Molyekular fizika asosalri bo’yicha tayyorlangan taqdimoti


Download 1.17 Mb.
Sana02.11.2019
Hajmi1.17 Mb.

MOLYEKULAR FIZIKA ASOSALRI BO’YICHA TAYYORLANGAN TAQDIMOTI

Kalitli so’zlar: MODDA MIQDORI, MOLYAR MASSA, MAKSWELL QONUNI, AVAGADRO QONUNI, BOLTSMAN DOIMIYSI, MENDELEYEV-KLPEYRON TENGLAMASI, IDEAL GAZ, IZOJARAYONLAR,POTENSIAL KUCHLAR.

Topshiriq rejasi:

  • 1.Modda miqdori, molyar massa, Avogadro qonuni;
  • 2.Izojarayonlar;
  • 3.Ideal gazning holat tenglamasi, Bolsmann doimiysi, Mendeleev-Klapeyron tenglamasi, berilgan temperaturadagi ideal gazning bosimi, Molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy tenglamasi;
  • 4. Ideal gaz molekulalarining tezlik bo‘yicha taqsimotining Makswell qonuni – o‘rtacha tezlik, ehtimoli eng kata bo‘lgan tezlik va o‘rtacha tezlik ifodalari;
  • 5. Ideal gaz bitta molekulasi ilgarilanma harakatining o‘rtacha kinetik energiyasi;
  • 6. Potensial kuchlar ta’sirida gaz molekulalarining taqsimoti

Mole¬
n
molyar massasi shu moddaning nisbiy atom yoki nisbiy moleku¬
lar massasiga son jihatdan teng bo‘ladi. Masalan, C, Fe,02, H20
larning nisbiy atom va molekular massalari tegishlicha 12, 56, 32, 18
ga teng, ularning molyar massalari esa tegishlicha 12 g/mol, 56 g/mol,
32 g/mol, 18 g/mol bo‘ladi.Molekular massani molekular holatdagi moddalar uchun
ham, atomar holatdagi moddalar uchun ham hisoblab topish
mumkin. Masalan, vodorodning nisbiy molekular massasi
M. (H7) =2, vodorodning nisbiy atom massasi A.(H)=1. IkkalaГ гholda ham moddaning struktura birliklari soni (NA) bilan aniqlan-
gan miqdori bir xil — 1 mol. Lekin molekular vodorodning molyar
massasi 2 g/mol, atomar vodorodning molyar massasi esa 1 g/mol.
Bir mol atom, molekula yoki ionlardagi zarrachalar soni Avogadro
doimiysiga teng bo‘ladi, masalan:1 mol l2C atomlari= 6,02 • 1023 atom l2C1 mol H20 molekulalari^ 6,02 • 1023 molekula H201 mol S04 ionlari = 6,02 • 1023 S04 ionlariMassa bilan modda miqdori - liar xil tushun-
c h a 1 a r d i r. Massa kilogrammlarda (grammlarda), modda miq¬
dori esa mollarda ifodalanadi. Moddaning massasi (m, g), mod¬
daning miqdori (n, mol) va molyar massa (M, g/mol) orasida
oddiy nisbatlar bor: n M (LI)mn~~M1.2)M=-1.3)

  • 1.Xalqaro  birliklar  sistemasi  (SI)  da  modda  miqdorining birligi sifatida mol qabul qilingan.
  • Mol — bu moddalarning 0,012 kg uglerod izotopi l2C da nechta atom bo‘lsa, tarkibida shuncha struktura birliklar (molekula, atom, ion,  elektron  va  boshqalar)  boiadigan  miqdoridir.
  • Bitta  uglerod  atomining  massasini  (1,993 •  10_26kg)  bilgan holda  0,012  kg  ugleroddagi  atomlar  soni  NA  ni  hisoblab  topish mumkin:
  • 0,012kg/mol  ,  A~  .„23               N a  = —---------------------— =6,02-10  g/mol. 1,993-10  k
  • Bu son Avogadro  doimiysi deyiladi  (belgisi  NA,  o'lchovi g/mol) va  istalgan  moddaning bir molidagi struktura birliklari  sonini ko‘rsatadi.
  • Molyar  massa  —  modda  massasining  moddaning  miqdoriga nisbatiga  teng  kattalik Uning o‘lchovi kg/mol yoki g/mol; odatda u M harfi bilan
belgilanadi.Molekulaning massasini bilgan holda moddaning molyar
massasini oson hisoblab topish mumkin. Masalan, agar suv

2.Izotermik jarayon (yun. ἴσος (izos) - "barobar" va θέρμη (termon) - "issiq") deb oʻzgarmas haroratda tizim holatining oʻzgarishiga aytiladi.[1] Bu jarayonda harorat sobit qoladi: ΔT = 0. Havoning asta-sekin siqilishini yoki meshdan gazni soʻrib chiqarganda nasos porsheni ostida gazning kengayishini taxminiy oʻlaroq izotermik jarayon, deb hisoblash mumkin. Izotermik jarayonni oʻtkazish uchun odatda tizimga termostat oʻrnatiladi. Bunda jarayonning kechishi yanada tezlashadi. Tizim harorati esa termostat haroratidan farq etmaydi. Izotermik jarayon shunday jarayonki, gaz vazni, molyar gaz va harorat є — konstanta hisoblanadi.[2] Izotermik jarayon (izo... va yun. therme — issiqlik) — oʻzgarmas t-rada fizik sistemada roʻy beradigan fizik yoki kimyoviy jarayon. Mas, oʻzgarmas bosimda suyuqlikning qaynashi, kattik, jismning erishi va b. Qaytar va kaytmas I. j.lar bor. I. j.da ideal gaz bosimi b-n hajmi oʻzaro teskari proporsional holda oʻzgaradi. I. j. issiqlik mashinalarida ham roʻy beradi. Uning grafigi izoterma deyiladi. I. j. tarkibiy qism sifatida Karno siklitʼ kiradi

3.Ideal gaz — molekulalari oʻzaro mutlaqo taʼsirlashmaydigan gaz; bunda gazni tashkil etuvchi molekulalarning xususiy hajmlari eʼtiborga olinmaydi. Har qanday real gaz zichligi juda kichik boʻlgan hollarda u oʻzining tabiati boʻyicha I. g . ga yaqinlashib boradi. T-raning katta qiymatlarida, yaʼni molekulalarning oʻrtacha kinetik energiyalari molekulalarning oʻzaro taʼsirlashishi natijasida vujudga kelgan oʻrtacha potensial energiyalaridan juda katta boʻlganda ham real gazlarni I. g . lar deb qarash mumkin.

Bolsman doimiysi — asosiy fizik konstantalardan biri. Universal gaz doimiysi R ning Avogadro soni N. ga nisbatiga teng . B.D.ni oʻrtacha har bir molekulaga toʻgʻri keladigan gaz doimiysi deyish mumkin. L. Bolsman nomi bilan ataladi.

18 asrda M.V.Lomonosov modda tuzilishi Molekulyar – kinetik nazariyasini asoslarini bayon qilib berdi va tajribada tasdiqladi. Molekulaning o`lchamlari juda kichik bo`lgani uchun ularni oddiy ko`z bilan ko`rish mumkin emas. Eng katta molekulalar elektron mikroskop yordamida suratga olingan. Eng nozik tajribalarning ko`rsatishicha ikki atomli kislorod molekulasining chiziqli kattaligUmuman molekulalarning chiziqli kattaligi  bo`ladi

4.Maksvell taqsimoti - statistik muvozanat holatida turgan fizik sistema tarkibidagi klassik mexanika qonunlariga boʻysunuvchi zarralar (molekula, atom, elektron va boshqalar) ning tezlik boʻyicha taqsimlanishi qonuni. 1859 yilda J. K. Maksvell aniqlagan. Maksvell taqsimotiga, asosan, statistik muvozanat holatidagi gazda ixtiyoriy molekula tezligi v ning koordinatalardagi proyeksiyalarining mos ravishda erishishi mumkin boʻlgan istalgan vx vy,vz kattaliklarga toʻgʻri keluvchi birlik intervaldagi qiymatlardan birortasiga teng boʻlish ehtimolligini ifodalaydi. Maksvell taqsimoti birinchi marta 1920 yilda nemis fizigi O. Shtern tomonidan qizdirish natijasida kumush atomlarining bugʻlanib chikib turishidan foydalanib oʻtkazgan tajribalarida toʻla tasdiqlangan. O’rtacha kvadratik tezlik molekulalar harakatining faqat statistic xaraktristkasidir. Haqiqatdan ham molekulalar biror T temperaturada turli v tezliklar bilan harakatlanadi. Tezliklarning butun diapazonini tezlikning juda kichik  ga ting intervallariga bo’lamiz hamda biz tezliklar intervaliga biror  molekulalar soni keladi.  nisbat tezlikning har bir birlik intervaliga qancha molekula to’g’ri kelishini, boshqacha aytganda molekulalarning tezliklar bo’yicha taqsimotini bildiradi. Bu taqsimot funksiyani birichi bo’lib ingliz olimi Maksvel nazariy bilan ehtimollar nazariyasi asosida aniqlagan edi. Marsvell taqsimot funksiyas

Maksvell nazariyasini keyinchalik 1920 yilda nemis fizigi Shtern 1929 yilda Lammert tajribalar asosida molekulalar tezligini aniqladilar. Mukammallashtirilgan Shternva Lammartasboblari hamda keyinchalik o’tkazilgan aniqroq aksperimentlar atomlarning tezliklari bo’yicha taqsimlanishiga doir tajriba ma’lumotlarining Maksvell nazariy qonuni bilanmoskelishianiqlandi.

 Absolyut tempraturada barcha molekulalar yer sirtiga tushib qolgan bo’ladi. Yuqori tempraturalarda aksincha molekulalar soni balandlikka sekinroq kamayadi, natijada molekulalar balandlik bo’yicha taqsimoti esa 2 ta tendensiya ta’siri natijasida qaror topad.


m1=2m2 m2

S1=v1*t m1v1m2v2 S1=v2t=2S1


5.Ideal gazning U ichki energiyasi, uning molekulalari harakatining kinetik energiyasidan iborat; bu energiya berilgan gazning hajmiga ham, bosimiga ham bog‘liq bo‘lmay, faqat uning T harorati bilan aniqlanadi; bir mol ideal gaz uchun U=Ek=CvT, bunda Cv - o‘zgarmas hajmdagi molyar issiqlik sig‘imidir. Real gazda molekulalar orasidagi o‘zaro ta'sir kuchlari katta ahamiyatga ega ekanligini ko‘rib o‘tgan edik. Shuning uchun real gazning ichki energiyasi uning molekulalari harakatining kinetik energiyasi bilan molekulalarning o‘zaro ta'sir potensial energiyasi yig‘indisidan iborat bo‘ladi:  Molekulalarning o‘zaro ta'sir potensial energiyasi ular orasidagi o‘rtacha masofaga bog‘liq, shuning uchun Ep gazning hajmiga bog‘liq bo‘lishi kerak. Atrofdagi jismlar bilan energiya almashmagan holda gazning hajmi o‘zgarsa, uning ichki energiya zahirasi o‘zgarmaydi va bu holda yuqoridagi (I) tenglamadan quyidagi kelib chiqadi: ya'ni, real gazning hajmi o‘zgarishi bilan uning potensial energiyasi o‘zgarganda gaz molekulalari harakatining kinetik energiyasi ham o‘zgarishi kerak. o‘zgarmas hajmdagi issiqlik sig‘im Cv real gaz uchun ham faqat molekulalar harakatining kinetik energiyasi bilan aniqlanganligi sababli bu holda Ek=CvT tenglik (bir mol uchun) o‘z kuchini saqlaydi va (II) munosabatdan quyidagina olamiz:

havosi so‘rib olingan bo‘lib, A idishdagi havo biror p bosimga ega bo‘lgan. Jo‘mrak ochilgach, A idishdagi havo B idishga oqib chiqib, tashqi ish bajarmagani holda kengayadi. Joul bu tajribasida kalorimetrning harorati o‘zgarmaganligini payqagan. Shunga asosan, u gazning ichki energiyasi o‘zgarmaydi deb xulosa chiqard

Bir qancha vaqtdan keyin Joul mana shu tajribani Uilyam Tomson bilan birgalikda yanada sezgirroq talqinda qayta takrorladi. A va B idishlarni naychiga g‘ovak to‘siq C joylashtirildi (o‘ngdagi rasm)

  • Bu ifodadan shunday xulosa kelib chiqadi: atrofdagi jismlar bilan issiqlik almashinmay va tashqi ish bajarilmay real gazning hajmi o‘zgarsa, unin harorati ham o‘zgaradi. Bunday hodisani kuzatishga birinchi bo‘lib uringan kishi Jeyms Jouldir. Joul C jo‘mrakka ega bo‘lgan naycha bilan tutashtirilgan ikki A va B idishlarni suvli kalorimetrga joylashtirgan (chapdagi rasm). B idishning

Naycha issiqlik o‘tkazmaydigan modda bilan o‘ralgan. A va B idishlardagi gazning p1 va p2 bosimi o‘zgarmas holda saqlab turiladi. Gaz naycha ichidagi g‘ovakli to‘siq orqali bosimi katta idishdan bosimi past idishga oqadi. g‘ovakli to‘siqning ikkala tomonlariga sezgir termometrlar qo‘yilgan. Bu vaqtda har ikkala termometr ko‘rsatayotgan haroratlar orasida ozgina farq borligi ko‘ringan. To‘siqning gaz kengayayotgan tomondagi harorat, ko‘pchilik gazlar uchun bir oz pastroq bo‘lgan. Vodorod uchun haroratning o‘zgarishi aksincha bo‘lib chiqdi: vodorod kengayayotganida uning harorati ko‘tarilib qolgan, ya'ni, u isigan edi. Gazning hajmi (issiqlik almashinmay, tashqi ish bajarmay) kengayganda uning haroratining o‘zgarishidan iborat bo‘lgan mana shu effektJoul-Tomson effekti deyiladi. Bu hodisa real gaz xossalarining ideal gaz xossalaridan farq qilishining natijasidir. Gazning kengayishi natijasida sovishidan iborat bo‘lgan effektga Joul-Tomson musbat effekti, gazning kengayishi natijasidan isishidan iborat bo‘lgan effektga Joul-Tomson manfiy effekti deb ataladi. Keyinchalik Joul-Tomson effektining ishorasi Van der Vaals tenglamasidagi a va b tuzatmalardan qaysi birining roli kattaroq bo‘lishiga bog‘liq ekanligi aniqlandi.

Tenglamasidagi a va b tuzatmalar orasidagi bog‘lanishni aniqlash uchun potensial egri chiziqlardan (grafiklardan) foydalanish mumkin.

Tushunarli bo‘lishi uchun ikkita ayrim-ayrim holni: 1) Van der Vaals tenglamasidagi a tuzatmani nazarga olmaslik mumkin bo‘lgan gazni; va 2) b tuzatmani nazarga olmaslik mumkin bo‘lgan gazni tekshirib ko‘raylik.

Biz yuqorida Van der Vaals tenglamasidagi a tuzatma molekulalar orasidagi tortishish kuchlarining mavjud bo‘lishi bilan bog‘liq ekanligini ko‘rgan edik. Shuning uchun birinchi holda molekulalar orasidagi tortishish kuchlarini nihoyatda kichik deb olib, faqat itarish kuchlarinigina hisobga olish kerak. U holda molekulalarning o‘zaro ta'sir potensial energiyasi Ep, molekulalar orasidagi r masofaning funksiyasi sifatida rasmda ko‘rsatilgan egri chiziq bilan tasvirlanad

6.Moddiy gazning molekulasi molekulyar kinetik nazariyasiga asosan ilgarilanma va aylanma harakatda bo‘ladi. Molekula va atomlarning massasi hamda tezligi natijasi sifatida mikrojismlar ilgarilanma kinetik energiya va aylanma kinetik energiyaga ega. Demak, ideal gazlarda ichki energiya quyidagilardan tashkil topadi: a) molekula ilgarilanma harakatining kinetik energiyasi; b) molekula aylanma harakatining kinetik energiyasi; d) atomlar aylanma harakatining kinetik energiyasi; e) molekula ichidagi atomlar tebranma harakatining kinetik energiyasi. Real (mavjud) gazlarda esa yuqoridagidan tashqari molekulalaming o‘zaro ta’siri natijasida sodir bo'ladigan potensial energiya ham hisobga olinadi. Yuqorida sanab o'tilgan energiyalaming yig'indisi gazning ichki energiyasi deyiladi va 1 kg gaz uchun «и» bilan, ixtiyoriy miqdordagi gaz uchun esa « U» orqali ifodalanadi, ya’ni: и = uk + ия yoki U =Uk +UK. (2.1) Gaz holatining ko'rsatkichlari р , 9 \ г . Т o'zaro issiqlik tenglamasi orqali bog'langanligi uchun ichki energiyani ixtiyoriy ikkita ko'rsatkichlaming funksiyasi sifatida ko'rsatish mumkin, ya’ni: u = f ( T , 3 ) \ и = f { p , T ) \ u = f ( p , S ) . Ichki energiya gaz holatini ifodalovchi kattalikdir, chunki uning miqdori gaz holatining ko'rsatkichlariga bog'liq. Ideal gazlarda molekulalar orasidagi o'zaro tortishish kuchi bo'lmaganligi uchun hajm va bosimning o'zgarishi ichki energiya miqdoriga ta’sir qilmaydi. Shuning uchun ideal gazlarda, и = /(7 ), ya’ni ichki energiya — faqat haroratning funksiyasi. Termodinamika jarayonlarini o'rganishda ham, hisoblashlarda ham, ko'pincha ichki energiyaning mutlaq qiymati emas, uning o'zgarish miqdori zarur bo'ladi. Ma’lumki, ichki energiyaning eng ko'p o'zgarishi 9=const bo'lgan jarayonda sodir bo'ladi, chunki bun la hajm o'zgarmaganligi uchun tashqi ish bajarilmaydi va berilgan issiqlik miqdori faqat gazning ichki energiyasini orttirishga olib keiadi. 1 kg gazga berilgan issiqlik miqdori g = cv (T -T ), lekin shu bilan birga: 2 .3 . Gazning ichki en ergiyasi q = u7 - ur ( 2 .2 ) Дм = Kj — щ = Cy(T2 - 7j) yoki Ли = c„(72 — 7j).. (2.3) Gaz holatining cheksiz kichik o'zgarishi uchun esa: U holda ichki energiyaning o'zgarishi: Ideal gazlarda ichki energiyaning o'zgarishi Ли jarayonning borish xarakteri (yo‘li)ga bogMiq bo'lmay, u faqat gazning oxirgi va boshlang'ich holatlarining haroratlariga bog'liq, xolos

XULOSA: Xulosa qilib shuni aytishimiz mumkinki molekular fizika asoslari va termodinamika katta miqdordagi atom va molekulalarga bog’liq bo’lgan mikroskopik jarayonlarni o’rganiahda bir birini to’ldiruvchi ikki usuldan foydalaniladi: Molekular kinetik nazariyaga asoslangan statistik usul va termodinamik usul. Molekular fizika barch jisimlar doimo tartibsiz xarakatda bo’lgan atom yoki molekulalardan iboratdair.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR.

  • 1.Q.P.Abduraxmanov, V.S.Xamidov, N.A.Axmedova. FIZIKA. Darslik. Toshkent. 2018 y.
  • 2.Douglas C. Giancoli. Physics. Principles with Applicathions. January 17, 2004 USA ISBN-13^ 978-0-321-62592-2.
  • 3. Абдурахманов К.П, Хамидов В.С. Физикадан мультимедиа лекциялар тўплами. Ўқув қўлланма. 2019 й. Pdf + диск + СНМ.
  • 6.Internet sahifalari.

Download 1.17 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling