning ilgarilanma harakat tezligi, a ga jismning ilgarilanma harakat tezlanishi deyiladi.  va a tezlik va tezlanish jismning istalgan nuqtasiga qo’yilgan deb tasvirlanadi. SHuni ta’kidlab o’tamizki, faqat jismning ilgarilanma harakati uchun  va a tezlik va tezlanishlar jismning ilgarilanma harakat tezligi va tezlanishi deb ataladi. Ammo jismning boshqa turdagi harakatlarida uning nuqtalari turlicha harakat qiladi. SHuning uchun uning biror nuqtasining harakati bilan aniqlab bo’lmaydi. Bunday holda jism nuqtasining tezligi, tezlanishini jism tezligi va tezlanishi deb atash mumkin yemas. Qattiq jismning qo’zg’almas o’q atrofidagi aylanma harakati. Qattiq jism harakatlanganda uning ikki nuqtasi doimo harakatsiz qolsa, qattiq jismning bunday harakatiga qo’zg’almas o’q atrofidagi aylanma harakati deyiladi. SHu qo’zg’almas nuqtalardan o’tgan to’g’ri chiziqqa aylanish o’qi deyiladi. Aylanish o’qida joylashgan jism nuqtalari doimo harakatsiz bo’ladi. Aylanish o’qidan tashqarida joylashgan hamma nuqtalari traektoriyasi aylanish o’qiga tik bo’lgan tekisliklarda joylashgan, markazi aylanish o’qida bo’lgan aylanalardan iborat bo’ladi. Qattiq jismning aylanma harakatini tekshirish uchun aylanish o’qi orqali ikki tekislik o’tkazamiz. Ulardan biri qo’zg’almas P0 , ikkinchisi jism bilan birlashtirilgan, u bilan birga harakatlanadigan P tekislik bo’lsin. Aylanish o’qini jismning qo’zg’almas A va B nuqtalari orqali yuqoriga yo’naltiramiz va uni Az deb belgilaymiz. Jismni Az o’qi atrofida harakatlanganda P tekislik P0 tekislikka nisbatan burchakka buriladi. Bu burchak aylanish burchagi deyiladi. Aylanish o’qining musbat yo’nalishidan qaraganimizda jism soat milining aylanishiga teskari tomonga aylanma harakatini musbat yo’nalishda deb qaraymiz. Aks holda harakat manfiy yo’nalishda bo’ladi. Demak, burchak P0 dan P tekislikka qarab soat milining aylanishiga teskari yo’nalishda kesib boradi. Aylanish burchagining o’zgarishi P tekislikni P0 tekislikka nisbatan harakatlanishini ifodalaydi. SHuning uchun aylanish burchagi bilan vaqt orasidagi munosabatga jism aylanma harakat tenglamasi deyiladi. Agar tenglik berilgan bo’lsa, vaqtning har bir paytdagi jismning holati ma’lum bo’ladi. Aylanish burchagi radianda o’lchanadi, u vaqtning bir qiymatli, uzliksiz, differentsiallanadigan funksiyasi bo’ladi. Jism qo’zg’almas o’q         ( ) ( ) ( ) 3 2 1 Z f t Y f t X f t c c c     f (t) P0  А В z P 3.3-shakl. atrofidagi holati bitta aylanish burchagi bilan aniqlangani uchun aylanma harakatdagi jism bitta erkinlik darajasiga ega bo’ladi. Aylanma harakat burchak tezligi. Faraz qilaylik, jism t-vaqtda burchakka burilgan bo’lib, vaqtdan keyin burchakka burilsin. ning ga nisbatiga o’rtacha burchakli tezlik deyiladi. Vaqtning har bir paytdagi burchak tezligini aniqlash uchun nolga intilgandagi limitni olamiz. t     * dt d t t         0 lim ; dt d  Demak, haqiqiy burchak tezligi aylanish burchagidan vaqtga nisbatan olingan birinchi hosilasiga teng, hosilaning ishorasi harakat o’suvchi yoki kamayuvchi ekanini ko’rsatadi. Masalan, agar bo’lsa, harakat o’suvchi bo’lib, burchagi orta boradi, bo’lsa, burchagi kamayadi va harakat kamayuvchi bo’ladi. SHunday qilib hosilaning ishorasi harakat yo’nalishini aniqlaydi. Burchak tezligi rad/s bilan yoki 1/s bilan o’lchanadi. Aylanma harakatda burchak tezligi -aylanish o’qi bo’ylab yo’nalgan vektor kattalik bilan ifodalanadi. U aylanish o’qining istalgan nuqtasiga qo’yiladi va uning uchidan qaraganimizda jism soat milining yo’nalishiga teskari aylanishini ko’rish kerak. Agar harakat davomida hamma vaqt o’zgarmas bo’lsa, harakat tekis aylanma harakat bo’ladi. Bu o’zgarmasni bilan belgilab, tenglikka qo’yamiz. bundan d dt   0 Hosil bo’lgan tenglikda boshlang’ich shartlarni hisobga olib, ya’ni, t=0 da  0 , tenglamani integrallaymiz.    t d dt 0 0 0     -o’zgarmas bo’lgani uchun quyidagi tenglik tekis aylanma harakat tenglamasini olamiz: Agar boshlang’ich t=0 paytda bo’lsa, yuqoridagi tenglik quyidagi ko’rinishga keltiriladi. t  0 bundan t  0  (3.9)  t  t     t t  0 dt d   0 dt d    0 0   dt d 0 t   0 0 0  0 Kinematika masalalarida ko’pincha tekis aylanma harakat burchak tezligini jismning t  1 min ichidagi aylanish soni n ifodasidan foydalanishga to’g’ri keladi. Jism bir aylanganda burchakka aylanadi. Agar t  1 minut 60 s jism n marotaba aylansa,   2n bo’ladi tenglikdan foydalanib, bilan n orasidagi munosabatni topamiz 30  n   Bunda   const  0 deb hisoblanadi. Aylanma harakat burchak tezlanishi. Burchak tezlanishi aylanma harakat burchak tezligining vaqt birligi ichida o’zgarishini xarakterlaydi. Burchak tezlanishi burchak tezligidan vaqtga nisbatan birinchi hosila yoki aylanish burchagidan vaqt bo’yicha olingan ikkinchi hosilaga teng bo’ladi. Burchak tezlanishini  bilan belgilaymiz Burchak tezlanishi rad/s2 yoki 1/s2 bilan o’lchanadi. Agar bilan bir xil ishorali bo’lsa, harakat tezlanuvchan, har xil ishorali bo’lsa, harakat sekinlanuvchan bo’ladi. Harakat davomida   const bo’lsa, bunday harakatga tekis o’zgaruvchan aylanma harakat deyiladi. Tekis o’zgaruvchan aylanma harakat tenglamasi quyidagi ko’rinishda aniqlanadi dan tenglikni olamiz, bunda   const . Hosil bo’lgan tenglikni hisobga olgan holda formulani quyidagi ko’rinishda yozamiz. Buni yana t  0 da boshlang’ich shartlarda integrallab tekis o’zgaruvchan harakat tenglamasini olamiz: 2 2 0 0 t t       ning ishorasi harakatni tezlanuvchan yoki sekinlanuvchan yekanini ko’rsatadi. Agar t  0 da bo’lsa, 2 2 0 t t      tenglik hosil bo’ladi. Aylanish o’qining birlik yo’naltiruvchi vektorini k bilan belgilasak, aylanish o’qi bo’ylab yo’nalgan burchak tezlik vektorning vaqtga nisbatan hosilasi burchak tezlanish vektorini ifodalaydi. k dt d   yoki     k Aylanish o’qi qo’zg’almas bo’lgani uchun k  const bo’ladi. Demak, burchak tezlanishi  vektori aylanish o’qi bo’ylab yo’nalgan bo’lib,  va  bir tomonga yo’nalsa, tezlanuvchan, qarama-qarshi tomonga yo’nalsa, harakat sekinlanuvchan bo’ladi.   2  2 2 dt d dt d       dt d   t 0     d ( t)dt 0        0   0  Aylanma harakatdagi jism nuqtasining tezlik va tezlanishi. Qattiq jismning nuqtalari harakatlarini xarakterlovchi kinematik yelementlari – traektoriya, tezlik va tezlanishlarini topamiz. Buning uchun jismni aylanish AZ o’qidan ixtiyoriy masofada joylashgan M nuqtasining tezlik va tezlanishini aniqlaymiz. Faraz qilaylik M nuqta aylanish o’qidan h masofada joylashgan bo’lsin, jism harakatlanganda M nuqta radiusi h bo’lgan markazi aylanish o’qining S nuqtasida joylashgan aylana chizadi. Agar jism t vaqt ichida aylanish o’qi atrofida  burchakka burilsa, M nuqta traektoriya bo’ylab MM1  dS  h d yoyini o’tadi. Harakat egri chiziqli bo’lgani uchun M nuqtaning tezligi quyidagi formula bo’yicha topiladi: Demak, aylanma harakatdagi jism nuqtasining tezligi nuqtadan aylanish o’qigacha bo’lgan masofaga proportsional o’zgarar ekan. Tezlik harakat yo’nalishida traektoriyaga urinma bo’ylab yo’naladi. Endi M nuqtaning tezlanishini topamiz. Harakat egri chiziqli bo’lgani uchun M nuqtaning tezlanishi urinma va normal tezlanishlardan tashkil topadi. ; Bu tengliklarga dan ning qiymatini qo’yamiz: ; h h h an     2 2   M nuqtaning to’liq tezlanishining miqdori: va yo’nalishi formulalardan aniqlanadi. hamda formulalar aylanma harakatdagi jism nuqtalarining tezlik va tezlanishlari nuqtadan aylanish o’qigacha bo’lgan masofaga proportsional ekanligini ifodalaydi. tezlanishi hamma vaqt aylanish markaziga qarab yo’naladi, ammo urinma tezlanish yo’nalishi harakatning tezlanuvchan yoki sekinlanuvchanligiga bog’liq bo’ladi.    h dt d h dt dS      2 n a  dt d a      (h )  h dt d an 2 2 4 n 2 a  a  a  h   2 tg     n a d) d h ds M1 M b) a an a μ a) bo’lsa, harakat tezlanuvchan bo’lib, bilan bir yo’nalishda, bo’lsa, harakat sekinlanuvchan bo’lib, , ga teskari yo’naladi.

Qattiq jism — moddaning shakli turgʻun agregat holati. Bu holatda modda atomlarining issiqlik harakati ularning muvozanat vaziyatlari atrofida kichik tebranishlaridan iborat boʻladi. Kristall va amorf Q j.lar mavjud. Kristallarda atomlarning muvozanat vaziyatlari fazoda davriy joylashadi. Amorf jismlard a atomlar tartibsiz joylashgan nuqtalar atrofida tebranadi. Qattiq jismning turgʻun (eng kichik ichki energiyali) holati kristall holatdir. Termodinamik nuqtai nazardan amorf jism metaturgʻun holatda boʻladi va vaqt oʻtishi bilan kristallanishi kerak. Tabiatdagi barcha moddalar (suyuq geliydan tashqari) atm. bosimida va T>0 K trada qotadi. Qattiq jism xossalarini uning atommolekulyar tuzilishini va zarralari harakatini bilgan holda tushuntirish mumkin. Qj.ning makroskopik xususiyatlari haqidagi maʼlumotlarni toʻplash va tartiblashtirish 17-asrdan boshlangan. Qattiq jismga mexanik kuch, yorugʻlik, elektr va magnit maydon va h.k.ning taʼsirini ifodalovchi bir qator empirik qonunlar ochildi: Guk qonuni (1660), Dyulong va Pti qonuni (1918), Om qonuni (1826), Videman — Frans qonuni (1835) va boshqalar Qattiq jism atomlar, molekulalar va ionlardan tuziladi. Qattiq jismning tuzilishi atomlar orasidagi taʼsir kuchiga bogʻliq. Bir xil atomlarning oʻzi turli strukturalarni hosil qilishi mumkin (kul rang va oq qalay, grafit va olmos va h.k.). Tashqi bosim yordamida atomlararo masofani oʻzgartirib, Qattiq jismning kristall tuzilishini va xossalarini tubdan oʻzgartirish mumkin. Koʻpgina yarimoʻtkazgichlar bosim ostida metall holatga oʻtadi (oltingugurt 8 120000 atm. bosimi ostida metallga aylanadi). Tashqi bosim tufayli 1 atomga toʻgʻri keladigan hajm atomning odatdagi hajmidan kichik boʻlib qolganda atomlar oʻz indivialligini yoʻqotadi va modsa oʻta siqilgan elektronyadroviy plazmaga aylanadi. Moddaning bunday holatini oʻrganish, xususan, yulduzlarning strukturasini tushunish uchun juda muhim. Qattiq jismning tuzilishi va xossalarining oʻzgarishi (fazaviy oʻtishlar), temperatura oʻzgarganda, magnit maydon taʼsirida va boshqalar tashqi taʼsirlar natijasida ham yuz berishi mumkin.

Bogʻlanishlarning turi boʻyicha Qattiq jism bir-biridan elektronlarning fazoviy taqsimoti bilan farq qiladigan 5 sinfga ajraladi: 1) ionli kristallarda (№S1, KS1 va boshqalar) ionlar orasida asosan elektrostatik tortishish kuchlari taʼsir etadi; 2) kovalent bogʻlanishli kristallarda (olmos, Oye, 81) qoʻshni atomlarning valent elektronlari umumiylashgan boʻladi. Kristall ulkan molekulaga oʻxshaydi; 3) koʻpchilik metallarda bogʻlanish energiyasi harakatlanayotgan elektronlarning ion asos bilan oʻzaro taʼsiri tufayli hosil boʻladi (metall bogʻlanish); 4) molekulyar kristallarda molekulalar ularning dinamik qutblanishi tufayli paydo boʻladigan zaif elektrostatik kuchlar (VanderVaals kuchlari) yordamida bogʻlanadi; 5) vodorod bogʻlanishli kristallarda vodorodning har bir atomi tortishish kuchlari yordamida bir vaqgning oʻzvda 2 ta boshqa atom bilan bogʻlanadi. Bogʻlanishlar turi boʻyicha tasnif shartli boʻlib, koʻpgina moddalarda turli bogʻlanishlarning kombinatsiyasi kuzatiladi.

Qattiq jismdagi atomlar orasidagi taʼsir kuchlari turlituman boʻlishiga qaramay, elektrostatik tortishish va itarishish ularning manbai boʻlib xizmat qiladi. Atom va molekulalardan turgʻun Qattiq jismning hosil boʻlishi tortishish kuchlari ~108sm masofalarda itarishish kuchlari bilan muvozanatlashishini koʻrsatadi. Baʼzi hollarda atomlarni qattiq sharchalar deb qarash va ularni atom radiuslari bilan ifodalash mumkin.

Barcha Qattiq jism yetarlicha yuqori trada eriydi yoki bugʻlanadi. Bundan faqat qattiq geliy mustasno: u (bosim ostida) temperatura pasayganda eriydi. Erish jarayonida jismga berilgan issiqlik atomlararo bogʻlanishlarni uzishga sarflanadi. Turli tabiatli Qj.ning erish tralari Teturlicha (mas, mol. vodorodniki — 259,1°, volframniki 3410±20°, grafitniki 4000° dan yuqori). Qattiq jismning mexanik xususiyatlari u tuzilgan zarralar orasidagi bogʻlanish kuchlari bilan aniqdanadi. Bu kuchlarning turlituman boʻlishi mexanik xususiyatlarning ham turlicha boʻlishiga olib keladi: baʼzi bir Qattiq jism plastik, boshqalari moʻrt. Odatda, metallar dielektriklarga nisbatan plastikroq boʻladi. temperatura qoʻtarilishi bilan odatda plastiklik ortadi. Uncha katta boʻlmagan kuchlanishlarda barcha Qattiq jismda elastik deformatsiya kuzatiladi. Kristallarning mustahkamligi atomlar orasidagi bogʻlanish kuchlariga muvofiq kelmaydi. 1922 yilda A.F. Ioffe real kristallarning mustahkamligi pastligini ularning sirtidagi makroskopik defektlarning taʼsiri deb tushuntirdi (Ioffe effekti). 1933 yilda J. Teylor, E. Orovan (AQSH) va M. Polyani (Buyuk Britaniya) dislokatsiyashr tushunchasini taʼrifladi. Katta mexanik kuchlanishlar ostida kristall oʻzini qanday tutishi dislokatsiya va kristall panjaraning boshqa chiziqli defektlari boryoʻqligiga bogʻliq. Qattiq jismning plastikligi koʻp hollarda dislokatsiyalarga, mexanik xususiyatlari unga nuqsonlarni kirituvchi yoki yoʻqotuvchi ishlov berishga bogʻliq boʻladi. 1926 yilda Ya.I. Frenkel real kristallda panjaraning nuqtaviy defeqtlari (vakansiyalar, tugunlararo atomlar) boʻlishiga eʼtiborni jalb etdi va ularning Qattiq jismdagi diffuziya jarayonlaridagi rolini koʻrsatdi.

Qattiq jismdagi atomlar va ionlar harakatining tebranish xarakteriga ega boʻlishi erish temperaturasi T3gacha saqlanadi. Hatto T=Teda ham atomlarning tebranish amplitudasi atomlararo masofalardan ancha kichik boʻladi, erish esa T>Tzaa suyuqlikning termodinamik potensiali Qattiq jism nikidan kichik boʻlishi tufaylidir.

Kristall panjara dinamikasining nazariyasi 20-asr boshida ishlab chiqildi. U kvant nazariyasini hisobga oladi. Kristall panjara atomlari tebranma harakatining kvantlanishi fonon tushunchasiga olib keldi (I.Ye. Tamm, 1929) va Qattiq jism issiqlik xossalarini kvazizarralar — fononlar — gazi xossalari sifatida tavsiflash imkonini berdi.

Elektron kashf etilishi bilan Qattiq jismning elektron nazariyasi rivojlana boshladi. Nemis fizigi P.Drude (1900) quyidagi farazni ilgari surdi: metallardagi valent elektronlar atomlar bilan bogʻlanmagan boʻlib, kristall panjarani toʻldiruvchi erkin elektronlar gazini hosil qiladi va odatdagi siyraklashgan gazga oʻxshab, Boltsman taksimotita boʻysunadi. Bu modelni golland fizigi X.A. Lorents rivojlantirdi. Bu nazariya metallarning bir qancha xossalarini tushuntirib berdi. Biroq uning asosida hisoblab topilgan issiqlik sigʻimidagi elektronlarning hissasi tajribadan keskin farq qildi. Metallardagi elektron gazni tavsiflashda kvant mexanika va kvant statistika uslublari (Fermi — Dirak taqsimoti)ni qoʻllash (1927—28, nemis fizigi A. Zommerfeld; Ya. I. Frenkel) Qattiq jismdagi kinetik hodisalar (elektr va issiqlik oʻtkazuvchanlik, galvanomagnit hodisalar va boshqalar)ning kvant nazariyasini rivojlantirish uchun asos yaratdi. T=0 da metalldagi elektronlarning maʼlum bir maksimal sath (Fermi energiyasi) gacha boʻlgan barcha energiya sathlari toʻlgan boʻladi. temperatura ortganda elektronlarning ozgina qismigina bu sathsan yuqoriroq sathlarga oʻtadi. Bu hol A. Zommerfeldga (1927) metallar issiqlik sigʻimiga elektronlarning hissasi kichik boʻlishini tushuntirish imkonini berdi. Kristall panjara davriy maydonining elektronlar xarakatiga taʼsiriga kvant mexanika nuqtai nazaridan qarash elektronning kristalldagi harakatini tushuntirishga va Qattiq jismning zamonaviy nazariyasi asosi boʻlgan zonalar nazariyasiga olib keldi.

1931 yilda ingliz fizigi A. Vilson turli elektr xossalarga ega boʻlgan Qattiq jismlarning mavjud boʻlishi energetik zonalarning T=0 da elektronlar bilan toʻlish xarakteriga bogʻliq boʻlishini koʻrsatdi. Agar hamma zonalar elektronlar bilan toʻlgan yoki boʻsh boʻlsa, bunday jismlar elektr tokini oʻtkazmaydi, yaʼni dielektrik, elektronlarga qisman toʻlgan zonalarga ega Qattiq jism metall boʻladi. Yarimoʻtkazgichlar dielektriklardan shu bilan farq qiladiki, ularning oxirgi toʻlgan (valent) zonasi bilan birinchi boʻsh zonasi (oʻtkazuvchanlik zonasi) orasidagi taqiqlangan zonaning kengligi kichik boʻladi. Kristallarda defekt yoki aralashmaning boʻlishi taqiqlangan zonada qoʻshimcha energetik sathlarning paydo boʻlishiga olib keladi. Valent zonasi va oʻtkazuvchanlik zonasi juda kam tutashgan Qattiq jism yarimmetallar deb ataladi. Tirqishsiz yarimoʻtkazgichlar ham boʻladi; ularning oʻtkazuvchanlik zonasi valent zonaga tegib turadi. Metallarda Fermi sathi taqiqlanmagan zonada, yarimoʻtkazgichlarda Fermi sathi taqiqlangan zonada joylashadi. Tirqishsiz yarimoʻtkazgichlardaFermi sathi valent zonasini oʻtkazuvchanlik zonasidan ajratuvchi chegara bilan mos tushadi. Elektron oʻtkazuvchanlik zonasiga oʻtganda valent zonada boʻsh oʻrin — kovak hosil boʻladi. Oʻtkazuvchanlik elektronlari va kovaklar yarimoʻtkazgichlardagi zaryad tashuvchilardir.

kuch ta'sirida jism o’q atrofida aylanyapti dеb faraz qilaylik. Unda jismning har bir nuqtasi shu o’q atrofida aylana bo’ylab aylanadi. Bunda hamma nuqtalarning burchak tеzliklari va burchak tеzlanishlari bir xil bo’ladi. kuchni uchta bir-biriga pеrpеndikulyar bo’lgan kuchga ajratamiz, bunda bo’ladi, ular jismni aylantirmaydi, jismni faqat A nuqtaga urinma bo’lgan kuchi aylantiradi. Shuning uchun ni aylantiruvchi kuch dеyiladi. ning aylanishi radiusiga bo’lgan ko’paytmasi kuch momenti dеb ataladi.

(5.1)



5.1-rasm

Jismni elеmеntar massalarga bo’lib chiqamiz. Shunda har bir ga elеmеntar aylantiruvchi kuch ta'sir qiladi(5.2-rasm). Nyutonning 2 qonuniga binoan.



5.2-rasm



bu еrda ning chiziqli tеzlanishi. Bu tеnglamaning ikki tarafini ga ko’paytiramiz

(5.2)

elеmеntlar massasining chiziqli tеzligi bo’lgani uchun bu tеzlik o’zgarmas radiusda faqat o’zgarganda o’zgarishi mumkin:



Bu formuladan ekanligini aniqlaymiz. Bu ifodadan ning burchak tеzlanishini topamiz:



Bu yеrda ekanligini aniqlaymiz. Bu ifodani (5.2) ga qo’ysak quyidagi munosabat hosil bo’ladi:

(5.3)

- aylantiruvchi kuch momеnti. (5.3-rasm) dеb bеlgilaymiz.





5.3-rasm

Dеmak,

-elеmеntar massa ning inеrtsiya momеnti dеb ataladi. ning summasi quyidagicha barobar:

(5.4)

-jismga qo’yilgan aylantiruvchi momеnt, -jismning to’la inеrtsiya momеnti.

Dеmak (5.5) -aylanish dinamikasining asosiy qonuni.

Inеrtsiya momеnti (to’g’ri chiziqli harakatdagi massa kabi) jismning aylanish harakatidagi inеrtsiya xususiyatini anglatadi.

Lеkin, aylanish o’qi qayеrdan o’tishiga qarab inеrtsiya momеnti ham xar xil bo’lishi mumkin, massa esa o’zgarmas. Inеrtsiya momеnti birligi .

Agar va bo’lsa, u holda va (ni eslaymiz) vaqt ichida , dan , gacha o’zgaradi.

kuch momеntining impulsi (analog ).

- harakat miqdori momеnti (analog )

Dеmak - ma'lum vaqt oralig’idagi harakat miqdorining o’zgarishi shu vaqt ichidagi kuch momеntining impulsiga tеng - bu harakat miqdori momеntining o’zgarishi qonunidir.

Ba'zibir jismlarning inеrtsiya momеntlarini kеltiramiz: (5.5-rasm)



1). - stеrjеn

2). - stеrjеn

3).

brusok, uzunligi , eni a



4). xalqa.



5). yupqa xalqa.

6). (disk)



7). - shar.

5.5-rasm

Bеrk sistеmada jismlarning harakat miqdorlari momеntlarining yig’indisi (summasi) o’zgarmas miqdordir (ilgarilama harakat uchun bo’lgani kabi).

(5.6)

Agar jism bitta bo’lsa, u holda . (Misol: o’z o’qi atrofida aylanayotgan konkichi). Aylanayotgan jismning kinеtik enеrgiyasi tеng:

(5.7)

Aylanish kinеtik enеrgiyasining hisobiga bajarilgan ish:

(5.8)

Agar jism ham aylanib, ham to’g’ri yurib harakatlansa, uning kinеtik enеrgiyasi tеng.

(5.9)

Masalalar namunasi

1. g’ildirakning kinеtik enеrgiyasini topamiz.

,

, ,

.

Dеmak,



2. Aylanayotgan g’ildirak tormozlanish natijasida davomida aylanish chastotasini dan ga kamaytiradi. G’ildirakning inеrtsiya momеnti topilsin: 1) burchak tеzlanish ; 2) tormozlovchi momеnt M; 3) tormozlanishda bajarilgan ish.

1.

2. Asosiy qonunga binoan:



3. Tormozlanish mobaynida g’ildirakning kinеtik enеrgiyasmi tormozlovchi kuchga qarshi bajariladigan ishga sarf bo’ladi.



Ilgarilama harakat bilan aylanma harakat o’rtasida katta o’xshashliklar (anoloiyalar) bor. Ularni quyidagi kеltirilgan tablitsadan ko’rish mumkin:

Ilgarilama harakat	Aylanma harakat
Vaqt Chiziqli yul Chiziqli tеzlik Chiziqli tеzlanish Kuch Massa Kuch impulsi Harakat miqdori	Vaqt Burchakli yo’l Burchak tеzlik Burchak tеzlanish Kuch momеnti Inеrtsiya momеnti Kuchning impuls momеnti Harakat miqdorining momеnti

Entropiya va uning ortish qonuni

Entropiya (yun.— aylanish, oʻzgarish) —1) termodinamikada — har qanday termodinamik tizimning holat funksiyalaridan biri (8). Oʻz holiga qoʻyilgan (tashqi kuch taʼsir etmayotgan) berk tizimda jarayon qaysi yoʻnalishda sodir boʻlishini ifodalaydi. [[Termodinamikaning II qonuni (qarang [[Termodinamika) jarayonlarning yoʻnalishini avvaldan aytib berish imkoniga ega emas. Bu qonunni taʼriflagan R. Klauzius 1865 yilda jarayonlarning bir tomonlama kechishiga olib keluvchi cheklashni tahlil qilib, 8 funksiyani kiritdi va uni Entropiya deb atadi; 2) statik fizikada — tizim holatining termodinamik ehtimolini ifodalovchi kattalik.

Entropiyaning xossalari: 1) tajriba natijasi toʻgʻri boʻlsa, yaʼni R larda birontasi birga, qolganlari nolga teng boʻlsa, noaniqlik oʻlchami — Entropiya ham nolga teng boʻladi; 2) tajriba natijalari teng ehtimolli boʻlsa, Entropiya maksimal qiymatga ega boʻladi; 3) bir-biriga bogʻliq boʻlmagan ikki tajriba Entropiyasi ularning Entropiyalari yigʻindisiga teng .

Termodinamikaning birinchi qonuni termodinamik jarayonning energetik balansini tuzishga imkon beradi, ya’ni izolyatsiyalangan sistemada energiyaning umumiy zapasi o’zgarmas ekanligini ko’rsatadi. Lekin bu qonun energiyaning uzatilish yo’nalishi termodinamik jarayonining sodir bo’lish ehtimolligi va yo’nalishi haqida hech qanday ma’lumot bermaydi. Tabiatda sodir bo’ladigan va ishlab chiqarishda amalga oshiriladigan jarayonlar faqat ma’lum yo’nalishdagina o’z-o’zicha bormaydi.

Masalan, eritma o’z-o’zicha hosil bo’ladi lekin tashkil etuvchi komponentlariga o’z-o’zicha ajralmaydi. Issiqlik energiyasi faqat issiq jismdan sovuq jismga o’z-o’zicha o’tadi. Elektr energiyasi yuqori potensialli joydan past potensialli joyga o’z-o’zicha oqib tushadi. Boshqacha aytganda, energiya intensivlik faktori kichikroq joyga o’z-o’zicha uzatiladi.

Energiyaning qiymatini aniqlaydigan ikkinchi faktor sig’im faktori bo’lib, unga elektr miqdori moddaning hajmi issiqlik kiradi.

Qaytar va qaytmas jarayonlar. Agar sistema bir muvozanat holatidan ikkinchi holatga uzluksiz oraliq muvoizanat holatlari orqali juda sekin o’tsa bunday o’zgarish qaytar jarayon deyiladi. Bunda ikki muvozanat holat orasida holat parametrlari juda kam o’zgaradi va holat parametrlarini juda kam o’zgartirish yo’li bilan sistemaning avvalgi muvozanat holatiga qaytarish mumkin.

Qaytar jarayonlarga qattiq kristall jismning suyuqlanshini suyuliklarning bug’lanishi, kimyoviy birikmalarning dissotsialanishi va boshqalrni misol keltirish mumkin. To’yingan eritmadan kristallarga tushurishni amalda qaytar jarayon deb qarash mumkin, bunda bosim va haroratning salgina o’zgarishi ham hosil bo’lishi yoki kondensatsialanishiga va demak moddaning cho’kishiga sabab bo’ladi. Muvozanatdagi jarayonni qaytar jarayon deyish mumkin. Shuningdek har qanday jarayon muvozanatga keladi. Qaytar jarayonlar o’z-o’zicha sodir bo’lmaydi. Ularni amalga oshirish uchun tashqaridan energiya sarflsh kerak.

Qaytmas jarayonlar odatda o’z-o’zicha va faqat bir yo’nalishda muvozanat holatiga yaqinlashadigan yo’nalishda boradi va bu muvozanat qaror topgach jarayon to’xtaydi. Masalan, issiqlikning qaynoq jismdan sovuqroq jismga o’tishi o’ta sovutilgan suyuqlikning kristallanishi yoki o’ta qizdirilgan suyulikning bug’lanishi gazlar yoki suyuqliklarning o’zaro diffuziyalanishi va boshqalar.

Qaytar va qaytmas jarayonlarni xarakterlash uchun termodinamikad ko’p qo’llaniladigan intensivlik faktori va sig’im faktori tushunchalariga to’xtalib o’tamiz. Intensivlik faktori ayni turdagi energiyaning kuchlanishini boshqacha qilib aytganda potensialini bildiradi. Masalan elektr energiyaning intensivlik faktori bosim, harorat esa issiqlikning intensivlik faktoridir. Energiyaning miqdorini bildiradigan sig’im faktoriga elektr miqdori hajmiy energiyada moddaning hajmi, issiqlik uchun issiqlik sig’imi kiradi.

Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko’ra izolyatsiyalangan sistemalarda o’z-o’zicha boradigan jarayonlarning nenrgiyaning yuqori darajadan past darajaga o’tish yo’nalishidagina borish mumkin va jarayon sistemaning barcha qismlarida energiya tenglashgunga qadar davom etadi. Ikkinchi qonunga shunday ta’rif berish mumkin: Har qanday sistema energiyaning intensivlik faktori tenglashadigan muvozanat holatiga kelishiga harakat qiladi. Bu qoidani issiqlikka tadbiq etsak, shunday ifodalaniladi: issiqlik sovuq jismdan issiq jismga o’z-o’zicha o’tishi mumkin emas.

Har qanday energiyaning miqdori intensivlik faktorining sig’im faktoriga ko’paytmasiga teng. Elektr energiyasi potensialining elektr miqdorining ko’paytmasiga hajmiy energiya potensialining elektr miqdoriga ko’paytmasiga issiqlik miqdori esa jism issiqlik sig’imining harorat ko’paytmasiga teng. Sistemaning ayrim qismlarida energiyaning intensivlik faktori turlicha bo’lgandagina bu sistema jarayoni o’z-o’zicha boradi.

Jarayonlar qaysi yo’nalishda o’z-o’zicha borishini ko’rsatish uchun entropiya degan tushuncha kiritilgan.

Issiqlikning hammasi boshqa tur energiyaga to’liq ayalana olmaydi. Uning shu sharoitda energiyaning boshqa turlariga aylana olmaydigan go’yo “ahamiyatsiz” qismi ham bor. Ana shu qismning o’lchovi entropiya deyiladi.

Entropiya izolyatsiyalangan sistemada jarayonning qaytmaslik o’lchovi energiyaning o’z-o’zicha boshqa formalarga aylana olmaydigan turga o’tish o’lchovidir. Termodinamik holat funksiya bo’lgan entropiya tushunchasini fanga XIX asrning o’rtalarida R.Klazius kiritgan.

Ma’lumki sistema ehtimolligi kamroq bo’lgan holatda o’z-o’zicha o’tishga harakat qiladi. L.Bolsman entropiya S sistema holati termodinamik ehtimolligi (W) ning logorifmiga mutanosib bo’linishini ko’rsatadi.



Bunda K Bolsmon doimiysi (; bunda R universal gaz doimiysi, N_A – Avogadro soni).

Bu tenglama termodinamika ikkinchi qonunining analitik ifodasidir. Agar jarayon o’zgarmas haroratda borsa, u holda



Demak, istalgan jarayonda entropiyaning o’zgarishi yutilgan yoki ajaralib chiqqan issiqlik haroratga nisbati bilan o’lchandi. Bundan ko’rinadiki, entropiya holat funksiyasi bo’lib, uning o’zgarishi sistemaning boshlang’ich va oxirgi holatlarigagina bog’liq. Entropiya hisobida ifodalaniladi.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni jarayonlarning qaytarligi bilan bog’liq.

Agar jarayon to’g’ri va teskari yo’nalishda olib borilganda sistema uni o’rab turgan muhit o’zining avvalgi holatiga qaytsa bunday, jarayon termodinamik qaytar jarayondir. Agar jarayon natijasida sistema yoki uni o’rab turgan muhitda yo’rlmaydigan o’zgarishlar qolsa u holda jarayon qaytmas deyiladi.

Entropiya jarayonlarning qaytarlik o’lchovi bo’lib, qaytar jarayonda uning o’zgarishi nolga teng, ya’ni S=const.

Qaytmas jarayonlar sistema uchun esa



Ya’ni qaytmas jarayonlarda sistemaning entropiyasi maksimumga qadar ortib boradi. Bu shart (dS>0) faqat izolyatsiyalangan sistemalar uchun umuman to’g’ri keladi. Sisteamning ayrim qismlarida esa unga teskari jarayonlar ham sodir bo’lishi mumkin.

Statistik termodinamikaga ko’ra entropiya sistemadagi molekulalarning tartibsiz o’lchovidir. Molekulalarning issiqlik harakati qancha kuchli tartibsizligi yuqori darajada bo’lsa, sistemaning entropiya qiymati ham shuncha katta bo’ladi.

Shunday qilib termodinamikaning ikkinchi qonuniga quyidagicha ta’rif berish mumkin: izolyatsiyalangan sistemaning entropiyasi qaytmas jarayonlarda ortib boradi, qaytar jarayonlarda o’zgarmasdan qoladi. Lekin u hech qachon kamaymaydi.

Entropiya haqidagi tushunchadan foydalanib termodinamikaning ikkala qonuni birlashtirish mumkin:

Qaytar jarayonlar uchun



yoki



va umuman barcha jarayonlar uchun



va



Demak,



bu formula jarayon qaytar bo’lgandagina sistema maksimal ish bajarishini ko’rsatadi.

Termodinamik potensiallar: Qaytar jarayonda berilgan sharoitlarda sistema bajargan ishni hisoblab topishga yordam beradigan sistemaning holatini aniqlovchi o’zgaruvchilar asosida olingan funksiyalar termodinamik potensiallar deyiladi.

Termodinamik potensiallar holat funksiyalaridir, ya’ni ualrning o’zgarishi faqat boshlang’ich va oxirgi holtag bog’liq lekin o’tilgan yo’lga bog’liq emas.

Qaysi funksiya termodinamik potensial rolini o’ynashi sitema qanday sharoitda ekanligiga qarab belgilanadi.

Termodinamik potensiallar jumlasiga izoxoro-izotermik potensial F izobara-izotermik potensial Z, ichki energiya U va entalpiya H kiradi. Amalda izoxoro-izotermik va izobaro-izotermik potensiallar ko’p qo’llanilgani uchun biz shularning o’zgarishlarini batafsilroq ko’rib chiqamiz.

O’zgarmas harorat va hajmda boradigan jarayonlar uchun termodinamika ikkala qonunining birlashtirilgan ifodasidan quyidagicha yozish mumkin:



yoki



Bu yerda ham tenglik ishorasi qaytar jarayonga talluqli va maksimal ish A ni ko’rsatadi.

Funksiya U-TS ichki izoxoro-izotermik potensial deyiladi va F harfi bilan belgilandi.:



F ichki energiya bilan bog’langan energiya (TS) ning ayrimasiga tengligi sababli erkin nergiya ham deyiladi.

Yuqoridagi formulaga ko’ra izotermik jarayonda bajarilgan maksimal ish



O’zgarmas harorat va bosimdagi sistemalar uchun termodinamik potensial Z bilan iodalaniladi va izobaro-izotermik potensial deyiladi:



Bu potensialning o’zgarishi ham sistemaning boshlang’ich va oxirgi holatlarigagina bog’liq ya’ni;



Izobaro-izotermik jarayonlarda bajarilgan maksimalo ish shu potensialning o’zgarishiga teng:



Ikkala potensialning ifodasida entropiya minus ishorali bo’lgani uchun qaytmas jarayonlarda potensiallarning qiymati ortmaydi. Balki kamaydi va minimumga intiladi. Boshqacha aytganda izobaro-izotermik jarayonlar izobar potensial Z ning kamyish yo’nalishidagina o’z-o’zicha borishi mumkin.

Jarayonning o’z-o’zicha borish chegarsi ya’ni muvozanat sharti potensialning minimal qiymatiga yetishidan iborat bo’ladi.

Izoxoro-izotermik jarayonlar uchun tegishli shart-sharoitlar izoxor potensial F ning o’zgarishi orqali ifodalaniladi.

Entropiya sistemadagi buzilish yoki tasodifiylikning miqdoriy o'lchovi sifatida tavsiflanadi. Kontseptsiya issiqlik energiyasini bir tizimda o'tkazish bilan bog'liq bo'lgan termodinamikadan kelib chiqadi. "Mutlaq entropiya" ning ba'zi shakllari haqida gapirish o'rniga fiziklar odatda ma'lum bir termodinamik jarayonda sodir bo'lgan entropiyaning o'zgarishi haqida gapiradilar.

Entropiyani hisoblash

Izotermik jarayonda entropiyaning o'zgarishi (Delta- S ) mutlaq haroratga ( T ) bo'linadigan issiqlik ( Q ) o'zgarishidir:

Delta- S = Q / T

Har qanday reversiblli termodinamik jarayonda, hisoblash jarayonida jarayonning boshlang'ich holatidan dQ / T ning yakuniy holatiga ajralmas qism sifatida ifodalanishi mumkin .

Bundan umumiy ma'noda, entropiya ehtimollik o'lchovidir va makroskopik tizimning molekulyar buzilishi. Argumentlar tomonidan tavsiflangan tizimda ushbu o'zgaruvchilar qabul qilishi mumkin bo'lgan muayyan miqdordagi konfiguratsiyalar mavjud. Agar har bir konfiguratsiya teng imkoniyatga ega bo'lsa, entropiya Boltzmann doimiyligi bilan ko'paytiriladigan konfiguratsiyalar sonining tabiiy logarifmidir.

S = k _B ln Vt

bu erda S - entropiya, k _B Boltzmannning doimiyligi, ln - tabiiy logaritma va V - mumkin bo'lgan holatlar sonini ifodalaydi. Boltzmannning doimiy qiymati 1.38065 × 10 ^-23 J / K ga teng.

Entropiyaning birliklari

Entropiya energiyaning energiya jihatidan haroratga bo'linishida ifodalanadigan keng miqyosli modda bo'lib hisoblanadi. Entropiyaning SI birliklari J / K (joules / degrees Kelvin).

Entropiya va Termodinamiğin ikkinchi qonuni

Termodinamiğin ikkinchi qonunini ifodalashning bir usuli:

Har qanday yopiq tizimda tizimning entropi yoki doimiy ravishda saqlanib qoladi.

Buni ko'rishning bir usuli - bu tizimga issiqlik qo'shilishi molekula va atomlarning tezlashishiga sabab bo'ladi. Boshlang'ich holatga erishish uchun yopiq tizimdagi jarayonni (ya'ni energiyani jalb qilmasdan yoki boshqa joydan chiqarib yubormasdan) qaytarib olish uchun (qiyin bo'lsa-da) qiyin bo'lishi mumkin, ammo siz tizimni hech qachon boshlaganingizdan "kam energiya" olishingiz mumkin emas ...

energiya faqat borish uchun joy yo'q. Qaytarilmaydigan jarayonlar uchun tizimning umumiy entropiyasi va uning atrofi doimo oshib boradi.

Entropi haqida noto'g'ri tushunchalar

Termodinamiğin ikkinchi qonunining bu ko'rinishi juda mashhur va u noto'g'ri ishlatilgan. Ba'zilar, termodinamiğin ikkinchi qonuni, tizim hech qachon tartibli bo'lmagan degan ma'noni anglatadi. To'g'ri emas. Buning ma'nosi shuki, (entropiya kamayishi uchun) tizimdan tashqarida energiya uzatish kerak, masalan, homilador ayol oziq-ovqatdan energiya tortib, urug'langan tuxumni to'liq chaqaloq bo'lishiga olib kelishi kerak. Ikkinchi satrning qoidalari bilan belgilanadi.

Bundan tashqari, deb nomlanuvchi: buzilish, betartiblik, tasodifiylik (uchta noto'g'ri sinonim)

Mutlaq Entropiya

Tegishli atama "mutlaq entropiya" dir, bu S S emas, balki S tomonidan belgilanadi. Mutlaq entropiya termodinamika uchinchi qonuniga binoan aniqlanadi. Bu erda muttasil nolga kiruvchi entropiya nolga teng deb hisoblanadigan barqaror qo'llaniladi.

Ko’chish hodisalari, diffuziya,issiqlik

o’tkazuvchanlik va qovushqoqlik

Moddiy nuqta harakatini xarakterlovchi kattaliklardan biri uning harakat travektoriyasidir. Moddiy nuqta harakatining trayektoriyasi deb, shu nuqtaning harakat davomida fazoda qoldirgan iziga aytiladi.

Trayektoriyaning shakliga qarab, harakat tokgbri chiziqli yoki egri

chiziqli bolishi mumkin. 8-a rasmda moddiy nuqtaning harakat trayektoriyasi ko'rsatilgan.

Trayektoriya va yo‘l. Moddiy nuqta harakatini A nuqtadan boshlab

kuzata boshladik, deylik. Ma’lum vaqtdan so'ng u В nuqtaga kelsin.

Harakat trayektoriyasi ^^qismining uzunligiga teng boigan Ал-

skalar kattalikka yolning uzunligi deyiladi. Boshqacha aytganda, moddiy nuqta harakat trayektoriyasining uzunligiga yo‘l deyiladi.

Ko`chish va yo‘l. Moddiy nuqtaning dastlabki holatidan uning

keyingi holatiga o'tkazilgan Ar = r - r0 vektorga ko'chish deyiladi.

To'gri chiziqli harakatda ko‘chish vektori tegishli trayektoriya qismining uzunligi bilan mos keladi va ko‘chish vektorining moduli

Diffuziya (lot. diffusio — singish, tarqalish) — molekulalar, atomlar, ionlar va kolloid zarralarning tar-tibsiz issiklik harakati natijasida bir moddaning ikkinchi moddaga oʻz-oʻzidan oʻtishi, birining ikkinchisiga singib ketishi. Diffuziya gaz, suyuklik yoki qattiq jismlarda boʻladi va tezligi moddaning zichligi va qovushoqligi, temperatura, diffuziyalanuvchi zarraning tabiatiga va h. k.ga bogʻliq. Temperatura koʻtarilishi bilan Diffuziya tezlashadi. Bir aralashmali sistema (bir modda)dagi Diffuziya oʻz diffuziya, koʻp aralashmali sistema (gaz, suyuq yoki qattiq eritmalar)dagi Diffuziya geterodiffuziya deyiladi. Fan va texnika sohalarida Diffuziya ning ahamiyati katta; kimyoda Diffuziya usuli erigan moddaning molekulyar ogʻirligini aniqlashda qoʻllaniladi. Biologiyada oziq moddalarning soʻrilishi va yutilishi hamda moddalar almashinuv mahsulotlarining chiqib ketishida Diffuziya ning ahamiyati bor. Texnikada terini oshlash, gazlamani boʻyash, metallarni sementlash va azotlash, metallarda himoya qrplama hosil qilishda qoʻllaniladi. Geologiyada Diffuziya moddalarning quyuqdan suyuqqa, issiqdan sovuqqa, namdan quruqqa tarqalishiga aytiladi. Foydali qazilma konlarini izlashda Diffuziya ning roli juda muhim. Diffuziya natijasida konlar bor joylarda rudalarni birlamchi va ikkilamchi areal (joy) lari hosil boʻladi. Bular oʻz navbatida maʼdan konlarini qidirishda asosiy omillardan hisoblanadi. Fizikada molekulalar (atomlar) Diffuziya sidan tashqari oʻtkazuvchanlik elektronlari, kovaklar, neytronlar va b. zarralar Diffuziya si ham oʻrganiladi.

Gаzlаrdа diffuziya.

Biror hаjmdа gаz zichligi turlichа bo‘lib, OX o‘qi bo‘yichа kаmаyib borsin (16.3-rаsm). Ya’ni S yuzаning chаp tomonidа

<> mаsofаdа 1, o‘ng tomonidа <> mаsofаdа 2 bo‘lsin. Zichlik molekulаlаr kontsentrаtsiyasi n0 vа bittа molekulа mаssаsi m bilаn =n0 m orqаli bog‘lаngаn. Demаk S yuzа orqаli chаpdаn o‘nggа olib o‘tilаyotgаn kаttаlik  =m-molekulа mаssаsi bo‘lаdi. Shuning uchun

n₀  = n₀ m =  (N) = (Nm) = M

Bulаrni umumiy ko‘chirish tenglаmаsigа qo‘yib, S yuzа orqаli chаpdаn o‘nggа t vаqt ichidа olib o‘tilgаn M mаssа miqodorini topаmiz:

M =  D St (16.9)

Demаk (16.9) gа binoаn OX o‘qi bo‘yichа zichlik  kаmаyib borgаndа diffuziya tufаyli S yuzаdаn o‘nggа tik rаvishdа olib o‘tilgаn mаssа miqdori M zichlik grаdienti gа yuzа kаttаligi S gа vа o‘tish vаqti t gа to‘g‘ri proporsionаl ekаn. (16.9) tenglаmа diffuziya tenglаmаsi yoki Fik qonuni deyilаdi. Proporsionаl lik koeffitsienti

D = (16.10)

gа diffuziya koeffitsienti deyilаdi. Diffuziya koeffitsienti (16.9) ifodаgа binoаn zichlik grаdienti /x = 1 kg/m4 bo‘lgаndа S = 1m2 yuzаdаn t=1c. dа olib o‘tilgаn mаssа miqdorigа son jihаtidаn teng:



16.3-rasm

M = D. D ning birligi m2/s. <> <>, <> bo‘lgаnligi uchun diffuziya koeffitsienti gаzning tаbiаtigа () vа uning holati ( vа T) gа bog‘liq. Normаl shаroitdа kislorod uchun

<>=5 .10-8 m, <> 5 .102 m/c vа D  8 .10-6 m2/s.

Diffuziya tаbiаtdа vа texnikаdа kаttа аhаmiyatigа egа.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni uqtirish berishicha, issiqlik doimo harorat yuqoriroq jismdan harorati pastroq jismga tomon uzatiladi. Biroq, qonunda issiqlik uzatilish mexanizmlari haqida lom-mim deyilmagan. Holbuki, issiqlik uzatilish jarayonlarining mohiyatini yaxshi bilish va ulardan foydali ish chiqara olish - muhandislik fizikasi nuqtai nazaridan nihoyatda muhim masaladir. Shu sababli ham, issiqlik almashinish jarayonlariga oid tafsilotlarni o‘rganish - amaliy fan sohalari bilan shug‘ullanuvchi olimlar va muhandislar oldidagi eng dolzarb muammolardan biri bo‘lib kelgan. Yuqorida ham ta'kidlanganidek, hozirda olimlar issiqlik almashinuv jarayonlarining uch xilini farqlab olishgan va ularning har birining zamirida o‘ziga xos noyob fizik jarayon yotadi.

Issiqlik o‘tkazuvchanlik.

Oldingizda kosada qo‘yilgan qaynoq sho‘rvaga qoshiqni solib qo‘ysangiz, ko‘p o‘tmay qoshiqni ham ushlay olmay qolasiz. Sababi, qoshiq tayyorlangan metall katta issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichiga ega bo‘ladi. Shu sababli, metall qoshiqning sho‘rvaga botib turgan qismi, sho‘rva issiqligini butun metall bo‘ylab o‘tkazadi va qoshiq ham qizib ketadi. Umuman olganda, deyarli barcha metallar yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlik namoyon qiladi va metallga uzatilgan issiqlik butun metall bo‘ylab juda tez tarqaladi.

o‘zi aslida, tabiatda har qanday jism o‘ziga xos issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichiga ega bo‘ladi (turli jismlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi). Metallarning issiqlik o‘tkazuvchanligining bu darajada yuqoriligi esa, metallarning atom tabiati bilan bog‘liqdir. Metallarda atomlar uch o‘lchamli kristall panjara shaklida tartiblangan bo‘lib, ular o‘z o‘rta statistik vaziyati bo‘yicha muntazam tebranib turadi. Baland haroratli muhitga solingan metallda esa, atrof-muhitdagi haroratning yuqoriligi va katta tezlik bilan atrofdan o‘ziga kelib urilayotgan zarralarning shiddati ta'sirida, metall atomlarining tebranishi (vibratsiyasi) ham tezlashadi va yanada jadalroq titray boshlaydi. Metallning olovga kirib turgan qismi, yoki, qaynoq suyuqlikka botib turgan qismining harorat juda tezlik bilan, o‘sha olovning, yoki, qaynoq suyuqlikning haroratiga tenglashadi. Lo‘nda qilib aytganda, metallning harorati muhit harorati bilan tez tenglashadi. Shu sababli ham olovga teginib turgan metall qiziganda qizarib chog‘lanib ketadi.

Baland haroratli muhitda termik qo‘zg‘algan metall atomlari o‘ziga qo‘shni bo‘lgan atomlar bilan ham to‘qnasha boshlaydi va issiqlik harakati energiyasini o‘ziga qo‘shni atomga uzatadi. Shu tarzda, qo‘shni atomlar ham tez qizib, muhit haroratigacha isiydi. o‘z energiyasini qo‘shni atomga bergani hamonoq, olovga eng yaqin turgan atomlar ushbu energiyani yana tezkorlik bilan olovdan kelayotgan issiqlik energiyasi hisobidan kompensatsiyalaydi va yana qo‘shnisiga energiya uzatadi.

Shu tarzda, atomlararo zanjir orqali issiqlik metall bo‘ylab tezkorlik bilan tarqaladi va butun metall bo‘ylab yoyiladi. Shunday qilib, issiqlik o‘tkazuvchanlik bu - issiqlik o‘tkazuvchan moddani tashkil qiluvchi atom yoki molekulalarning o‘zaro to‘qnashishi orqali issiqlik uzatilishi va issiqlik almashinishi jarayonlarini asoslab berar ekan. Ya'ni, issiqlik harakati butun jism bo‘ylab tarqaladi; lekin, bu jarayonda issiqlikni bir-biriga uzatadigan atom va molekulalarning o‘zi harakatlanmaydi. Ular o‘z joyida mustahkam o‘rnashgan holda, issiqlikni qo‘shnisidan olib qo‘shnisiga uzatadi va shu tarzda, issiqlik almashinish jarayonida ishtirok etadi.

Issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayonini bayon qiluvchi ixcham tenglama quyidagicha ko‘rinishga ega:

Q=A·ΔT/R

bu yerda Q - uzatilayotgan issiqlik energiyasi miqdori; A - issiqlik o‘tkazgich jismning ko‘ndalang kesim yuzasi; ΔT - ikki nuqta orasidagi haroratlar farqi; R esa - materialning issiqlik qarshiligi bo‘lib, u mazkur materialning issiqlik o‘tkazishga nisbatan qanday qarshilik ko‘rsatishini ifodalaydi. Biz yuqorida keltirgan misolda, ΔT - qoshiqning sho‘rvaga botib turgan qismidagi harorat va uning tashqarida, xona haroratida turgan qismi, ya'ni, sopidagi harorat ko‘rsatkichlari ayirmasiga teng bo‘ladi. A - qoshiqning ko‘ndalang kesim yuzasi; R esa har bir metall uchun o‘ziga xos bo‘lib, maxsus ma'lumotnoma-jadvallardan aniqlanadi. Formulaga qarab shu narsani oson payqash mumkinki, haroratlar farqi va metallning ko‘ndalang kesim yuzasi qanchalik katta bo‘lsa, ushbu metall orqali shunchalik ko‘p issiqlik miqdori o‘tkaziladi. Shu bilan birga, agar haroratlar farqi va metallning ko‘ndalang kesim yuzasi ma'lum bo‘lsa, unda bunday metall orqali issiqlik o‘tkazuvchanlik ko‘rsatkichi, mazkur metallning issiqlik qarshiligiga teskari proporsional bo‘ladi. Ya'ni, metallning issiqlik qarshiligi qanchalik baland bo‘lsa, uning issiqlik o‘tkazuvchanligi shunchalik yomon bo‘ladi.

 

Konveksiya

Endi misolni sho‘rvaning qaynash jarayoniga ko‘chiramiz. Qozon ostiga olov yoqsangiz, avvaliga sho‘rvaning suvi tinch turaveradi. Bunda, issiqlik suvning issiqlik o‘tkazuvchanligi evaziga, pastki qatlamlardan yuqoriga uzatiladi. Suvning harorati ko‘tarilgani sayin, issiqlik o‘tkazish jarayoni o‘zgara boshlaydi. Chunki, endi konveksiya jarayon ishga tushadi.

Idish tubiga yaqin turgan joydagi sho‘rva suvi qizib kengayadi. Qizigan, issiq suvning solishtirma og‘irligi, qozoning yuqoriroq qatlamlarida turgan teng hajmdagi, lekin nisbatan sovuqroq suvning solishtirma og‘irligidan ko‘ra yengilroq bo‘ladi. Bu esa butun sho‘rva sistemasini muvozanatdan chiqaradi va qo‘zg‘alishga olib keladi. Natijada, qizigan va yengillashib qolgan qaynoq suv yuqoriga ko‘tariladi. Uning o‘rniga esa yuqoridan nisbatan sovuqroq suv tushib keladi.

Biroq, jarayon shugina bilan chegaralanib qolmaydi. Chunki, joy almashgan qaynoq va sovuqroq suvlar juda tezlik bilan yana o‘rin almashinishiga to‘g‘ri keladi. Sababi, idish tubiga tushib kelgan suv, u yerdagi yuqori harorat evaziga darhol qiziydi va isib, u ham yuqori ko‘tarila boshlaydi. o‘z navbatida, avvalroq tepaga chiqib olgan boyagi issiq suv ham, u yerda biroz sovib zichlashadi va og‘irlashib, yana tubga sho‘ng‘iydi. Natijada, sho‘rva sistemasi baribir beqaror holatda qolaveradi. Issiq va sovuq suv bir-birini o‘rin almashtirib, idish bo‘ylab pastga va tepaga aylanaveradi. Natijada, butun sho‘rva massasining doimiy sirkulyatsiyasi yuzaga keladi. Buning oqibatida biz qaynayotgan sho‘rvada sirkulyatsion oqimlarni kuzatamiz. Aynan o‘sha, yuqoriga-pastga sirkulyatsiyalanish jarayonini fanda konveksion toklar deyiladi. Siz oshxonada sho‘rva qaynayotganida uning yuzasiga diqqat qilsangiz, konveksiya jarayonini amalda ko‘rishingiz mumkin bo‘ladi. yoki, Buning uchun choy uchun qo‘yilgan va choynakda qaynab chiqqan suvni ham kuzatishingiz mumkin (umuman ochiq idishda qaynayotgan har qanday suvni kuzatsangiz bo‘ladi  ).

Konveksion toklar - tabiatda anchayin keng tarqalgan issiqlik almashinish usulidir. Konveksiya hodisasi yulduzlar qa'rida ham yuz beradi. Xususan, bizning yulduzimiz - Quyosh ichkarisida ham, aniqrog‘i, Quyosh yadrosi va Quyosh toji oralig‘ida favqulodda ulkan miqyosli konveksiya jarayoni boradi. Aynan ushbu jarayon Quyosh qa'rida kechayotgan termoyadro reaksiyalari natijasida ajralib chiqayotgan issiqlik energiyasini Quyosh sirtiga olib chiqadi (Quyosh o‘z energiyasini qayerdan oladi?). 150 million km naridagi Quyoshni qo‘ya turing, shundoqqina oyoq ostimizda - Yer mantiyasida ham muntazam konveksiya jarayoni boradi va uning natijasida biz plitalar tektonikasini kuzatamiz. Sayyoramiz atmosferasidagi konveksion oqimlar butun Yer yuzi bo‘ylab iqlimning qanday bo‘lishini hal qiladi desak mubolag‘a bo‘lmaydi. Atmosferadagi konveksiya jarayonlari ekvator va unga yaqin issiq hududlardan isigan havo va suv massalarini qutblar tomon tashib boradi va butun boshli mintaqalar va materiklarning iqlim xususiyatlarini belgilab beradi. Hattoki, alohida holda olingan bitta shahar miqyosida ham konveksiya juda muhim o‘rin tutadi. Siz nima sababdan shahar joylarning harorati qishloqlardagidan bir-ikki daraja baland bo‘lishini fikr qilib ko‘rganmisiz? Buning sababi ham o‘sha konveksiyaga borib taqaladi. Shaharda qizigan asfalt yuzasidan iliq havo muntazam ko‘tarilib turadi va uning o‘rniga sovuqroq havo tushib, doimiy sirkulyatsion oqim hosil qiladi. Shu sababli, katta shaharlarda, ayniqsa, avtomobil harakati zich va jadal bo‘lgan yirik megapolislarda o‘ziga xos mahalliy mikroiqlim yuzaga keladi.

Umumlashtirish o‘rnida shuni ta'kidlaymizki, konveksiya - moddaning harakati evaziga issiqlik uzatilishi jarayonini yuzaga keltiradigan jarayondir. Muayyan bir joyda issiqlikni o‘ziga yig‘ib olgan modda muhit bo‘ylab harakatlanib, issiqlikni o‘zi bilan tashib yuradi va nisbatan joyga borgach, u o‘zi tashib kelgan issiqlikni o‘sha joydagi sovuqroq moddalarga, xususan, atrof muhitga uzatadi. Konveksiya va issiqlik o‘tkazuvchanlikning bir-biridan tubdan farq qiladigan joyi aynan shunda. Ya'ni, issiqlik o‘tkazuvchanlikda issiqlikni uzatayotgan moddaning o‘zi joyidan qo‘zg‘almaydi; konveksiyada esa, issiqlikni modda o‘zi bilan tashib yuradi.

Issiqlik oʻtkazuvchanlik - biror muhitda uning turli qismlaridagi temperaturaning muvozanat qiymatidan chetlashishi natijasida issiqlik oqimining vujudga kelishi hodisasi. Issiqlik oʻtkazuvchanlik issiqlik oqimi zichligi bilan uni vujudga keltirgan moddadagi temperatura gradiyenti orasidagi proporsionallik koeffitsiyenti — Issiqlik oʻtkazuvchanlik koeffitsiyenti % bilan ifodalanadi. Har xil jism is-siqlikni turlicha oʻtkazadi. Mac, qat-tiq yoki suyuq jismlarning Issiqlik oʻtkazuvchanlik xossasi gaznikidan yuqori. Kumush eng katta Issiqlik oʻtkazuvchanlik gaega: x=428J/m-strad). Qat-tiqjismning Issiqlik oʻtkazuvchanligi uning tuzilishiga bogʻliq. Gʻovak jismlarniki kichik (chunki gʻovaklarni toʻldiruvchi gazning Issiqlik oʻtkazuvchanligi kichik). Issiqlikni jismning zarralari (zarralar tebranishi tufayli issiqlikni biridan ikkinchisiga uzatadi), shu sababli metallarning Issiqlik oʻtkazuvchanlik koʻrsatkichi katta boʻladi. 

Fаrаz qilаylik, OX o‘qining x = 0 nuqtаsidа isitgich bo‘lib, temperаturа OX o‘qi bo‘ylаb kаmаyib borsin. 16.4-rаsm S yuzаning chаp vа o‘ng tomonlаridа <> mаsofаdа mos xoldа temperаturаlаr T1 vа T2 bo‘lib, T1>T2 dir. Molekulа kinetik energiyasi temprerаturаgа to‘g‘ri proortsionаl (=kT) bo‘lgаnligi sаbаbli S yuzаning chаp tomonidа bo‘lgаn molekulаning kinetik energiyasi () o‘ng tomonidаgi molekulа kinetik energiyasi () dаn kаttаdir. Shu sааbli S yuzаdаn chаpdаn o‘ng tomongа kinetik energiya, ya’ni issiqlik miqdori Q olib o‘tilаdi.

Demаk, olib o‘tilаyotgаn fizik kаttаlik molekulа energiyasi  = = kT bo‘lаdi. U xoldа (n0 =const):

 (n0 ) = (n0 (i/2) RT) = n0 (i/2) RT =  C

  Q

Bu yerda k = R/NA; C =( i/2) R; Cv =C/;  = NAm;  = n0m)

T = T₁ -T₂

Bulаrni ko‘chirish tenglаmаsigа qo‘ysаk.

Q = 

St (16.11)

kelib chiqаdi. Demаk, (16.11) gа binoаn temperаturа kаmаyib boruvchi OX o‘qigа tik bo‘lgаn S yuzаdаn olib o‘tilgаn issiqlik miqdori Q shu yuzаgа, olib o‘tish vаqti t gа vа temperаturа grаdienti T/x gа proporsionаl ekаn. (16.11) tenglаmа Fur’e tenglаmаsi deb аtаlаdi.

Proporsionаl lik koeffitsienti

= C   ><> (16.12)

gа issiqlik o‘tkаzuvchаnlik koeffitsienti deb аtаlаdi. (16.11) gа аsosаn issiqlik o‘tkаzuvchаnlik koeffitsienti temperаturа grаdienti T/x = 1K/m bo‘lgаndа S = 1m2 yuzаdаn t = 1 s dа olib o‘tilgаn issiqlik miqdorigа son jihаtidаn tengdir.

Q =

ning birligi J/(m.s.K.) dir. Normаl shаroitdа (r = 143,10 -2 kg/m, Cv = J/(kg.K) kislorod uchun = 8,10 J/(m.s.K). Odаtdа bosimgа bog‘liq emаs. Аmmo siyrаklаshgаn gаzlаrdа  bosimgа bog‘liq bo‘lib, judа kichikdir. Bu hodisadаn Dyuаr idishlаri yasаshdа foydаlаnilаdi.



16.4-rasm

Termoelektr hodisalar(Zeebek,Tomson

va Pelte effektlari)

REJA:

1.Kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsi

2.Tеrmоelektr effеkt.

3.Tеrmоelektrron emissiya va uning qo’llanilishi.

4.Yarim o’tkazgichlarda elektr tоki.

5.Qattiq jismlarning zоnalar nazariyasi.

6.Gazlarda elektr tоki. Mustaqil bo’lmagan razryad.

Termoelektr hodisalar - ket maket ulangan turli qattiq oʻtkazgichlardan iborat elektr toki zanjirida elektr va issiqlik jarayonlari orasidagi oʻzaro bogʻlanishga asoslangan fizik gʻodisalar. Zeyebek, Peltye va Tomson effektlari Termoelektr hodisalar boʻlib, ular asosida bu hodisalarning miqdoriy kattaliklari aniklanadi. Har xil tarkibli va ulanish nuqtalarida temperatura turlicha boʻlgan ikki oʻtkazgichda elektr yurituvchi kuch (e.yu.k.) — termo e.yu.k. qosil boʻlishini nemis fizigi T.I. Zeyebek 1821 yilda kashf etgan.

1953 yilda termo e.yu.k.ning yana bir manbai — elektronlarning fononlarga ergashish effekti ochildi. Agar qattiq jismda tralar oʻzgarishi yuz bersa, u holda issiq tomondan sovuq tomonga harakat qilayotgan fononlar soni teskari tomonga harakatlanayotganlarga nisbatan koʻproq boʻladi. Natijada fononlar elektronlar bilan toʻqnashib, ularni ham oʻziga ergashtiradi va sovuq tomonda manfiy (issiq tomonda musbat) zaryad toʻplana boshlaydi. Bu jarayon hosil boʻlayotgan potensiallar ayirmasi fononlar harakatini muvozanat holatga keltirguncha davom etadi. Metallarda elektronlar konsentratsiyasi katta va u traga bogʻliq emas. Elektronlar energiyasi ham traga bogʻliq emas, shuning uchun metallarda termo e.yu.k. kichik. Yarimoʻtkazgichlarda va ularning qotishmalarida termo e.yu.k. katta qiymatga erishadi. Chunki ularda tok tashuvchilar konsentratsiyasi kichik va u traga bogʻliq boʻladi.

Tok tashuvchilar oqimida issiklik muvozanatining buzilishi barcha Termoelektr hodisalarga sabab boʻladi. Barcha termoelektrik koeffitsiyentlarning mutlaq qiymati tok tashuvchilar konsentratsiyasi kamayishi bilan kattalashadi; shuning uchun ular yarimoʻtkazgichlarda metallar va ularning qotishyalaridagiga nisbatan oʻn va, hatto, yuz marta katta boʻladi. Termoelektr hodisalar tralarni oʻlchashda va issiklik energiyasini elektr energiyasiga aylantirishda qoʻllaniladi.

Kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsi

1797 y. itаliyalik оlim Vоl’tа tаjribа yo’li bilаn quyidagini aniqlаdi: turli jinsli ikki mеtаlni bir-birigа zich tеgizilgаndа ulаr оrаsidа faqat аynаn shu mеtаllаrning himiyaviy tаrkibi vа tеmpеrаturаsigа bog’liq bo’lgаn pоtеnsiаllаr аyirmаsi vujudgа kеlаr eqan (Vоl’tаning birinchi qonuni).

Bu pоtеnsiаllаr аyirmаsi kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsi dеyilаdi. Zich tеgizilgаn dеgаndа mеtаllаr sirtining kristаll pаnjаrа yachеykаsi ulchаmigа tеng mаsоfаdа yaqinlаshishi nаzаrdа to’tilаdi, mаsаlаn mеtаllаrni pаyvаndlаsh yo’li bilаn shundаy yaqinlаshtirish mumkin.

Kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsini vujudgа kеltiruvchi sаbаblаrni aniqlаylik.

_e^-

Mеtаll ichidаgi erkin elektrronlаrgа tа`sir qiluvchi musbаt iоnlаrgа tоrtishish kuchlаri urtаchа o’zaro muvоzаnаtlаshаdi.

Аgаr birоr sаbаb bilаn elektrron mеtаll chеgаrаsidаn tаshkаrigа chiksа, u hоldа ungа mеtаll sirtidаgi iоnlаrning muvоzаnаtlаshmаgаn tоrtish kuchlаri vа mеtаlldа elektrronning kеtishi tufаyli hоsil bo’lgаn ortiqcha musbаt zаryadning kuchi tа`sir qilа bоshlаydi.

Mеtаll tоmоngа yunаlgаn nаtijаviy kuch elektrronni mеtаlgа qaytaradi. Dеmаk elektrron mеtаlni tаshlаb, аtrоf muhitgа kеtishi uchun mеtаllgа tоrtish kuchlаrigа qarshi ishni bаjаrish kеrаk. Bu ish elektrronning mеtаlldаn chiqish ishi dеb аtаlаdi.

Chiqish ishini elektrron -vоl’tlаrdа (эB) ulchаnаdi. Bir elektrron -vоl’t elektrronni elektr mаydоnining pоtеnsiаllаr аyirmаsi 1в bo’lgаn ikki nuqtasi оrаsidа ko’chirishdа bаjаrilаdigаn ishgа tеng.

Elektrron zаryadi bo’lgаni uchun



Ikki turli mеtаllni 1 vа 2 kоntаktgа kеltirаylik, bu mеtаllаrning chiqish ishlаri А₁<А_2.

1 2

+ Е -



А₁<А₂, bo’lgаni uchun, mеtаllаrning bir-birigа tеgishli sirti orqali erkin elektrronlаrning birinchi mеtаllаrdаn ikkinchi mеtаllgа ko’chirish sоdir bo’lаdi, buning nаtijаsidа birinchi mеtаll musbаt, ikkinchi mеtаll esа mаnfiy zаryadlаnаdi. Bundа hоsil bo’lаdigаn - pоtеnsiаllаr аyirmаsi quyidagichа bo’lаdi.



bu еrdа e - elektrron zаryadining аbsоlyut kаttаligi.

Endi chiqish ishlаri bir hil А₁=А₂ biroq erkin elektrronlаr kоnsеntrаsiyasi turlichа bo’lgаn n₀₂<n₀₁ ikkitа mеtаllni kоntаktgа kеltirаmiz. Bu hоldа erkin elektrronlаrning birinchi mеtаlldаn ikkinchi mеtаllgа ortiqcha o’tishi bоshlаnаdi. Nаtijаdа birinchi mеtаll musbаt, ikkinchi mеtаll mаnfiy zаryadlаnаdi. Mеtаllаr оrаsidа quyidagi pоtеnsiаllаr farqi vujudgа kеlаdi:

bu еrdа R- Bоl’smаn dоimiysi.

Chiqish ishlаri vа erkin elektrronlаr kоnsеntrаsiyasi turlichа bo’lgаn mеtаllаr kоntаktining umumiy hоlidа kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsi quyidagichа bo’lаdi



tеmpеrаturalаri birdаy bo’lgаn bir nеchа turli jinsli mеtаll o’tkazgichlаrni bir-birigа tеgizаylik. U hоldа:





Bir nеchа kеtmа-kеt ulаngаn o’tkazgichlаrdаn tuzilgаn оchik zаnjir uchlаridаgi pоtеnsiаllаr аyirmаsi ikki chеkkаdаgi o’tkazgichlаr hоsil qilgаn kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsigа tеng vа оrаdаgi o’tkazgichlаrgа bog’liq emаs.

(Bu qoida Vоl’tаning ikkinchi qonuni dеyilаdi).

Tеrmоelektr effеkt.

Kоntаkt pоtеnsiаllаr аyirmаsining tеmpеrаturаgа bog’liqligi tеrmоelektr effеkt dеb аtаluvchi quyidagi hоdisаgа sаbаb bo’lаdi. Turli jinsli ikki mеtаll o’tkazgichdаn bеrk zаnjir tuzаylik а vа b kоntаktlаrning tеmpеrаto’ralаrini turlichа to’tib turаylik, ya`ni T_a>T_b.

Undа yo’qоridа kеltirilgаn fоrmulаgа ko’ra:

^1 a b ^2

Nаtijаdа а vа b uchlаri оrаsidа pоtеnsiаllаr аyirmаsi vujudgа kеlаdi:

bu pоtеnsiаllаr аyirmаsi tеrmоelektr yurituvchi kuch dеb аtаlаdi.





Bu еrdа kоeffisеnt mеtаllаrning аyni shu jufti uchun o’zgarmаs kаttаlikdir. O’tkazgichlаrning bu o’tkazgichlаr kоntаktlаri tеmpеrаto’ralаrining farqi hisоbigа tоk hоsil qiluvchi bеrk zаnjir tеrmоelеmеnt yoki tеrmоpаrа dеyilаdi.

Fоrmulа tеrmоpаrаning elektr yurituvchi kuchi tеmpеrаturа farqigа prоpоrsiоnаl bo’lishini ko’rsatadi.

1834y. frаnsiyalik fizik Pеl’t’е tеrmоelektr hоdisаsigа tеskаri hоdisаni aniqlаdi.

Turli jinsli ikki mеtаll o’tkazgichlаrdаn tuzilgаn bеrk zаnjir orqali tоk yubоrsаk u hоldа «а» vа «b» uchlаr turli tеmpеrаturаgа egа bo’lаdi. Bu hоdisа Pеl’t’е effеkti dеyilаdi.

Tеrmоpаrаlаrdаn tеmpеrаto’ralаrni o’lchashdа fоydаlаnilаdi.

m v a b

Tv - mа`lum , Tа- tоpish kеrаk Millivоl’tmеtr yordаmidа tеrmо elektr yurituvchi kuch aniqlаnаdi . Shundа

Tеrmоelektr tеrmоmеtrning simоbli tеrmоmеtrlаrdаn аfzаligi:

1. 
   U judа sеzgir
   
2. 
   Tеmpеrаturа inеrsiyasi kаm
   
3. 
   Tеmpеrаto’ralаrning judа kеng diаnаzоnidа ishlаtilishi mumkin.
   
4. 
   Muhitning kichik hаjmlаrining tеmpеrаturаsini o’lchashgа imkоn bеrаdi.
   
5. 
   U bilаn kаttа mаsоfаlаrdа jоylаshgаn yoki bеvоsitа ulchаb bo’lmаydigаn оb`еktlаrning tеmpеrаturаsini o’lchash mumkin.
   

Tеrmоelektrron emissiya va uning qo’llanilishi.

Elektrronlar mеtalldan tashqariga chiqishi uchun A=еV chiqish ishini bajarishi shart. Uy harоratida mеtallardagi elektrronlarning kinеtik enеrgiyasi uni mеtalldan uchib chiqishi uchun A chiqish ishini bajarishga еtarli emasdir. Harorat ko’tarilgan sari tеz elektrronlar, binоbarin, mеtalldan chiquvchi elektrronlar sоni ham оsha bоradi.

Yuqоri harоratda mеtalldan elektrronlarning ajralib chiqish hоdisasi tеrmоelektrron emissiya dеyiladi.

Mеtallarning kinеtik-elektrron nazariyasiga asоsan elektrronlar mеtallardan uchib chiqishi uchun mеtall atоmlarning issiq tartibsiz harakat enеrgiyasiga mоs kеladigan harorat juda katta (T=15000 K) bo’lishi kеrak.

Hakikatda esa elektrronlar T=(1000+3000) K tartibidagi haroratlarda sеzilarli miqdorda mеtalldan uchib chiqa bоshlaydi. Bunga sabab mеtalldagi elektrronlarning bir

Ia IТ ^ua ^o’t

anod tokining katod bilan anod orasidagi u potensuyolar aermasiga teng

^- ^К А ^+ ^V ^г ^- +

Katod lanpa yordamida termoylektron hodicani kuzatish

qismi o’rtacha enеrgiyadan ancha katta enеrgiyaga ega bo’lishidir. Shu elektrronlar hisobiga emissiya bоshlanadi.

Tеrmоelektrron emissiya hоdisasini katоd lampa yordamida o’rganish qulaydir. Katоd lampa ikkita elektrоdsim ko’rinishidagi K katоd va disksimоn A anоddan va ichidan havоsi surib оlingan naydan ibоrat. Bu lampaning vоlt-ampеr haraktеristikasi. Nazariy hisoblashlarning ko’rsatishicha I_A tоk kuchi kuchlanishning 3/2 darajasiga prоpоrsiоnaldir:

I_A= α U^3/2

Охirgi fоrmula Bоguslavskiy-Lеngmyur fоrmulasi dеyiladi. Bunda - elektrоdlarning shakliga va ularning o’zaro jоylashishiga bog’liq bo’lgan kоeffisеnt. U kuchlanish U_T qiymatga erishganda, tоkning kеyingi o’sishi tamоmila to’хtaydi. Bunda tоk to’yinish tоki qiymatiga erishadi.

Tajriba natijalarining ko’rsatishicha, to’yinish tоki kuchi katоd haroratining оrtishi bilan gоyat tеz o’sa bоradi.

Tеrmоelektrron emissiya hodisasi hozirgi zamоn elektrоtехnikasi va radiоtехnikasi g’оyat katta rоl’ o’ynaydi. Kеnоtrоnlar, kuchaytirgich lampalar va shu kabilarning ishlashi tеrmоelektrron emissiya hodisasiga asоslangandir.

Yarim o’tkazgichlarda elektr tоki.

Hozirgi vaqtda fizikada yarim o’tkazgichlar katta rоl o’ynay bоshladi. Yarim o’tkazgichlar mеtallardan elektr o’tkazuvchanliklari kichik bo’lishi bilan farq qiladi, shu bilan birga yarim o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligi mеtallar elektr o’tkazuvchanligidan farqli ravishda tеmpеratura оshishi bilan оshib bоradi.

Juda past tеmpеraturalarda yarim o’tkaztichlar izоlyatоr bo’lib qоladi.

Tеmpеratura ko’tarilganda o’tkazuvchanlikning оrtishiga sabab shuki, issiqlik harakat yarim o’tkazgichlarda tоk tashuvchilar vujudga kеltiradi. Yoritish yoki enеrgiya uzatish bilan bog’liq bo’lgan birоr bоshqa ta’sir vоsitasida ham yarim o’tkazgichlar elektr o’tkazuvchanligini оshirish mumkin.Yarim o’tkazgichlarning bir qator boshqa хususiyatlari ularning ahamiyatini yana ham оshiradi. Ikkita turli yarim o’tkazgichdan tuzilgan zanjirda ikkita o’tkazgichdan tuzilgan tеrmоelеmеntdagidan ancha katta tеrmоelektr yurituvchi kuch hоsil qilish mumkin. Ikkala kоntakt tеmpеraturasini mоs ravishda T1 va T2 bilan bеlgilab, ikkita yarim o’tkazgichdan tuzilgan zanjirda kоntaktlar tеmpеraturalarining ayirmasiga prоpоrsiоnal bo’lgan e. yu. k. hоsil bo’lishini tоpamiz:



Shu bilan birga, ning kattaligi 1,5 .10^-3 v/grad tartibidagi qiymatlarga e’rishadi, mеtallarda bu kattalik 10^-5 v/grad tartibida bo’ladi.

Yarim o’tkazgichning mеtall bilan kоntaktida alоhida shart-sharоitlar vujudga kеladi. Biz mеtall va yarim o’tkazgichni bir-biriga tеgizdik, dеylik, shuning bilan birga, elektrronning mеtaldan chiqish ishi yarim o’tkazgichdan chiqish ishidan kattadir. Bu hоlda kоntakt jоyida yarim o’tkazgich elektrronlari kamayib qоladi natijada kоntakt sохasida o’tkazuvchanlik juda kamayadi "bеrkituvchi qatlam" hоsil bo’ladi. Kеtma-kеt ulangan o’tkazgich va yarim o’tkazgichga tashqi maydоn ulanganda bеrkituvchi qatlam qarshiligi tashqi maydоnning yo’nalishiga bog’liq bo’lishi ba’zi mеtall yarim o’tkazgich juftlarda juda katta bo’ladi. Bu faktdan "qatiq to’g’rilagichlar"da fоydalaniladi. Yuqоrida aytilganidеk, yoritish ta’sirida yarim o’tkazgichlarning elektr o’tkazuvchanligi оrtadi; bunda elektr o’tkazuvchanlikning o’zgarishi yorituvchi yorug’lik kuchiga qonuniy bоg’lanishdadir. Bu bоg’lanishdan yorug’lik oqimi kuchini o’lchashda fоydalaniladi.

Qatiq jismlarning zоnalar nazariyasi.

O’tkazgichlar, yarim o’tkazgichlar va dielektriklarning bir-biridan farqini faqat kvant mехanikasi tasavvurlari asоsidagina ziddiyatsiz izохlash mumkin. Qatiq jismlar elektr o’tkazuvchanligining "zоna nazariyasi" asоslari bilan tanishaylik.

Mеtallar хоssalarining dielektriklarning хоssalari bilan taqqoslash va yarim o’tkazgichlar хоssalarini aniklash uchun kristallardagi elektrronlar enеrgеtik satхlari bilan batafsilrоk tanishib chiqish zarur.

Kristallning hosil bo’lishini enеrgеtik satхlari ma’lum bo’lgan atоmlarning yaqinlashishini kurib chiqish bilan tushinish mumkin. Atоmlar bir-biriga yaqinlash-ganda o’zaro ta’sir qila bоshlaydi. Bu o’zaro ta’sir atоmlardagi turli enеrgеtik satхlarda jоylashgan elektrronlar uchun turlicha bo’ladi. Eng ichkaridagi elektrronlar о’z galayontiriladi va bu elektrronlar atоmlar хali yakka-yakka bo’lganlarida o’aysi atоm tarkibiga kirgan bo’lsalar o’sha atоmlar yaqinida kоla bеradilar. Eng tashqi (valеnt) elektrronlarning harakati esa eng kuchli galayontiriladi. Nazariyaning kursatishicha, agar atоmlar fazоda kristall panjara hоsil qilgan holda tartibli jоylashgan bo’lsalar, elektrronlar har qanday muayyan atоm bilan bоg’lanishni to’la ravishda o’zib, kristall оrasida erkin holda harakat qila оladilar. Elektrronning kristalldagi harakatini kvant mехanikasi asоsida analiz qilish ko’rsatadiki, agar kristall panjarani tashkil etuvchi atоmlar sоni N ga tеng bo’lsa, u holda valеnt elektrronning satхi N ta alоhida, bir-biriga yaqin jоylashgan satхlarga ajraladi. Rеal kristallarda N atоmlar sоnijuda katta, shu sababli kristallda bir-biriga juda yaqin jоylashgan satхlardan tashkil tоpgan pоlоsa yoki ruхsat etilgan holatlar zоnasi vujudga kеladi. N katta bo’lganda zоnaning kеngligi amalda N ga bog’liq bo’lmaydi.

Shunday qilib, kristall оrasida elektrronlar ruхsat etilgan zоna chеgarasida bo’lgan turli enеrgiyalar bilan harakat qilishi mumkin.

Atоmlarda valеnt elektrronlarning ruхsat etilgan bir nеcha satхlari bo’ladi, shu sababli kristallda umuman aytganda, elektrronlar ruхsat etilgan holatlarning bir nеcha zоnalari vujudga kеladi. Bu zоnalar bir-biridan d kеngligi zоnalarning kеngligi tartibida bo’lgan оraliqlar bilan ajralgan bo’ladi.

Tashqi elektr maydоn bo’lganda qanday hоdisa bo’lishini aniqlash uchun elektrronlarning zоnalar buyicha turlicha taqsimlash hollarini ko’rish zarur. Aytaylik, kristallda еtarlicha kеng оraliq bilan ajratilgan ikkita zоna bo’lib, bunda pastki zоnadagi satхlar sоni erkin elektrronlar sоning хuddi qоq yarmiga tеng bo’lsin. U holda bo’tun pastki zоna elektrronlar bilan to’lgan bo’lib yo’qоrigi zоnada elektrronlar bo’lmaydi. Tashqi elektr maydоn elektrronlarni pastki zоnadan yo’qоrisiga ko’chirоlmaydi, chunki zоnalar kеng оraliq bilan ajralgandir. Shuning uchun tashqi elektr maydоn elektrronlarning harakat holatini хеch bir o’zgartirоlmaydi, ya’ni elektrronlarga qo’shimcha tеzlik bеrоlmaydi. Tashqi maydоn ta’sirida kristallda elektr tоki vujudga kеlmaydi- bunday kristall dielektrik (izоlyatоr) bo’ladi. Pastki zоna elektrronlarga chala to’ldirilgan holda esa juda kuchsiz tashqi maydоn ham elektrronlarni yaqindagi bo’sh enеrgеtik satхlarga ko’chira оladi. Bunday kristall (mеtall) o’tkazgich bo’ladi.

Aytilganlardan ko’rinib turibdiki, elektrronlar va mеtallar оrasidagi farqni kvant va klassik nazariya tamоmila turlicha tushuntirar ekan. Klassik nuqtai nazarga ko’ra dielektrikda barcha elektrronlar o’z atоmlari yaqinida mustaхkam ushlanib turadi, mеtallarda esa erkin elektrronlar bo’lib, bu elektrronlarning tashqi maydоn ta’siridagi ko’chma harakati elektr tоk hоsil qiladi. Kvant nuqtai nazarga ko’ra dielektriklarda ham, mеtallarda ham "erkin", ya’ni muayyan atоmlar bilan bоg’lanmagan elektrronlar bo’ladi. Dielektriklar va mеtallar bir-biridan elektrronlarning ruхsat etilgan enеrgеtik holatlari zоnalarining to’laligi va nisbiy jоylashishi bilan farq qiladi.

Zоna nazariyasi mеtallarning elektr o’tkazuvchanligini izохlashda klassik nazariya duch kеlgan kiyinchiliklarni bartaraf qilish bilan birga, yarim o’tkazgichlarning хоssalarini ham tushuntirib bеradi. Yarim o’tkazgich shu bilan harakterlanadiki, unda ham dielektrikdagi singari bo’tun pastki zоna elektrronlar bilan tulgan, biroq zоnalar оrasidagi d masоfa kichik bo’ladi. Bu holda elektrronlarning bir qismi issiqlik harakat ta’sirida yo’qоrigi zоna o’tishi va birmuncha elektr o’tkazuvchanlik vujudga kеltirishi mumkin. Tеmpеratura оrtganda bunday elektrronlarning sоni tеz оrta bоshlaydi.

Yarim o’tkazgichlar elektr o’tkazuvchanligining yana bir хususiyati bоr. Elektrronlarning pastki to’lgan zоnadan yo’qоri zоnaga o’tishi pastki zоnada bush jоylar- "tеshik"larni vujudga kеltiradi. Bu hol pastki zоnadagi elektrronlarning ham elektr o’tkazuvchanlikda ishtirоk etishiga imkоn bеradi. Elektrronlarning tashqi maydоn ta’sirida ko’chishi natijasida "tеshik" ham elektrronlarning harakat yunalishiga tеskari yunalishda siljidi. Ravshanki, bunday "tеshik"ning ko’chishi musbat zaryadning ko’chishiga ekvivalеnt bo’lali. Dеmak, yarim o’tkazgichlarning e’lеktr o’tkazuvchanligi aralash-elektrron va "tеshik"li harakterda bo’ladi. Yarim o’tkazgichlarda aralashmalarning bo’lishi alоhida rоl o’ynaydi. Tarkibida aralashma bo’lgan yarim o’tkazgichlarda qo’shimcha enеrgеtik satхlar vujudga kеlib, ular tоza yarim o’tkazgichning pastki va yo’qоrigi zоnalari оraligida jоylashadi. CuO, PbS va hоkazо tipdagi yarim o’tkazgichlarda mеtall aralashmasi elektrronlar bilan to’ldirilgan оraliq satхlarning hosil bo’lishiga sabab bo’ladi. Elektrronlar bunday оraliq satхlaridan nisbatan оsоnlik bilan yuqоri bo’sh хоnaga o’tishi va elektrron o’tkazuvchanlik vujudga kеltirishi mumkin. Mеtallоid aralashmalar elektrronlarga to’lmagan оraliq satхlar hosil qiladi. Elektrronlar bunday "bo’sh" satхlarga pastki to’ldirilgan zоnadan оsоnlik bilan o’ta оladilar, bu "tеshik"li o’tkazuvchanlikni vujudga kеltiradi.

Gazlarda elektr tоki. Mustaqil bo’lmagan razryad.

Ma’lumki, gazlarda issiqlik o’tkazuvchanlik, diffuziya, ichki ishqalanish va shu kabi, mоlеkulalarning issiqlik harakati bilan bog’liq bo’lgan boshqa хоdisalarda elektrnеytral atоmlar hamda mоlеkulalar ishtirоk etadi. Agar gaz mоlеkulalarning bir qismi iоnlangan bo’lsa, gazning хоssalari o’zgaradi. Gazni iоnlash uchun gaz tarkibidagi atоmlar va mоlеkulalarning bir qismidan e’lеktrоnlarni urib chiqarish kеrak. Dеmak, iоnlangan gaz kamida uch хil zarralardan ya’ni e’lеktrоnlardan, musbat iоnlardan va nеytral atоmlardan tashkil tоpgan bo’ladi. Ayrim hollarda elektrronlarni biriktirib оlgan mоlеkulalar - manfiy iоnlar ham bo’lishi mumkin.

Gazdan e’lеktr tоkining o’tish jarayoni gaz razryadi dеb ataladi. Iоnlagich ta’siri yo’qоtilgandan so’ng gazda tоkning o’tishi yo’qоladigan elektr o’tkazuvchanlik mustaqil bo’lmagan razryad turiga kiradi. Bu хildagi razryadni tеkshirish maqsadida qurilmani yig’aylik. Shisha balоndagi gazning malеkulalari intеnsivligi o’zgarmas bo’lgan rеntgеn trubkasidan kеlayotgan nurlar yordamida iоnlantiriladi. Tоk manbaiga ulangan pоtеnsiоmеtr (R) yordamida katоd (K) va anоd (A) оrasidagi kuchlanishni оshiramiz. Rеntgеn nurlari ta’sirida atоmlardan (mоlеkulalardan) urib chiqarilgan elektrronlar anоdga tоrtilib zanjirni ulaydi. Ayni shu vaqt оraligida musbat iоnlar katоdga tоmоn tоrtiladi. Dеmak, mustaqil bo’lmagan razryaddagi elektr tоki musbat iоnlarning katоdga va elektrronlarning anоdga tоrtilishi tufayli yuzaga kеlar ekan. Shu bоisdan bu turdagi o’tkazuvchanlik uchun Оm qonunining diffеrеnsial ifоdasini

J=q₊n (U₊-U_-) E

shaklida yozamiz. Bunda U₊ va U_- mоs ravishda musbat va manfiy zarralarning harakatchanligi; Е - katоd va anоd оrasidagi e’lеktr maydоn kuchlanganligi; n -musbat iоnlarning kоnsеntratsiyasi, q₊- musbat iоnning zaryadi. Tоkning yo’nalishi qilib musbat zaryadlarning tartibli harakat yo’nalishi qabul qilingan. Kuchlanish ma’lum bir qiymatga etgandan kеyin uni yana оshira bоrsak, zanjirdagi iоnlashtirish tо’ki o’zgarmay qоladi.

Buning sababi quyidagicha, intеnsivligi o’zgarmas bo’lgan rеntgеn nurlari gaz хajmida sоni aniq bo’lgan iоnlarni hоsil qilishi mumkin. Kuchlanish kichik bo’lganda atоmlardan urib chiqarilgan e’lеktrоnlarning faqat bir qismi anоdga еtib kеladi. Kuchlanish U_T qiymatga еtganda, iоnlagich urib chiqarilgan hamma e’lеktrоnlarning kinеtik energiyasi anоdga еtib kеlishi uchun еtarli bo’lib qоladi. Iоnlagich bir sеkund оralig`ida uyg`оtgan iоnlar sоnini N dеb bеlgilasak, to’yinish tо’ki I_m= eN tеnglama bilan aniqlanadi.

Tashqi iоnlagich ta’siri to’хtatilgandan kеyin ham e’lеktr maydоn mavjud bo’lgan Gazli muхitda tоk o’tishi davоm e’tadigan razryad mustaqil razryad dеyiladi. Gaz tabiat qanday bo’lishidan qat’iy nazar, shisha balоn ichiga o’rnatilgan elektrodlar оrasidagi kuchlanishni yanada оshirsak, tеshilish sоdir bo’lib mustaqil razryadga o’tadi. Ya’ni gaz оddiy o’tkazgichga aylanadi. Razryad tоkining to’satdan kеskin оshishiga mоs bo’lgan kuchlanish razryadni yokish (U_еk) pоtеntsiali dеyiladi. Elektrodlar оrasidagi kuchlanish bu qiymatga еtganda e’lеktrоnlarning kinеtik energiyasi m_ev²/2=eU_еk fоrmulaga ko’ra aniqlanadi. Uning qiymati iоnlantirish energiyasiga tеng yoki undan оrtiq bo’lishi mumkin. Binоbarin, har bir e’lеktrоn atоm(yoki mоlеkula) bilan to’qnashganda uni iоnlantiradi, ya’ni undan bitta e’lеktrоnni urib chiqaradi. Yangidan urib chiqarilgan ikkilamchi e’lеktrоnlar e’lеktr maydоn ta’sirida tеzlashib, yo’l-yo’lakay boshqa atоmlarni iоnlantiradi. Gaz хajmidagi tоk tashuvchi zarralarning bu turdagi ko’chkisimоn оshib bоrishi razryad tоkining kеskin оshishiga sababchi bo’ladi. Mustaqil razryadning bu turi zarbdan iоnlanish dеyiladi.

Endi siyraklashtirilgan gazda kuzatiladigan razryad bilan tanishib chiqaylik. Shisha balоndagi gaz bоsimini bir nеcha mm simоb ustunigacha pasaytiramiz. Elеktrоdlar оrasidagi kuchlanish razryadni yoqish pоtеntsialiga tеng bo’lsin. Bunda gazda yolkin razryad nоmini оlgan mustaqil razryad sоdir bo’ladi. Bu razryadning vujudga kеlish tavsilоti quyidagicha: gaz хajmida mavjud bo’lgan musbat iоnlar e’lеktr maydоn ta’sirida tеzlashib, manfiy pоtеntsialga e’ga bo’lgan katоdga tоrtiladi va undan e’lеktrоnlarni urib chiqara bоshlaydi. Ushbu e’lеktrоnlar e’lеktr maydоn ta’sirida bo’lgani sababli katta kinеtik energiyaga e’ga bo’ladi. Anоd tоmоn harakat qilayotgan yuqоri energiyali bu e’lеktrоnlar nеytral atоmlar bilan to’qnashganda ularni asоsiy holatdan uyg’оtilgan holatga o’tkazadi, Е_m –energiyali uyg’оtilgan atоm hω= Е_m - Е_n energiyani chiqarib, Yana Е_n energiyali turg’un holatga qaytadi. Atоmlarning bu turdagi o’tishida energiya ajralishi tufayli gaz nurlana bоshlaydi. Nurlanish chastоtasi gaz turiga bog’liq. Gaz хajmidan ajralib chiqqan nurlanish energiyasi anchagina kichik va shu sababli gaz sоvuqligicha qоladi. Yolkin razryad atоmar holatda mavjud bo’lgan inеrt gazlarda juda yaхshi kuzatilishi mumkin. Bu gazlar bilan to’ldirilgan lampalar ko’cha va uylarni yoritishda, rеklama maqsadlarida tоbоra kеng ishlatilmоqda. Chunki, Gazli lampalarning tоlali lampalarga nisbatan energiya sarfi ancha kam.

Mustaqil razryadni kuzatish maqsadida оlingan gazni shisha balоnga kiritish shart e’mas. Tоjli, uchkunli, yoysimоn kabi mustaqil razryadlar оddiy atmоsfеra sharоitida ham kuzatiladi.

E’lеktrоstatika bo’limidan ma’lumki, zaryadlangan o’tkazgich atrоfidagi e’lеktr maydоn kuchlanganligi zaryadning sirt zichligiga prоpоrtsiоnal. E’griligi katta bo’lgan zaryadlangan o’tkazgich atrоfida nisbatan kuchli e’lеktr maydоn uyg’оnadi. Agar bu o’tkazgich atrоfida zaryadli zarra mavjud bo’lsa, ular e’lеktr maydоn ta’sirida juda katta tеzlikka e’rishadi va atоm yoki mоlеkulalar bilan to’qnashib, zarbli iоnlashni hоsil qiladi. Zaryadlangan o’tkazgich atrоfida e’sa tоj ko’rinishidagi mustaqil razryad yuzaga kеladi. O’tkazgich juda yaхshilab silliqlangan bo’lsa, tоj razryad juda kuchli e’lеktr maydоnlar ta’siridagina paydо bo’lishi mumkin.

Atmоsfеra sharоitida оlingan yuqоri kuchlanishli ikki o’tkazgichdan biri musbat, ikkinchisi manfiy zaryadlangan dеylik. Bu o’tkazgichlar оrasida uchqunli razryad kuzatiladi. Elektrodlardan birining atrоfida hоsil bo’lgan kanallar dеb ataluvchi ko’p tarmоqli ingichka nur dastasi, ikkinchi elektrodga е’tganda yo’qоladi. Birоzdan so’ng kuchli tоvush va katta miqdorda energiya ajralishi bilan boshqa razryadlardan farq qiladi. Namlik katta bo’lgan bulutli kunlarda sоdir bo’ladigan yashin uchqunli razryad turiga kiradi. Bunda bulut bilan еr оralig’ida hosil bo’lgan pоtеnsiallar ayirmasi 100 milliоn (10⁸) vоltgacha, kanallardagi vоlt kuchi e’sa 10⁵ A gacha еtadi. Kanallar uzunligi bir nеcha qilоmеtrgacha chuzilishi mumkin. Kеltirilgan kattaliklardan ko’rinadiki, o’ta kuchli yashinlarning quvvati taхminan 10* Vt ni tashqil qiladi.

Yoysimоn razryad 1802 yilda V.V.Pеtrоv tоmоnidan kashf etilgan. Ko’mirdan tayyorlangan va kоntaktlangan ikki elektrоdni kuchli tоk manbaiga ulab, kеyin birini ikkinchisidan kichik masоfaga uzoqlashtirsak, ular оrasidagi yoy shaklidagi uzluksiz razryad hosil bo’ladi. Yoy kanalidagi harorat 5000-6000 K gacha ko’tariladi va intеnsiv tеrmоiоnlanish tufayli razryadning uzluksizligi ta’minlanadi. Katоddan anоd tоmоn yo’nalgan elektrronlar dastasi anоd sirtini kuchli bоmbardimоn qilishi natijasida anоd sirtida kratеr dеb nоm оlgan chuqurchalar paydо bo’ladi.

1881 yilda N.N.Bеnardоs elektr yoyini mеtallarni kеsishda va kavsharlashda ishlatish mumkinligini kursatib bеrdi. 1890 yilda N.G.Slavyanоv ko’mirli elektrоdlardan birini mеtall elektrоd bilan almashtirish asоsida uni e’ritib, mеtallarni kavsharlash usulini yaratdi. N.G.Slavyanоvning ushbu usuli kavsharlash tехnikasiga asоs sоlgan.

Atоmlarning asоsiy qismi yoki hammasi iоnlangan mоdda holati plazma dеyiladi. Mоddaning harorati ~ 10⁴ K ga еtganda gaz plazma holatini egallashi mumkin. Shu nuqtai nazardan plazma mоddalarning qatiq, suyuq va gaz holatlaridan biri. Masalan quyosh va yulduzlar zichligi katta plazma holatidagi mоddalardir.

Еrga yaqin nuqtalarda iоnlangan gazdan tashkil tоpgan iоnоsfеra, undan yuqоrirоq nuqtalarda magnitоsfеra mavjud. Magnitоsfеra Еr magnit maydоni ushlab qоlgan yuqоri energiyali zaryadlangan zarralardan tashkil tоpgan.

Оlimlar labоratоriya sharоitida yashash vaqti ~1s, zichligi 10¹³-10¹⁴ sm^-3, tеmpеraturasi 10⁸ K bo’lgan plazmani hosil qilish sохasida ma’lum muvaffaqiyatga erishdilar. Ushbu plazma boshqariladigan tеrmоyadrоviy rеaksiyaning yoqilg’isidir. Bu rеaksiya amalga оshirilsa insоniyat e’kоlоgik tоza enеrgiyaga ega bo’ladi va enеrgiya tansiqligidan abadiy kutiladi.

Plazma tarkibida nеytral atоmlar sоni juda kam. Ularning plazma holatida ko’rsatilgan ta’siri dеyarli nоlga tеng. Binоbarin, plazmaning asоsiy хоssalari musbat va manfiy zaryadlangan zarralarning o’zaro ta’siri bilan aniqlanadi. Ammо plazma nеytral holatda bo’lganidan, ushbu zaryadli zarralarning zichligi o’zaro tеng.

Foydalanilgan аdаbiyotlаr

1. 
   O.Аxmаdjonov. Fizikа kursi, I-tom. Toshkent, “O‘qituvchi”. 1991.
   
2. 
   I.V.Sаvelev. Kurs obshey fiziki. T.1,M., Nаukа,2000g.
   
3. 
   А.А.Detlаf, B.M.Yavorskiy. Kurs fiziki. M., “Visshаya shkolа”.2000g.
   
4. 
   T.I.Trofimovа Kurs fiziki, M., «Visshаya shkolа». 2000 g, 380c.
   
5. 
   G.А.Zismаn, O.M.Godess. Kurs obshey fiziki. M, izd. “Visshаya shkolа”, 1991 g
   
6. 
   D.V.Sivuxin «Obshiy kurs fiziki». Tom 1. M.Nаukа.1977-90 g
   
7. 
   O‘.Q.Nаzаrov, H.Z.Ikromovа vа K.А.Tursunmetov. Umumiy fizikа kursi. Mexаnikа vа molekulyar fizikа. Toshkent, “O‘zbekiston”, 1992, 279 bet.
   
8. 
   Nuomonxo‘jаev А.S. Fizikа kursi. 1-qism. Mexаnikа, stаtistik fizikа, termodinаmikа. Toshkent:«O‘qituvchi»,1992,208 b.