|
MAVZUNI MUSTAHLAMLASH UCHUN SAVOLLAR
|
| bet | 48/197 | | Sana | 01.02.2024 | | Hajmi | 8,06 Mb. | | #149719 |
Bog'liq Fizikadan maruza matniMAVZUNI MUSTAHLAMLASH UCHUN SAVOLLAR
Qattiq jismlarning qanday xususiyatlari bor?
Qattiq jismlarning necha xil turlari mavjud?
Anizotroplik deb nimaga aytiladi?
Kristall panjara deb nimaga aytiladi?
Kristall panjaraning tuguni deb-chi?
Kristall jismlarning qanday turlari mavjud?
Monokristallar deb qanday jismlarga aytiladi?
Polikristallar deb qanday kristallarga aytiladi?
Polimorfizm deb nimaga aytiladi?
Amorf jismlar qanday jismlar?
Polimerlar nima va ularning turlari qanday?
MAVZU:Moddalarning issiqlikdan kengayishi.
Qattiq jismlarning erishi va qotishi.
REJA:
1. Qattiq jismlarning erishi.
2. Suyuq jismlarning qotishi.
3. Qattiq jismlarning issiqlikdan kengayishi.
4. Qattiq jismlarning deformatsiyasi.
TAYANCH IBORALAR: modda fazasi; fazaviy o’tish; erish; qotish; moddalarning issiqlikdan kengayishi; deformatsiya;
Birjinslivaxossalaribirxilbo‘lganmoda holati uning fazasi deyiladi. Jism qattiq, suyuq va gazsimon fazalarda bo‘lishi mumkin. Moddaning bir fazadan (holatdan) ikkinchi fazaga (holatga) o‘tishi fazaviy o‘tish deyiladi. Masalan, qattiq jismning erishi va suyuq jismning qotishi, suyuqlikning bug‘lanishi va bug‘ning kondensatsiyalanishi fazaviy o‘tishga misol bo‘ladi. Jismning bir fazadan ikkinchisiga o‘tishi aniq bir temperaturada sodir bo‘ladi.
Jismning qattiq fazadan suyuq fazaga o‘tishi erish deyiladi. Kristall jismlar tashqi bosim o‘zgarmaganda tayinli bir temperaturada eriydi. Mazkur kristall erigan temperatura shu kristallning erish temperaturasi deyiladi. Kristall jism batamom erib tugamaguncha temperatura o‘zgarmaydi.
Jismga issiqlik miqdori bera boshlasak, erish temperaturasiga yetguncha uning temperaturasi oshib boradi, issiqlik berishni davom ettirsak, batamom erib tugamaguncha uning temperaturasi o‘zgarmaydi , navbatdagi berilgan issiqlik miqdori suyuq fazadagi jismning temperaturasini ko‘tarishga sarflanadi Masalan, biror suvli idishga muz solib issiq xonaga olib kirib qo‘ysak, suv ichidagi muz batamom erib tugamaguncha sistemaning temperaturasi o‘zgarmaydi. Bunda tashqaridan berilgan issiqlik miqdori muzni eritish uchun sarflanadi.
Kristall jismlarning erish vaqtidagi sarflangan issiqlik miqdori kristall panjaraning buzilishiga sarf bo‘ladi. Kristall jismlar qaysi temperaturada erisa, shu temperaturada qotadi.
Erish temperaturasidagi kristall moddaning birlik massasini eritish uchun zarur bo‘lgan issiqlik miqdori solishtirma erish issiqligi deyiladi va u quyidagi formula bilan aniqlanadi:
, (1)
bu yerda - erish temperaturasida olingan massali kristall jismni eritish uchun sarflangan issiqlik miqdori
- erish issiqligi, - solishtirma erish issiqligi.
SI sistemasida hisobida o‘lchanadi.
Solishtirma erish issiqligining kattaligi kristallarning xossalariga va tashqi bosimga bog‘liq.
Jismlar eriganda tashqaridan issiqlik miqdori olsa, kristallanishda tashqariga issiqlik miqdori chiqaradi. Kristallanishda chiqarilgan issiqlik miqdori erish issiqligiga teng.
Erish temperaturasi tashqi bosimga bog‘liq. Normal atmosfera bosimida moddaning erish temperaturasi shu moddaning erish nuqtasi deyiladi. Erish vaqtida hajmi kattalashadigan moddalarning erish temperaturasi tashqi bosim ortishi bilan ortadi. Erish vaqtida hajmi kichrayadigan ba’zi moddalarning, jumladan, muz, vismut, cho‘yan kabi moddalarning erish temperaturasi tashqi bosim ortishi bilan pasayadi. Bunday moddalarning eriganda siqilishining sababi, ularning kristall panjaralarida bo‘shliqning ko‘pligidadir. Ular eriganda bo‘shliqlar shu moddaning molekulalari bilan to‘ladi va natijada zichlik ortadi.
Ikki yoki bir necha qattiq jismlardan iborat aralashmalar qotishmalar deb ataladi. Qotishmalar ajoyib xossaga ega. Ularning erish nuqtasi qotishma tarkibidagi eng oson eruvchi moddaning erish temperaturasidan ham hamma vaqt past bo‘ladi. Masalan, qalay va qo‘rg‘oshindan iborat qotishmani ko‘raylik. Bu qotishma da eriydi, holbuki qo‘rg‘oshinning erish temperaturasi , qalayning erish temperaturasi esa .
Oson eruvchan qotishmalar texnikada keng qo‘llaniladi. Masalan, bosmaxona ishlarida stereotiplar tayyorlashda, saqlagich tiqinlarini tayyorlashda va shu singari joylarda ishlatiladi. Qotishmalarning sof metallar ega bo‘lmagan boshqa muhim xossalari ham bor. Masalan, ularning elastikligi, qattiqligi, qovushqoqligi, mustahkamligi katta bo‘ladi.
Qattiq jismning temperaturasi ko‘tarilganda uning zarralarining issiqlik harakati zo‘rayadi va ular orasidagi o‘rtacha masofa ortadi. Shuning uchun qattiq jism qiziganda kengayadi. Tajribaning ko‘rsatishicha, jismning uzayishi uning temperaturasi o‘zgarishiga proporsional bo‘ladi:
, (2)
bu yerda - jismning temperaturadgi uzunligi; - qattiq jismning chiziqli kengayish koeffitsiyenti; - temperaturaning o‘zgarishi.
deb olib va , (2) formuladan quyidagini olamiz:
. (3)
(3) formuladan ni topamiz:
. (4)
(4) formuladan chiziqli kengayish koeffitsiyenti jismning bir gradus qizigandagi nisbiy uzayishiga teng degan xulosa kelib chiqadi. Qattiq jismlar uchun chiziqli kengayish koeffitsiyenti grad-1 bo‘ladi.
Chiziqli kengayish natijasida jismning hajmi ham ortadi. Qirralarining uzunligi bo‘lgan kub shaklidagi jismni ko‘z oldimizga keltiraylik. Uning dastlabki hajmi ga teng bo‘ladi. U holda temperaturadagi hajm quyidagiga teng bo‘ladi:
yoki . (5)
(5) ifodadagi binomni kubga oshirib, hamda qatnashgan hadlarni e’tiborga olmasak, ya’ni:
, (6)
u paytda
(7)
bo‘ladi. ni orqali belgilasak, ya’ni :
. (8)
(7) formuladagi kattalik qattiq jismning issiqlikdan hajmiy kengayish koeffitsiyenti deyiladi. Yuqorida keltirilgan hisoblash, ya’ni , hajmiy kengayish koeffitsiyentning chiziqli kengayish koeffitsiyentidan taxminan uch marta katta ekanligini ko‘rsatadi.
Agar qattiq jism issiqlikdan erkin kengaya olmaydigan bo‘lsa, qizdirish natijasida bunday jismda katta mexanik kuchlanishlar vujudga keladi. Qurilish texnikasida qizish orqasida manna shunday kuchlanishlarning vujudga kelishi mumkinligini hisobga olish kerak bo‘ladi. Bu kuchlanishlardan saqlanish uchun temir yo‘llarning relslari bir-biridan bir oz qochirib ulanadi, ko‘priklar va boshqa inshootlarning uchlari taqab biriktirilmaydi, ular g‘altaklar ustiga o‘rnatiladi va hokazo.
Turli materiallar ulanganda Yana ularning kengayish koeffitsiyentlarining qiymatlari turlicha bo‘lishligi natijasida vujudga keladigan kuchlanishlarni ham hisobga olish zarur.
Jismning zichligi bo‘lgani uchun, (8) formulaga muvofiq
, (9)
bu yerda jismning temperaturadagi zichligi. Shunday qilib, jismning zichligi uning temperaturasi ortishi bilan kamayadi.
(3), (8) va (9) formulalar suyuq jismlar uchun ham to‘g‘ri bo‘ladi, faqat suyuqliklarda hajmiy kengayish koeffitsiyenti qattiq jismlarnikidan kattaroq bo‘ladi: uning qiymati grad-1 tartibida.
Temperatura ko‘tarilishi bilan zichlikning kamayishi tufayli pastidan qizdirilayotgan suyuqlikda (gazda) konveksiya yuzaga keladi. Suyuqlikning (gazning) zichligi kamroq bo‘lgan pastki qatlamlari yuqoriga ko‘tarila boshlaydi, yuqori qatlamlari pastga tushadi, bu bilan hajmning isishi ancha tezlashadi. Konveksiya atmosfera va suv havzalarida issiqlik almashinishida muhim rol o‘ynaydi.
Biroq suyuq va qattiq jismlarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti gazlarnikidan ancha katta. Metallarda ning qiymati ayniqsa katta bo‘ladi. Gazlarda issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti , suyuqliklar va metallmas qattiq jismlarda , metallarda J/(msgrad).
Qattiq jismlarda issiqlik o‘tkazuvchanlik jismni tashkil qilgan tebranuvchi zarralarning o‘zaro ta’siri tufayli ro‘y beradi. Bundan tashqari, metallarda ularning ichida harakatlanadigan erkin elektronlar bo‘ladi, shu tufayli issiqlik o‘tkazuvchanlik ancha ortadi, erkin elektronlar o‘zlarining kinetik energiyalarini yuqori temperaturali sohalardan past temperaturali sohalarga bevosita o‘tkazadilar. Issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayonida erkin elektronlarning roli muhim ekanligi quyidagi dalillar bilan tasdiqlanadi – metallarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti ularning elektr o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentiga taxminan proporsionaldir.
Qattiq jismning issiqlik o‘tkazuvchanligi uning strukturasiga juda ham bog‘liq bo‘ladi: g‘ovak jismlarning issiqlik o‘tkazuvchanlikligi juda kam bo‘ladi, chunki g‘ovaklarni to‘ldirgan gazning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti ancha kichik bo‘ladi.
Har qanday qattiq jism tashqi kuchlarr ta’sirida deformatsiyalanadi, ya’ni o‘z shaklini o‘zgartiradi. Kuchlarning ta’siri to‘xtashi bilan yo‘qolib ketadigan deformatsiya elastik deformatsiya deb ataladi. Masalan, elastik cho‘zilgan prujina, cho‘zuvchi kuchning ta’siri to‘xtashi bilan o‘zining dastlabki uzunligiga qaytadi. Kuchning ishorasi o‘zgarishi Bilan elastik deformatsiyaning ishorasi ham o‘zgaradi. Masalan, cho‘zuvchi kuch ta’sirida uzayuvchi prujina siquvchi kuch ta’sirida qisqaradi.
Guk kashf qilgan qonunga ko‘ra, deformatsiyaning kattaligi ta’sir qiluvchi kuchga proporsionaldir:
(18)
bunda - « » berilgan qattiq jismning kuzatilayotgan tur deformatsiyasi uchun o‘zgarmas kattalikdir.
Eng sodda deformatsiyalardan birini, ya’ni bo‘ylama cho‘zilish yoki bir tomonlama siqilishni ko‘raylik. Uzunligi ga, ko‘ndalang kesimining yuzi ga teng bo‘lgan bir jinsli sterjenni ko‘z oldimizga keltiraylik. Bu sterjenning uchlariga kuchlar ta’sir qilsa, sterjenning uzunligi miqdorga o‘zgaradi.
Cho‘zuvchi kuchlarni musbat deb hisoblaymiz, bu holda ham musbat bo‘ladi (4 - a rasm), ya’ni sterjen uzayadi. Siquvchan kuchlarni manfiy deb hisoblaymiz, bu holda ham manfiy bo‘ladi (4 – b rasm), ya’ni sterjen bir tomonlama siquvchi kuchlar ta’sirida bo‘lsa, uning uzunligi kamayadi.
a) b)
4-rasm.
Deformatsiyani harakterlash uchun sterjen uzayishi ning absolyut qiymati muhim emas, buning uchun nisbiy uzayish bilan harakterlash kerak.
Har xil ko‘ndalang kesimli sterjenlar uchun bir xil kuch ta’sirida vujudga kelgan nisbiy deformatsiya sterjen qancha yo‘g‘on bo‘lsa, ya’ni qancha katta bo‘lsa, shuncha kichik bo‘ladi. Bundan, elastik cho‘zilish (siqilish) deformatsiyasida uzunlikning nisbiy o‘zgarishi kattalikka, ya’ni sterjen ko‘ndalang kesimining birlik yuziga to‘g‘ri keladigan kuchga proporsional bo‘lishi kerak, degan xulosani chiqaramiz. Bu kattalik kuchlanish deb ataladi.
Oqibatda quyidagi tenglikka ega bo‘lamiz:
(19)
yoki
, (20)
bu yerda - elastiklik koeffitsiyenti.
Bu koeffitsiyent faqat sterjenning qanday materialdan yasalgan bo‘lishiga bog‘liq bo‘ladi.
Materialni harakterlash uchun elastiklik koeffitsiyenti bilan bir qatorda unga teskari bo‘lgan kattalikdan foydalanishga ham odatlanilgan, uni elastiklik moduli yoki Yung moduli deyiladi, ya’ni
. (21)
Yung moduli ni (20) tenglikdagi o‘rniga qo‘yib, quyidagi formulani olamiz:
. (22)
(20) va (22) formulalardan
, . (23)
(23) dan ko‘rinadiki, elastiklik koeffitsiyenti son jihatdan bir birlik kuchlanish ta’sirida uzunlikning nisbiy uzayishiga teng. Yung moduli son jihatdan birga teng bo‘lgan nisbiy uzayishni hosil qiladigan kuchlanishga teng.
Har qanday qattiq jism faqat ma’lum chegaragacha Guk qonuniga bo‘ysunadigan deformatsiyalarni bera oladi.
Elastik deformatsiyada tashqi kuchning ta’siri to‘xtashi bilan deformatsiya butunlay yo‘qoladi, ya’ni jism dastlabki o‘lchamlariga (dastlabki shakliga) qaytadi. Ammo kuchlanish elastiklik chegarasi deb ataluvchi qiymatdan ortiq bo‘lganda, boshqa tur deformatsiya – plastik deformatsiya vujudga keladi, bu deformatsiya kuchning ta’siri to‘xtagandan so‘ng ham butunlay yo‘qolib ketmaydi.
Katta plastik deformatsiyalanuvchi jismlar plastik jismlar deyiladi. Masalan, rux, qo‘rg‘oshin, temir plastik jismlardir. Plastiklik deformatsiyasi kichik bo‘lgan yoki mutlaqo plastik deformatsiyalanmaydigan jismlar mo‘rt jismlar deyiladi. Mo‘rt jismlarga, masalan, cho‘yan, toblangan po‘lat, chini misol bo‘la oladi. Biroq shuni qayd qilish kerakki, jismlarni plastik jismlarga va mo‘rt jismlarga ajratish nisbiy harakterga egadir: Ayni bir jismning o‘zi yuqori temperatura va asta-sekin qilinayotgan deformatsiyada plastik bo‘lsa, past temperatura va tez deformatsiyalanishda mo‘rt bo‘lishi mumkin.
Keyingi yillarda inson organizmi hayotiy faoliyatining ba’zi mexanizmlarida suyuq kristallarning roli aniqlangan. Bu esa ularni tibbiyotda tashhis qo‘yishda qo‘llash imkonini beradi.
|
| |
