Vii bob. Moddalarning agregat holatlari

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.

42- §.  Moddalarning  issiqlikdan  kengayishi

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.

Issiqlikdan kengayish. Qizitilgan jism o‘lchamlarining kattala-

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.

Chiziqli kengayish.  Bizga Ò

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

l

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

l

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,

b

D

D

=

0

1

V

T V

                                       

(42.4)

ni  olamiz.  Demak,  b  jism  hajmining  nisbiy  kengayishi 

D

0

V

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.

4-  jadval

Ba’zi  suyuqliklar  uchun  273  K  da  hajmiy  kengayishning

temperatura koeffitsiyenti

Modda

b, 10

–

3

 K

–1

      Simob

      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

=

m

V

ligidan foydalanamiz:

170

r

r

b

=

+ × D

0

(1

)

m

m

T

yoki

r

b

r

+

× D

=

0

(1

)

.

T

                                   

(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.

Suv zichligi o‘zgarishining tabiatga ta’siri. Yer shari sirtining

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.

Berilgan:

V = 10 l = 10

–2

 m

3

;

m = 0,25 kg.

——————

p¢ = ?

V¢ = ?

( )

-

-

×

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

5

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

a

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

mol

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.

Berilgan:

h = 20 mm = 2 · 10

–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

d

R

=  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

a =

  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

a

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

g R

h

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.

2. Suyulgan gazlar saqlanadigan birinchi termos kim tomonidan

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.

5.  Radiusi  0,1  mm  bo‘lgan  kapillar  naycha  suvga  botirilsa,

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

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: 

.

Q

m

r =

 SI dagi birligi 

J

kg

1

×

Sirt tarangligi deb, sirtni o‘rab turgan konturning birlik uzunligiga

ta’sir etuvchi sirt taranglik kuchiga aytiladi:

.

F

l

a =

  SI  dagi  birligi 

N

m

1 .

Suyuqlikning kapillar naydan ko‘tarilish balandligi:  

2

.

g R

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