Vii bob. Moddalarning agregat holatlari
Download 389.28 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- 42- §. Moddalarning issiqlikdan kengayishi
- Issiqlikdan kengayishning sababi.
- Ba’zi moddalar uchun 273 K da chiziqli kengayishning temperatura koeffitsiyenti
- Suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi.
- Ba’zi suyuqliklar uchun 273 K da hajmiy kengayishning temperatura koeffitsiyenti
- Qizdirilgan suyuqlikning zichligi.
- Issiqlikdan kengayishni texnikada va turmushda e’tiborga olish.
- Suv zichligining temperaturaga bog‘liqligi.
- Suv zichligi o‘zgarishining tabiatga ta’siri.
- Suvning muzlaganda kengayishi va uning oqibatlari.
- Masala yechish namunalari 1 - m a s a l a .
- Mustaqil yechish uchun masalalar
- Yechish.
Moddaning qattiqligi. Òexnikada moddalarning qattiqligi ham muhim ahamiyatga ega bo‘ladi. Ikkita material berilgan bo‘lsa, ularning qaysinisi ikkinchisining sirtida chizib iz qoldira olsa, o‘sha qattiq hisoblanadi. Metallarni arralash va kesish uchun ishlatiladi- gan moddalar qayta ishlanadiganlariga nisbatan qattiqroq bo‘lishi kerakligi shubhasiz. Hozirgi paytda bu maqsadlarda o‘ta qattiq qotishmalardan foydalaniladi.Òabiiy moddalar ichida eng qattig‘i olmosdir. Sinov savollari 1. Qattiq jismning deformatsiyasi deb nimaga aytiladi? 2. Qanday deformatsiya elastik deyiladi? Misollar keltiring. 3. Plastik deformatsiya deb qanday deformatsiyaga aytiladi? Misollar keltiring. 4. Deformatsiyaning 167 turlari. 5. Kuchlanish deb nimaga aytiladi? 6. Qanday nisbiy defor- matsiyalarni bilasiz? Cho‘zilish nisbiy deformatsiyasi? 7. Siqilish nisbiy deformatsiyasi? 8. Qattiq jism deformatsiyasi uchun Guk qonuni. 9. Elas- tiklik koeffitsiyenti nimani bildiradi? 10. Yung moduli va u nimani ko‘rsatadi?11. Deformatsiya natijasida kristall panjarada qanday o‘zgarish ro‘y beradi? 12. Ichki elastiklik kuchlari qanday vujudga keladi? 13. De- formatsiyalangan jismning ichki energiyasi o‘zgaradimi? 14. Deformat- siyalangan jism ichki energiyasining o‘zgarishi nimaga teng bo‘ladi? 15. Cho‘zilgan yoki siqilgan sterjenning potensial energiyasi nimaga teng bo‘ladi? 16. Materialning mustahkamligi deb nimaga aytiladi? 17. Mah- kamlik chegarasi deb-chi? 18. Elastiklik chegarasi deb nimaga aytiladi? 19. Cho‘zilish diagrammasi deb qanday bog'lanishga aytiladi? 20. Cho‘- zilish diagrammasini tahlil qiling. 21. Ham elastik, ham plastik xossalarga ega bo‘lgan moddalar mavjudmi? Ularga misollar keltiring. 22. Plastiklar deb qanday moddalarga aytiladi? 23. Mo‘rt jismlar deb qanday jismlarga aytiladi? Mo‘rt va mo‘rt bo‘lmagan moddalarga misollar keltiring. 24. Jismlarning qattiqligi qanday aniqlanadi? Qattiq jismlarga misollar keltiring.
M a z m u n i : issiqlikdan kengayish; issiqlikdan kengayishning sababi; chiziqli kengayish; hajmiy kengayish; suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi; qizitilgan suyuqlikning zichligi; issiqlikdan kengayishni texnikada va hayotda e’tiborga olish; suv zichligining temperaturaga bog‘liqligi; suv zichligi o‘zgarishining tabiatga ta’- siri; suvning muzlaganda kengayishi va uning oqibatlari.
shuvi, sovitilganining esa kichiklashuvi kundalik hayotdan ma’- lum. Òemperaturaning ko‘tarilishi natijasida jism chiziqli o‘lcham- larining va hajmining ortishi issiqlikdan kengayish deyiladi. Issiqlikdan kengayishning sababi. Òemperatura ortishi bilan atom- larning to‘la energiyasi ortadi, demak, issiqlik tebranma harakat amplitudasi ortadi. Natijada qattiq jism zarralarining muvozanat holatlari orasidagi o‘rtacha masofa kattalashadi, ya’ni issiqlikdan kengayish ro‘y beradi.
0 temperaturali va l 0 uzunlikdagi qattiq jism berilgan bo‘lsin. Uni bir o‘lchamli, ya’ni ko‘ndalang kesim yuzasi uzunligiga nisbatan e’tiborga olmaydigan darajada ki- chik deb olamiz. Jismni Ò temperaturagacha, ya’ni DT = T — T 0 tem- 168 peraturaga isitaylik. Natijada uning uzunligi l gacha, ya’ni Dl = l — l 0 ga ortadi. Òajribalarning ko‘rsatishicha, qizigan jismning uzunligi temperatura o‘zgarishiga chiziqli bog‘liq. l = l 0 (1+ aDT), (42.1) bu yerda a chiziqli kengayishning temperatura koeffitsiyenti de- yiladi. Agar (42.1) dan a ni aniqlasak, 0 1
T l D D a = (42.2) ni topamiz. Demak, a jismning nisbiy chiziqli kengayishi Dl l 0 ning temperatura o‘zgarishi DT ga nisbati bilan aniqlanadi. Boshqacha aytganda, jismning temperaturasi 1 K ga o‘zgarganda uning uzun- ligi dastlabki uzunligining qancha qismiga o‘zgarganini ko‘rsatadi: [ ]
[ ] [ ]
a - D = D × = = 1 . 1 1m K m 1K
T l Demak, SI da [a] = 1K –1 bo‘lib, amalda juda ko‘p moddalar uchun uning qiymati temperaturaga bog‘liq bo‘lmaydi. 3- jadval Ba’zi moddalar uchun 273 K da chiziqli kengayishning temperatura koeffitsiyenti Moddalar
a, 10 6 K –1 Moddalar
a, 10 6 K –1 Aluminiy Volfram Yog‘och: tola bo‘ylab ko‘ndalang Temir Invor (temir va nikel) qotishmasi) Jez
Mis 24 4 6 30 12 0,9 18 17 Qo‘rg‘oshin Shisha:
oddiy kvars Superinvor (temir, nikel, xrom qotishmasi) Rux Chinni
29 10 0,7 0,03 30 3 Hajmiy kengayish. V 0 hajm Ò 0 temperaturali jismni Ò tempe- raturagacha, ya’ni DT = T — T 0 temperaturaga qizdiraylik. Natijada jismning hajmi V gacha, ya’ni DV = V — V 0 ga ortadi. Qizigan jismning hajmi temperatura o‘zgarishiga chiziqli bog‘liq: 169 V = V 0 (1 + b · DT), (42.3) bu yerda: b — hajmiy kengayishning temperatura koeffitsiyenti deyiladi. Agar (42.3) dan b ni topsak,
D D = 0 1 V T V
(42.4) ni olamiz. Demak, b jism hajmining nisbiy kengayishi D 0
V ning
temperatura o‘zgarishi DT ga nisbati bilan aniqlanadi. Boshqacha aytganda, jismning temperaturasi 1 K ga o‘zgarganda uning hajmi dastlabki hajmining qancha qismiga o‘zgarganini ko‘rsatadi. Agar V = l 3 ekanligini e’tiborga olsak, chiziqli va hajmiy kenga- yishlarning temperatura koeffitsiyentlari orasida b =3 a (42.5) munosabat mavjudligini topish mumkin. Suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi. Suyuqlik qizdirilganda molekulalarning betartib harakat o‘rtacha kinetik energiyasi ortadi. Bu esa molekulalar orasidagi masofaning ortishiga olib keladi. Na- tijada suyuqlikning hajmi ortadi. Qattiq jismlarniki kabi suyuqlik- larning issiqlikdan kengayishi ham hajmiy kengayishning tempe- ratura koeffitsiyenti bilan tavsiflanadi. Qizdirilgan suyuqlikning haj- mi (42.3) ifoda bilan aniqlanadi.
Modda
b, 10 – 3 K –1 Kerosin Spirt Efir 0,54
3,0 3,3
1,7 Qizdirilgan suyuqlikning zichligi. Ma’lumki, zichlik r = m V ifo-
da yordamida aniqlanadi. Demak, qizdirilgan suyuqlikning hajmi ortsa, uning zichligi kamayishi kerak. Zichlik o‘zgarishining temperaturaga bog‘liqligini aniqlash uchun Ò 0 va Ò temperaturalardagi suyuqlik zichliklarini r 0 va r
bilan belgilaymiz hamda (42.3) yordamida olamiz, bunda r =
V ligidan foydalanamiz: 170 r r b = + × D 0 (1 ) m m T yoki
r b r + × D = 0 (1 ) .
(42.6)
Issiqlikdan kengayishni texnikada va turmushda e’tiborga olish. Har qanday asbob-uskuna, mashinalarni yasashda ular tayyorlana- digan materiallarning issiqlikdan kengayishi hisobga olinadi. Misol uchun, elektr qurilmalarida turli xil metallar yoki metall va shisha- larning kavsharlanishiga zarurat bo‘lsa, unda chiziqli kengayish temperatura koeffitsiyentlari bir-biriga yaqin bo‘lganlarinigina tan- lash zarur. Aks holda qizish yoki sovish natijasida mexanik kuch- lanish vujudga kelib, asbobni ishdan chiqarishi mumkin. Ko‘plab mashina va mexanizmlarning issiqlikdan kengayishi maqsadga muvofiq bo‘lmagan qismlari invordan yasaladi. Ko‘rsati- shi temperaturaga bog‘liq bo‘lmasligi uchun soat mayatniklari, geodeziya uzunlik o‘lchov asboblari invordan yasaladi. Quvur yo‘llarini qurishda ma’lum masofada bukri qismlar qili- nadi. Bu qismlar quvurlarni isishda yoki sovishda uzunligi o‘zgarishi natijasida buzilishdan saqlaydi. Elektr uzatish simlarining osiltirib qo‘yilishida ham o‘tkazgich materialining issiqlikdan kengayishi hisobga olinadi. Elektr yorda- mida yuruvchi transport vositalarining o‘tkazgichlari yuklar yor- damida tortib qo‘yiladi va hokazolar. Òexnikada suyuqliklarning ham issiqlikdan kengayishini hisob- ga olish zarur. Yopiq idishda saqlanadigan suyuqlik qizdirilganda portlab ketishi mumkin. Shuning uchun ham turli idishlar suyuq- liklar bilan to‘ldirilganda yoki juda qattiq yopilmaydi yoki suyuqlik hajmining ortishi hisobga olinib, bo‘shliq qoldiriladi. Suv zichligining temperaturaga bog‘liqligi. (42.6) ifodadan ko‘- rinib turibdiki, temperatura ortishi bilan suyuqliklarning zichligi kamayadi. Lekin suv bundan mustasno. Òajribalarning ko‘rsatishicha, suv o‘zining eng katta zichligiga 4 °C da erishadi. Bunga sabab muz kristall panjarasining o‘ziga xos xususiyatga ega ekanligidir. Agar suyuq holatda H 2 O molekulalari bir-biriga jiðs joylashsa, kristallanishda molekulalar orasidagi ma- sofa ortadi va muz kristali molekulalari orasida bo‘shliq vujudga keladi. Natijada muz holatidagi suvning hajmi ortadi. Suvning zichligi 4 °C da eng katta qiymatiga erishadi va muz- dagidan ham katta bo‘ladi. Shuning uchun ham muz suvda suzib
171 yuradi. Òemperatura 4 °C dan ko‘tarilganda ham, pasayganda ham suyuqlikning zichligi kamayadi va, demak, hajmi ortadi.
70 %ini suv qoplab turgani uchun ham, uning issiqlikdan ken- gayishining o‘ziga xos xususiyati ob-havoga katta ta’sir ko‘rsatadi. Bunga suv havzalarida turli temperaturali suv qatlamlarining ti- nimsiz o‘rin almashinuvi yaqqol misol bo‘ladi. Suvning tempera- turasi 4 °C ga yetguncha issiqroq suvning zichligi sovuqroq suvning zichligiga nisbatan kichikroq bo‘ladi va shuning uchun ham issiqroq suv yuqoriga ko‘tarilib, sovuqrog‘i pastga tushadi. Òemperaturaning 0 dan 4 °C gacha bo‘lgan oralig‘ida esa teskari hol ro‘y beradi. Endi yuqoriroq temperaturali suv pastga tushadi, sovuqrog‘i esa yuqoriga ko‘tarilib, yanada soviydi va muzlaydi. Shu sababli suv havzalarining yuqori qatlami muzlab, quyi qatlamlari muzlamaydi. Natijada suv havzasi tubigacha muzlamay, undagi baliqlar va boshqa jonzotlar hayoti saqlanib qoladi. Suvning muzlaganda kengayishi va uning oqibatlari. Yuqorida qayd etilganidek, suv muzlaganda uning molekulalari orasidagi masofa va, demak, muz holatidagi suvning hajmi ham ortadi. Bu hol tog‘ jinslarining yemirilishiga olib keladi. Jins qatlamlari orasiga kirib qolgan suv muzlaydi va hajmi ortib, qatlamlarni yemiradi. Shuningdek, suv solingan idishlar ham uning muzlashi natijasida yorilishi yoki sinishi mumkin. Buning oldini olish uchun turli usullardan foydalaniladi. Masalan, avtomobillarning sovitkichlariga suv o‘rniga ancha past temperaturalarda ham muzlamaydigan boshqa suyuqliklardan foydalaniladi. Sinov savollari 1. Issiqlikdan kengayish deb nimaga aytiladi? 2. Issiqlikdan ken- gayishning sababi nima? 3. Qizdirilgan jism uzunligining temperaturaga bog‘liqligini yozing. 4. Chiziqli kengayishning temperatura koeffitsiyenti qanday fizik ma’noga ega va uning birligi nima? 5. Qizdirilgan jismning hajmi temperaturaga bog‘liqmi? 6. Hajmiy kengayishning temperatura koeffitsiyenti qanday fizik ma’noga ega va uning birligi nima? 7. Chiziqli va hajmiy kengayishlarning temperatura koeffitsiyentlari orasida qanday bog‘lanish mavjud? 8. Qizdirilgan suyuqlik hajmining ortishi qanday tushuntiriladi? 9. Qizdirilgan suyuqlik hajmining o‘zgarishi qanday ifoda bilan aniqlanadi? 10. Qizdirilgan suyuqlikning hajmi qanday o‘zgaradi? 11. Qizdirilgan suyuqlik hajmining o‘zgarishini tushuntirib bering. 12. Òurli moddalardan yasalgan jismlarni kavsharlaganda issiqlikdan ken- gayishini hisobga olish zarurmi? 13. Invorning qanday xususiyatlari 172 mavjud? 14. Quvurlarda bukri qismlarning, elektr uzatish simlarining osiltirib qo‘yilishining sababi nimada? 15. Òexnikada suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi qanday qilib hisobga olinadi? 16. Òemperatura ortishi bilan suvning zichligi qanday o‘zgaradi? 17. Suv o‘zining eng katta zichligiga qachon erishadi? 18. Muz holatidagi suvning hajmi qanday qilib ortadi? 19. Nima uchun muz bo‘lagi suvda suzib yuradi? 20. 4 °C gacha pasayishda issiqroq va sovuqroq suvlar qanday joylashadi? 21. Òemperaturaning 0 dan 4 °C gacha oralig‘ida-chi? 22. Suv havzalari- ning yuqori qatlami muzlab, pastki qatlami muzlamay qolishiga sabab nima? 23. Òog‘ jinslarining yemirilishiga sabab nima? 24. Nima uchun muzlaganda suv solingan idishlar yoki suvi bo‘lgan quvurlar yorilib ketadi? 25. Nima uchun avtomobillarning sovitgichlariga past temperaturalarda ham muzlamaydigan suyuqliklar quyiladi? Masala yechish namunalari 1 - m a s a l a . 10 l sig‘imli idishda 0,25 kg massali azot bor: 1) gazning ichki bosimi; 2) molekulalarning xususiy hajmi aniq- lansin.
–2 m 3 ;
——————
( )
- - × æ ö ¢ = = ç ÷ è ø 2 3 2 2 0, 25 0,135
P 28 10
10 a 107,6kPa; p 2) molekulalarning xususiy hajmini topish uchun bir moldagi molekulalarning hajmi Van-der-Vaals doimiysi b ning to‘rtdan bir qismiga tengligidan foydalanamiz: 4 4
b mb M V v = = azot uchun - = × 3 5 m 3,86 10
mol b ligidan 5 3
3 3 0, 25 3,86 10 m 4 28 10
m 8,62 10
. V - - - × × × × = = × J a v o b . p ¢ = 107,6 kPa; V ¢ = 8,62 · 10 - 5 m 3 . Yechish. Gazning ichki bosimi 2 2 2 2
m a V M V p v æ ö ¢ = = ç ÷
è ø ifoda yordamida aniqlanadi. Agar azot uchun × = 4 2 N m
mol 0,135
a va 3 kg
28 10 M - = × ekan ligini va berilganlarni nazarda tutsak, 173 2 - m a s a l a : Glitserin kapillar nayda 20 mm balandlikka ko‘tarildi. Agar nay kanalining diametri 1 mm bo‘lsa, glitserinning sirt tarangligi aniqlansin.
–2 m; d = 1 mm =10 –3
m. ————————— a = ? 2
g R h r a × × ×
= bu yerda: r = 1,26 · 10 3 kg/m
3 glitserinning zichligi; 2
= kapillar nayning radiusi; g = 9,81 m/s 2 erkin tushish tezlanishi. Kattaliklarining qiymatlaridan foydalanib topamiz: 3 3 2 3 1, 26 10 9,81 0, 5 10 2 10
2 N N 62 10 . m m a - - - × × × × × × = = × J a v o b . . mN 62 m
Mustaqil yechish uchun masalalar 1. Kislorod uchun Van-der-Vaals doimiysi 4 N m
0,136 mol
a × = ga teng. Kislorodning ichki bosimi hisoblansin. (p ¢ = 0,271 kPa.) 2. Kapillar naydan oqib chiqayotgan 100 tomchi spirtning massasi 0,71 g. Agar uzilish paytida tomchi bo‘ynining diametri 1 mm bo‘lsa, spirtning sirt tarangligi aniqlansin. ml 22,16
. m
æ ö
ç ÷ è ø 3. Har birining radiusi 1 mm dan bo‘lgan ikkita simob tomchisi bitta katta tomchiga birlashadi. Bu qo‘shilishda qanday energiya ajraladi? Jarayon izotermik hisoblansin. (DE = 2,64 mJ.) 2
a r × × = formula yordamida aniqlanadi, bu ifodadan a ni aniqlasak, Yechish. Suyuqlikning kapillar nayda ko‘tarilish balandligi 174 Òest savollari 1. Gaz suyuqlikka aylanishi mumkin bo‘lgan eng yuqori temperaturaga ...temperatura deyiladi. A. Kritik. B. Kyuri. C. Absolut. D. Òo‘yingan bug‘. E. Òo‘g‘ri javob A va C.
kashf etilgan? A. S.Karno. B. Dyuar. C. D.Mendeleyev. D. L.Kapitsa. E. Guk. 3. ... deb, 1 m 3 havo tarkibida mavjud bo‘lgan suv bug‘larining miqdori bilan xarakterlanuvchi kattalikka aytiladi. A. Absolut namlik. B. Nisbiy namlik. C. Shudring nuqtasi. D. Parsial bosim. E. Òo‘g‘ri javob yo‘q. 4. Suyuqlikning ham sirti, ham butun hajmi bo‘ylab bug‘ pufakchalarining jadal hosil bo‘lishi bilan bug‘ga aylanish jarayoniga ...deyiladi. A. Kondensatsiya. B. Bug‘lanish. C. Qaynash. D. Dinamik muvozanat. E. Òo‘g‘ri javob A va B.
undagi suyuqlik qanday balandlikka ko‘tariladi? (Sirt taranglik koeffitsiyenti 0,072 N/m, suvning zichligi 10 3 kg/m 3 ). A. 14,4 sm. B. 28,8 sm. C. 6,12 sm. D. 9,8 dm E. 20 sm. Asosiy xulosalar Real gazning holat tenglamasi (Van-der-Vaals tenglamasi): ( ) 2 .
m a V p V b RT æ ö + - = ç ÷ ç ÷ è ø Bug‘lanish. Moddaning bug‘ (gaz) holatiga o‘tishiga bug‘la- nish deyiladi. Moddaning suyuqlik va gaz holatlari o‘rtasida farq qolmagan holatiga kritik holat deyiladi. Namlik tushunchasi atmosferadagi suv bug‘larining miqdo- rini xarakterlash maqsadida kiritiladi. 175 Nisbiy namlik: 0 100% D D f = × kabi aniqlanadi. Qaynash deb, suyuqlikning ham sirti, ham butun hajmi bo‘ylab bug‘ pufakchalarining jadal hosil bo‘lishi bilan bug‘ga aylanish jarayoniga aytiladi. Solishtirma bug‘ hosil bo‘lish issiqligi r deb, qaynash holatidagi 1 kg moddani suyuq holatdan bug‘ holatiga o‘tkazish uchun sarf- lanadigan issiqlik miqdoriga aytiladi: .
SI dagi birligi J kg
× Sirt tarangligi deb, sirtni o‘rab turgan konturning birlik uzunligiga ta’sir etuvchi sirt taranglik kuchiga aytiladi: .
a =
SI dagi birligi N m 1 . Suyuqlikning kapillar naydan ko‘tarilish balandligi: 2 .
h a r × × = Qattiq jismlar turli xususiyatlariga ko‘ra, kristall va amorf jismlarga ajratiladi. Òemperaturaning ko‘tarilishi natijasida modda chiziqli o‘l- chamlarining va hajmining ortishi issiqlikdan kengayish deyiladi. Cho‘ziq jism uzunligining temperatura o‘zgarishiga chiziqli bog‘- liqligi: = + aD 0 (1 ). l l T Jism hajmining temperatura o‘zgarishiga chiziqli bog‘liqligi: = + bD
0 (1
V V T Download 389.28 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling