Vii bob. Moddalarning agregat holatlari
Download 389.28 Kb. Pdf ko'rish
|
- Bu sahifa navigatsiya:
- Defektlar 1 .
- Suyuq kristallar va ularning qo‘llanilishi.
- Polimerlarning xossalari va qo‘llanilishi
- 40- §. Qattiq jismlarning erishi va qotishi. Faza. Fazaviy o‘tishlar. Uchlanma nuqta.
- Qattiq jismlarning erishi.
- Solishtirma erish issiqligi. Erish haroratidagi 1 kg moddani qattiq holatdan suyuq holatga o‘tkazish uchun zarur bo‘ladigan
- Sublimatsiya. Qattiq jismlarning bug‘lanishiga, ya’ni suyuq holatga o‘tmasdan gaz holatiga o‘tishiga sublimatsiya (vozgonka) deyiladi.
- 41- §. Qattiq jismlarning mexanik xossalari
- Qattiq jismning deformatsiyasi. Òashqi kuchlar ta’sirida, qizdirilganda yoki sovitilganda jism
- Qattiq jism deformatsiyasi uchun Guk qonuni.
- Deformatsiya va qattiq jismning tuzilishi.
- Materialning mustahkamligi.
63- a rasm. 63- b rasm. 63- d rasm. Atomli kristallar. Panjarasining tugun- larida kvant-mexanik tabiatdagi kuchlar tutib turadigan neytral atomlar joylashgan bo‘- ladi. Ular o‘rtasida elektr xarakteriga ega bog‘- lanish ham mavjud. Bu bog‘lanish har bir atomdan bittadan elektron juftligi orqali amalga oshiriladi. Bunday kristallarga olmos, grafit (61- rasm), germaniy va kremniy misol bo‘ladi.
bat ionlari joylashgan bo‘ladi. Kuchsiz bog‘langan valentli elek- tronlar atomlardan ajraladi va elektron gazini hosil qiladi. Metalli kristallardagi bog‘lanish panjara tugunlaridagi musbat zaryadli ionlar va manfiy elektronlar gazi orasidagi tortishish kuchlari yordamida ta’minlanadi. Metalli kristallarga ko‘pchilik metallar misol bo‘ladi. Molekulali kristallar. Panjarasining tugunlarida ma’lum tartib- da yo‘naltirilgan molekulalar joylashgan bo‘ladi. Ular orasida mo- lekulalar o‘zaro ta’siriga xos bo‘lgan tortishish kuchlari mavjud bo‘ladi. Molekulali kristallarga naftalin, parafin, quruq muz (CO 2 ),
Defektlar 1 . Real kristallarning uncha katta bo‘lmagan bo‘lagigina ideal tuzilishga ega bo‘lishi mumkun. Boshqa qismlarda esa panjara tugunlaridagi zarralar joylashuvining batartibligi buziladl va bunga kristall panjaraning defektlari (nuqsonlari) deyiladi. Kristall pan- jaraning nuqsoniga: boshqa element atomlarining kirib qolishi (63-
(63-d rasm) sabab bo‘ladi. 1 Defekt — lotincha „defectus“ — kamchilik, nuqson degan ma’noni anglatadi. 158 Suyuq kristallar va ularning qo‘llanilishi. Ba’zi organik mod- dalarning shunday holati mavjudki, garchi ular suyuqliklarga xos bo‘lgan oquvchanlik xususiyatiga ega bo‘lsalar-da, kristallarga xos bo‘lgan molekulalarning ma’lum tartibda joylashuviga va fizik xossa- lariga ega bo‘ladi. Moddalarning bunday holatiga suyuq kristall holati deyiladi. Odatda, suyuq kristallar qattiq kristallarni eritish orqali hosil qilinib, hozirgi paytda ularning bir necha mingdan ortiq turlari ma’lum. Suyuq kristallar elektron hisoblash mashinalari, elektron soatlar, mikrokalkulatorlar, reklama shitlari va hokazolarda keng qo‘llaniladi. Yupqa ekranli televizorlar va monitorlarda ham ulardan foydalaniladi.
jismlardir. Garchi ular qattiq jismlar sifatida qaralsa ham aslida sovitilgan suyuqliklardir. Agar amorf jismning biror atomini markaziy atom sifatida qaralsa, unga yaqin bo‘lgan atomlar ma’lum tartib bo‘ylab joy- lashadi. Lekin markaziy atomdan uzoqlashgan sari tartib buzilib, atomlarning joylashuvi turli xil, ya’ni tasodifiyga aylanib qoladi. Kristall jismlardan farqli o‘laroq, amorf jismlarda qo‘shni atom- larning o‘zaro joylashuvida yaqin tartibgina mavjud bo‘ladi. Amorf jismlarga shisha, plastmassa va boshqalar misol bo‘ladi. Oltingugurt, glitserin, shakar va boshqa moddalar ham kristall, ham amorf ko‘rinishda mavjud bo‘lishi mumkin. Bunga ba’zan shishasimon shakl ham deyiladi. Amorf jismlar tabiatda kristall jismlarga nisbatan kam tarqalgan. Polimerlar. Keyingi paytlarda texnikada polimerlar deyiluvchi moddalar keng qo‘llanilmoqda. Ular bir-biriga nisbatan kichik molekular massali molekulalarni (monomerlarni) ulab, katta molekular massali organik birikmalarni hosil qilish yo‘li bilan olinadi. Polimerlarni hosil qilish jarayoni polimerlashtirish yoki
monomerlar soni polimerlanish darajasini ko‘rsatadi. Polimerlarning molekular massasi juda katta bo‘ladi. Monomerlarning xossalariga bog‘liq ravishda polimerlanishda ham chiziqli, ham tarmoqli molekulalar zanjirlari hosil bo‘lishi mumkin. Polimerlar ikki sinfga ajratiladi: tabiiy va sintetik. Òabiiy polimerlarga yuqori molekular massali birikmalar — oqsil, kauchuk va hokazolar kiradi; sintetik polimerlarga esa turli xil plastmassalar kiradi. Polimerlarning mexanik xossalari ko‘p jihatdan alohida mole- kulalar o‘rtasidagi o‘zaro ta’sir kuchlariga bog‘liq bo‘ladi. Jumla-
159 dan, polimerlarda batartib kristall sohalarning mavjudligi uning mustahkamligini ancha oshiradi. Shuningdek, molekulalar zanjiri- ning uzunligi, uning tarmoqlanganligi va makromolekulada tarkibiy elementlarning joylashuvi ham muhim ahamiyatga ega.
ko‘p ajoyib xossalarga ega: korroziyaga uchramaydi, ya’ni zangla- maydi ham, chirimaydi ham; temperaturaning keskin o‘zgarishiga bardosh beradi; juda katta dielektrik kirituvchanlikka ega, mustah- kam, zichligi ancha kichik, istalgan shaklni berish mumkin va hokazolar. Aynan shular sababli polimerlardan xalq xo‘jaligida juda keng foydalaniladi. Sun’iy ravishda hosil qilingan polimerlar mashinasoz- lik va asbobsozlikda metallarning o‘rnida ishlatiladi. Ular qurilishda yog‘och materiallarni almashtirmoqda. Sun’iy tolalardan turli matolar, tabiiy terini almashtiruvchi mahsulotlar hosil qilinmoqda. Òibbiyotda ham qo‘llanish imkoniyatlari juda katta. Bugungi kunda polimerlar ishlatilmaydigan sohaning o‘zi yo‘q.
1. Qattiq jismlarning xususiyatlari. 2. Qattiq jismlarning turlari. 3. Anizotroplik deb nimaga aytiladi? 4. Kristall jismlarning anizotropligi deganda nima tushuniladi? 5. Izotrop moddalarga misollar keltiring. 6. Kristallarning anizotropligiga sabab nima? 7. Kristall panjara deb nimaga aytiladi? 8. Kristall panjaraning tuguni deb-chi? 9. Kristall jismlarning turlari. 10. Monokristallar deb qanday jismlarga aytiladi? 11. Monokristallarning sanoat uchun ahamiyati bormi? Misollar kel- tiring. 12. Polikristallar deb qanday kristallarga aytiladi? 13. Polikristall- ning izotrop bo‘lishiga sabab nima? 14. Polimorfizm deb nimaga ay- tiladi? 15. Amorf jismlar qanday jismlar? Ularga misollar keltiring. 16. Polimerlar qanday hosil qilinadi? 17. Polimerlanish darajasi deb nimaga aytiladi? 18. Polimerlarning turlari. 19. Òabiiy polimerlarga ni- malar kiradi? 20. Sintetik polimerlarga-chi? 21. Plastmassalarning keng qo‘llanilishiga sabab nima? 22. Polimerlarning ishlatilishiga beshta misol keltiring. 160 40- §. Qattiq jismlarning erishi va qotishi. Faza. Fazaviy o‘tishlar. Uchlanma nuqta. M a z m u n i : Qattiq jismlarning erishi; solishtirma erish issiqligi; qotish; sublimatsiya; faza, fazaviy o‘tishlar; holat diagrammasi; uchlanma nuqta. Qattiq jismlarning erishi. Yuqorida qayd etilganidek, moleku- lalarning o‘zaro ta’sir potensial energiyasining eng kichik qiymati E p min
molekulalarning issiqlik betartib harakat kinetik energiyasining o‘rtacha qiymati < E k > dan katta bo‘lsa (E p min >> <E k >), modda qattiq holatda bo‘ladi. Qattiq jism qizitilgan sari molekulalarning (atomlarning) kinetik energiyalari ortadi va tebranish amplitudasi panjara doimiysiga tenglashib, panjaraning buzilishiga olib keladi. Haroratning yanada ortishi natijasida qattiq jismning erishi, ya’ni moddaning qattiq holatdan suyuq holatga o‘tishi ro‘y beradi. Erish jarayoni izotermik bo‘lib, olingan issiqlik miqdori kristall panjaralarning buzilishiga sarflanadi. Modda to‘la erigandan so‘ng- gina suyuqlikning harorati ko‘tariladi. 64- rasmda erish diagrammasi ko‘rsatilgan. OA soha moddaning T er gacha qizishini ko‘rsatsa, AB soha erish jarayoniga mos keladi. B nuqtada modda suyuq holatga o‘tib, BC soha suyuqlik haroratining ortishini ko‘rsatadi. Erish harorati (T er ) har bir moddaning tabiatiga bog‘liq bo‘lishi bilan birga, ko‘pchilik moddalar uchun bosim ortishi bilan ortadi. Erishda moddalarning zichliklari kamayadi (vismut va muz bundan istesno), lekin ichki energiyasi ortadi.
F E D C
er
TK
O 161 Solishtirma erish issiqligi. Erish haroratidagi 1 kg moddani qattiq holatdan suyuq holatga o‘tkazish uchun zarur bo‘ladigan issiqlik miqdoriga solishtirma erish issiqligi deyiladi. Ya’ni
l = ,
m
(40.1) yoki
. Q m l =
(40.2) SI da solishtirma erish issiqligining birligi: l = = [Q] J [m] kg [ ]
1 .
(CD soha) va qattiq holatga o‘tadi (E¢ soha). Bu jarayon ham izotermik bo‘lib, issiqlik miqdorining ajralishi bilan ro‘y beradi. Qattiq jismning erishi uchun qancha issiqlik miqdori sarflangan bo‘lsa, qotganida ham shuncha issiqlik miqdori ajraladi. Bosim bir xil bo‘lganda erish T er va qotish T k harorati ham teng bo‘ladi. Kristallanish jarayoni tugagandan keyin (F nuqta) qattiq jism haroratining pasayishi ro‘y beradi. Qotish jarayoni boshlanishi uchun suyuqlik tarkibida biror zarracha (kristallanish markazi) bo‘lgani ma’qul. Aks holda, o‘ta sovutilgan suyuqlik (kristallanish haroratidan past haroratli suyuqlik) hosil bo‘ladi. (DE soha). Ammo bu holat noturg‘un bo‘lib, tezda kristallanish markazlari vujudga keladi va suyuqlik qattiq holatga o‘tadi.
Sublimatsiya. Qattiq jismlarning bug‘lanishiga, ya’ni suyuq holatga o‘tmasdan gaz holatiga o‘tishiga sublimatsiya (vozgonka) deyiladi. Bu hol naftalin, yod, kamfora, quruq muz kabi moddalarda kuchli ro‘y beradi. Sublimatsiyaga teskari jarayon desublimatsiya deyiladi.
moddaning suyuq, gaz va qattiq holatlari. Moddaning bir fazaviy holatdan boshqasiga o‘tishi fazaviy o‘tishlar deyiladi. Bug‘lanish va kondensatsiya, erish va qotish tabiatda keng tarqalgan birinchi tur fazaviy o‘tishlarga misol bo‘ladi. Bunday o‘tishlar issiqlik ajralishi bilan xarakterlanadi. 11 Fizika, I qism
162 Holat diagrammasi. Moddaning holati va unda ro‘y beradi- gan fazaviy o‘tishlarni namoyon qilish uchun holat diagramma- sidan foydalaniladi. Odatda, bunday diagramma p—T (bosim-tem- peratura) koordinatalarida tuziladi. Diagrammaning har bir nuqtasi moddaning har bir holatini aniqlaydi. Misol uchun suvning holat diagrammasini ko‘raylik (65- rasm). CMB sohada suv qattiq holatda (muz), BMA sohada suyuq holatda (suv), CMA sohada gaz holatda (bug‘) bo‘ladi. BM chiziq — qattiq va suyuq (muz va suv), MA chiziq — suyuq va bug‘ (suv va bug‘),
bitta M nuqtada kesishadi. Bu nuqtaga uchlamchi nuqta deyiladi. Harorat T m va bosimning p m qiymatlarida suv uchta fazaviy: qattiq, suyuq va bug‘ holatlarida bo‘ladi. Suv uchun T m =273,16 K ga teng. Har bir modda uchun holat diagrammasi o‘ziga xos bo‘lib, tajriba natijalariga asosan tuziladi. Sinov savollari 1. Qattiq jism qizitilganda qanday o‘zgarish bo‘ladi? 2. Erish deb nimaga aytiladi? 3. Erish qanday jarayon? 4. Erish jarayonida olingan issiqlik miqdori nimaga sarflanadi? 5. T er nimaga bog‘liq? 6. Solishtirma erish issiqligi nima? 7. Solishtirma erish issiqligining SI dagi birligi qanday? 8. Qotish qachon ro‘y beradi? 9. Qotish qan- 65- rasm. p
m
A T m
Qattiq jism Suyuqlik
Bug‘
163 day jarayon? 10. Qachon qattiq jismning harorati pasaya boshlaydi? 11. DE sohani tushuntiring. 12. 64- rasmdagi diagrammani tahlil qiling. 13. Sublimatsiya nima? 14. Faza nima? 15. Fazaviy o‘tishlar- chi? 16. Suv uchun holat diagrammasini tushuntiring. 17. Uchlanma nuqta qanday nuqta? 18. Suv uchun uchlanma nuqta harorati nimaga teng? 19. Turli moddalar uchun holat diagrammasi farq qiladimi?
M a z m u n i : qattiq jismning deformatsiyasi; deformatsiya va qattiq jismning tuzilishi; materialning mustahkamligi, cho‘zi- lish diagrammasi, moddaning plastikligi; moddaning mo‘rtligi; moddaning qattiqligi.
Deformatsiyalovchi sabab olingandan so‘ng jism o‘zining dast- labki holatini to‘la tiklasa, elastik deformatsiya, tiklamasa plastik deformatsiya deyiladi. Moddalar elastiklik va plastiklik xossalariga ega bo‘ladi. Masalan, po‘lat, rezina, teri—elastik, mis, mum—plastik mod- dalardir. Nisbiy deformatsiya. Deformatsiyalarning aksariyati ikki xil: cho‘zilish va siqilish deformatsiyalariga keltiriladi. Bu deformatsiya- lar bilan tanishamiz. Bir jinsli l uzunlikli sterjenga 1
r va 2 F r kuchlar qo‘yilgan. F 1 =F 2 =F bo‘lgani uchun faqat F kuch qo‘yilgan deb olamiz. 66- rasm. Natijada sterjen Dl ga cho‘ziladi. Odatda, sterjen cho‘zilganda Dl mus- bat, siqilganda — manfiy ishora bi- lan olinadi (66- rasm).
=
S . (41.1) Deformatsiyalanish darajasining miqdoriy tavsifi sifatida nisbiy de- formatsiya tushunchasi kiritilgan.
164 Bo‘ylanma (cho‘zilish) nisbiy deformatsiya e D = l l , (41.2) ko‘ndalang (siqilish) nisbiy deformatsiya e'=
Dd d (41.3) ifodalar yordamida aniqlanadi. Ular orasida quyidagi munosabat mavjud
e me ' , = -
(41.4) m — modda xususiyatiga bog‘liq bo‘lib, unga Puasson koeffitsiyenti deyiladi.
Guk kichik deformatsiyalar uchun nisbiy uzayish e va kuchlanish s orasida quyidagi munosabat mavjudligini aniqladi: s
D =
e = 1 . l E l (41.5) E ga Yung moduli deyiladi. E qancha katta bo‘lsa, jism shuncha kam deformatsiyalanadi. D = 1
l l ga
= s E bo‘ladi. Demak, Yung moduli jismning birlik nisbiy deformatsiyasini vujudga keltiruvchi kuch- lanishga teng ekan: e × = F E S , (41.6) yoki oxirgi ifoda yordamida Guk qonunini boshqacha yozish mum- kin.
. E S l F l k l × = × D = × D (41.7) Elastik deformatsiyada deformatsiya kattaligi deformatsiyalovchi kuchga to‘g‘ri proporsional. Bu yerda k — elastiklik koeffitsiyenti deyiladi. Shuni ta’kidlash lozimki, qattiq jismning deformatsiyasi Guk qonuniga ma’lum chegaragacha bo‘ysunadi. Deformatsiya va qattiq jismning tuzilishi. Deformatsiya na- tijasida kristall panjara tugunlarida joylashgan zarralarning bir-bir- lariga nisbatan siljishlari ro‘y beradi. Bu esa zarralar o‘rtasida vujudga kelgan o‘zaro ta’sir kuchlari muvozanatining buzilishiga olib keladi. 165 Natijada zarralarni dastlabki o‘rinlariga qaytarishga harakat qiluvchi ichki elastiklik kuchlari F el vujudga keladi. Shuni ta’kidlash lozimki, har qanday deformatsiyani amalga oshirish uchun ish bajariladi yoki issiqlik miqdori beriladi. Demak, deformatsiyalangan jism ichki energiyasining o‘zgarishi tashqi kuch- lar ta’sirida bajarilgan ish yoki berilgan issiqlik miqdoriga teng bo‘ladi. Misol uchun, elastik ravishda cho‘zilgan yoki siqilgan ster- jenning potensial energiyasi quyidagicha o‘zgaradi: ( ) =
× D 2 1 2 ,
ES l E A l (41.8) bu yerda: A — shu deformatsiyani amalga oshirgan tashqi kuchlar ishi; S — deformatsiyalanuvchi jismning ko‘ndalang kesimi yuzasi, l — uzunligi, E — Yung moduli. Ko‘rinib turibdiki, elastik ravishda cho‘zilgan sterjenning po- tensial energiyasi deformatsiya kvadrati (Dl) 2 ga to‘g‘ri propor- sional. Materialning mustahkamligi. Òurli xil qurilmalarni loyihalash- da materiallarning mustahkamligini hisobga olish kerak. Materi- allarning mustahkamligi deb, u buzilmasdan chidashi mumkin bo‘lgan yukka (og‘irlikka) aytiladi. Mahkamlik chegarasi s m deb
normal mexanik kuchlanishning yuk chidashi mumkin bo‘lgan eng katta qiymatiga aytiladi. Elastiklik chegarasi s e deb s ning deformatsiya va unga qo‘yil- gan kuch orasidagi proporsionallik saqlanadigan chegaradagi qiy- matiga, ya’ni Guk qonuni bajariladigan chegaradagi qiymatiga ay- tiladi.
cho‘zilish diagrammasi deb nom olgan kuchlanganlik s va nisbiy deformatsiya e orasidagi bog‘- lanishni ko‘raylik (67- rasm). Guk qonuni bajariladigan OA qismga elastik deformatsiya mos keladi, s e — elastiklik chegarasi. U materiallarning turiga bog‘liq bo‘lib, po‘lat uchun 5 · 10 8 Pa,
mis uchun esa 1,2 · 10 8 Pa ni tash- kil etadi. ABCD qismga plastik 67- rasm. O D s e 166 deformatsiya mos keladi. AB qismda qattiq jismning oqishi vujudga keladi, ya’ni nisbiy deformatsiya mexanik kuchlanishga nisbatan tezroq o‘sadi. BC qismda esa mexanik kuchlanish o‘zgarmay qoladi, nisbiy deformatsiya esa ortadi. Oqish chegarasi s o —BC qismga mos keladi. D nuqta mahkamlik chegarasi s m ga mos keladi. Po‘lat uchun u 7,85 · 10 8 Pa ga, mis uchun esa 2,45 · 10 8 Pa ga teng. Moddaning plastikligi. Juda ko‘p moddalarning plastikligi ular- ning elastiklik chegarasidan juda katta bo‘ladi. Bunday moddalar qayishqoq moddalar deyiladi. Ular ham elastik, ham plastik de- formatsiyaga ega bo‘ladi. Bundaylarga mis, rux, temir va boshqalar misol bo‘ladi. Mum, loy, plastilin kabi elastik deformatsiya sohasi mavjud bo‘lmagan moddalar esa p l a s t i k l a r deyiladi. Mahsulotning sinishga qarshilik qilish xususiyati faqat modda- ning sifatiga emas, balki mahsulotning shakliga va ko‘rinishiga ham bog‘liq bo‘ladi. Masalan, tayoqchani cho‘zishdan ko‘ra bir tomon- lama siqish yordamida tezroq sindirish mumkin.
tijasida bo‘laklanib ketadigan jismga mo‘rt jism deyiladi. Misol uchun shisha, chinni idishlar mo‘rt hisoblanadi. Cho‘yan, marmar, kahrabo judayam yuqori mo‘rtlikka ega. Po‘lat, mis, qo‘rg‘oshinlar esa mo‘rt bo‘lmagan moddalar hisoblanadi. Mo‘rt moddalarning elastiklik va mustahkamlik chegarasi qariyb bir xil. Shuni ta’kidlab o‘tish lozimki, u yoki bu moddadan ma’lum maqsadda foydalanishda uning mo‘rtligiga e’tibor beriladi. Download 389.28 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling