O’zbekiston respublikasi xalq ta’limi vazirligi abdulla qodiriy nomli jizzax davlat

“Himoya qilishga ruxsat beraman”

Fizika-matematika fakulteti dekani

____________ dots. E.Qurbonov

“______” ____________ 2017 y.

“FIZIKA O’QITISH METODIKASI kafedrasi”

“TERMODINAMIKA QONUNLARINI

O’QITISH METODIKASI”

mavzusida bajarilgan

Ishni himoyaga tavsiya etaman:

Ilmiy rahbar: _________k.o’q. Taylanov N.A.

Taqrizchilar: _________ dots. Axmedov R.A.

_________ dots. Mustafoqulov A.

BMI “Fizika o’qitish metodikasi” kafedrasi yig’ilishi qarori bilan (Qaror № ___ ________2017 y) himoyaga tavsiya etilgan.

MUNDARIJA

I BOB. TERMODINAMIKANING QONUNLARI

I.1.Termodinamikaning I qonuni....................................................... 16

I.2.Gaz xajmining o‘zgarishida bajarilgan ish.………………………… 19

I.3. Adiabatik jarayonlar.………………………………………………. 21

I.4. Politropik jarayon.……………………………………………..... 24

I.5. Termodinamikaning II qonuni. ........................................................ 26

I.6. Termodinamikaning ikkinchi qonunini statistik talqini..................... 33

II BOB. TERMODINAMIKA QONUNLARINI O’QITISH METODIKASI

II.1. Termodinamika kursini o’qitish usullari ………………………….36

II.2. Termodinamika kursini o’qitishning texnologik asoslari ………... 40

III BOB. TERMODINAMIKA QONUNLARINI O'QITISHDA

INTERFAOL USULLARNI QO'LLASH

III.1.Termodinamika qonunlarini o'qitishda interfaol usullari............... 47

III.2. “Termodinamika qonunlari” mavzusi bo’yicha bir soatlik dars ishlanmasi............................................................................................... 48 XULOSA……………………………………………………………....

Asosiy darsliklar va o’quv qo’llanmalar……………………………….

Fizika fanida pedagogik texnologiyalarning rivojlanishi va ularning o’quv-tarbiya jarayoniga kirib kelishi, shuningdek, axborot texnologiyalarining tez almashinuvi va takomillashuvi jarayonida har bir insonning o’z kasbiy tayyorgarligini, mahoratini kuchaytirish imkoniyatini yaratadi. Ta’limning bugungi vazifasi fizika fanidan o’quvchilarni kun sayin o’sib borayotgan axborot-ta’lim muhiti sharoitida mustaqil ravishda faoliyat ko’rsata olishga, axborot oqimidan oqilona foydalanishga o’rgatishdan iborat. Bunda jamoa bo’lib ishlashga, izlanishga, fikrlarni jamlashga, kerakli xulosa qabul qilishga, o’tilayotgan mavzularda egallagan bilimini qo’llay olishga, amaliy mashg’ulotlar va laboratoriya tajribalarini o’tkazish bo’yicha ko’nikmalar hosil qilishga o’rgatishdan iborat. Fizika ta’limiga pedagogik texnologiyalarning jalb etilishi bugungi kunning eng dolzarb vazifalaridan biri bo’lib, har bir o’qituvchi buni o’z darsiga muvofiq tusda tashkil etib bormog’i lozim. Yangi pedagogik texnologiyalar ham muayyan tashkiliy shakllarda amalga oshiriladiki, biz ularni dars o’tish, ekskursiya, amaliy va laboratoriya mashg’ulotlari, leksiya, seminar, diktant, nazorat testi va boshqalar tarzida tushunamiz. Umumiy o’rta ta’lim makrablarida fizika darslari jarayonida yangi pedagogik texnologiyaning bir qator tamoyillari mavjud bo’lib, darsning umumiy maqsadidan kelib chiqqan holda qiziqarli dars tashkil etish, test savollari asosida o’quvchining bilimini sinab ko’rish, muammoli vaziyatlar asosida savol-javoblar tariqasida dars o’tish va boshqalardan iborat. Dars jarayonida bolani zo’riqtirmaslik, uning yoshini hisobga olgan holda turli usullardan foydalanish o’qituvchi-pedagogning bilishi zarur bo’lgan xususiyatdir. Shu o’rinda men pedagogika va ta’lim texnologiyasiga chuqurroq to’xtalmoqchiman. Pеdаgоgik tехnоlоgiya tushunchаsining qo’llаnilishi bu аsоsiy e’tibоrni fаqаt tа’lim jаrаyonini sаmаrаli tаshkil etishgаginа qаrаtilmаy, bаlki hаm tа’lim, hаm tаrbiya jаrаyonining sаmаrаdоrligini tа’minlаshgа birdеk хizmаt qilаdi.

Pеdаgоgik tехnоlоgiya o’z mоhiyatigа ko’rа sub’еktiv хususiyatgа egа, ya’ni, hаr bir pеdаgоg tа’lim vа tаrbiya jаrаyonini o’z imkоniyatlаri, kаsbiy mаhоrаtidаn kеlib chiqqаn hоldа ijоdiy tаshkil etishi lоzim. Qаndаy shаkl, mеtоd vа vоsitаlаr yordаmidа tаshkil etilishidаn qаt’iy nаzаr pеdаgоgik tехnоlоgiyalаr:

• 
  Pеdаgоgik fаоliyat (tа’lim-tаrbiya jаrаyonining) sаmаrаdоrligini оshirilishi:
  
• 
  O’qituvchi vа o’quvchilаr o’rtаsidа o’zаrо hаmkоrlikni qаrоr tоptirishi:
  
• 
  O’quvchilаr tоmоnidаn o’quv prеdmеtlаri bo’yichа puхtа bilimlаrning egаllаnishi:
  
• 
  O’quvchilаrdа mustаqil, erkin vа ijоdiy fikrlаsh ko’nikmаlаrini shаkllаntirishi:
  
• 
  O’quvchilаrning o’z imkоniyatlаrini ro’yobgа chiqаrа оlishlаri uchun zаrur shаrt-shаrоitlаrni yarаtish:
  
• 
  Pеdаgоgik jаrаyondа dеmоkrаtik vа insоnpаrvаrlik g’оyalаrining ustuvоrligigа erishishi kаfоlаtlаnishi zаrur.
  

Bugungi kundа bir qаtоr rivоjlаngаn mаmlаkаtlаrdа o’quvchilаrning o’quv vа ijоdiy fаоlliklаrini оshiruvchi hаmdа tа’lim – tаrbiya jаrаyonining sаmаrаdоrligini kаfоlatlоvchi pеdаgоgik tехnоlоgiyalаrni qo’llаsh bоrаsidа kаttа tаjribа аsоslаrini tаshkil etuvchi mеtоdlаr intеrfаоl mеtоdlаr nоmi bilаn yuritilmoqdа.

Intеrfаоl mеtоdlаr vа ulаrning tаvsifi bоrаsidа quyidаgi fikrlаrni kеltirish mumkin:

Zаmоnаviy tа’limni tаshkil etishgа qo’yilаdigаn muhim tаlаblаrdаn biri оrtiqchа ruhiy vа jismоniy kuch sаrf etmаy, qisqа vаqt ichidа yuksаk nаtijаlаrgа erishishdir. Qisqа vаqt оrаsidа muаyyan nаzаriy bilimlаrni o’quvchilаrgа еtkаzib bеrish, ulаrdа mа’lum fаоliyat yuzаsidаn ko’nikmа vа mаlаkаlаrni hоsil qilish, shuningdеk, o’quvchilаr fаоliyatini nаzоrаt qilish, ulаr tоmоnidаn egаllаngаn bilim, ko’nikmа hаmdа mаlаkаlаr dаrаjаsini bаhоlаsh o’qituvchidаn yuksаk pеdаgоgik mаhоrаt hаmdа tа’lim jаrаyonigа nisbаtаn yangichа yondаshuvlаrni tаlаb etаdi .

• 
  termodinamika qonunlariga oid mavzularni o’qitishda ma’ruza mashg’uloti uchun ta’lim texnologiyasi modeli va texnologik xaritasi tuzildi.
  
• 
  termodinamika qonunlariga oid mavzularni o’qitishda amaliy mashg’uloti uchun ta’lim texnologiyasi modeli va texnologik xaritasi tuzildi.
  

• 
  termodinamika qonunlariga oid mavzularni o’qitishda ma’ruza mashg’uloti uchun ta’lim texnologiyasi modeli va texnologik xaritasi tuzildi.
  
• 
  termodinamika qonunlariga oid mavzularni o’qitishda amaliy mashg’uloti uchun ta’lim texnologiyasi modeli va texnologik xaritasi tuzildi.
  
• 
  termodinamika qonunlariga oid amaliy mashg’uloti uchun tuzilgan ta’lim texnologiyasi modeli va texnologik xarita.
  
• 
  Mavzular bo’yicha talabalar bilimini faollashtiruvchi savollar va uch darajali testlar va termodinamika qonunlariga oid tegishli organayzerlar.
  

Umumiy fizika kursining molekulyar fizika va termodinamika deb ataladigan bu bo’limida jismlarda sodir bo’ladigan harakatning molekulyar shakli, ya’ni jism tarkibiga kiruvchi ko’p sonli zarralar harakatiga bog’liqbo’lgan harakat shakli o’rganiladi. Bunda ikkita masala nazarda tutiladi.

1) Molekulyar harakat shaklining xususiyatlarini.

2) Ulkan miqdordagi zarrachalar to’plamini o’rganish usullarini va tegishli tushunchalarni bilib olish.

Termodinamika jismdagi issiqlik hodisalarini o’rganadi, lekin bunda u moddaning tuzilishi va issiqlikning fizik tabiati to’g’risida hech qanday tasavvurlardan foydalanmaydi va u issiqlikni yaxlit biror ichki harakat turi deb qaraydi.Molekulyar fizika, aksincha, jismlarning xossalarini shu jumladan, issiqlik hodisalarini ham, ularning atom-molekulyar tuzilishi bilan bog’lab o’rganadi va issiqlikni atom va molekulalarning tartibsiz harakati natijasi deb qaraydi.Moddaning kichik zarralarda tuzilganligi to’g’risidagi tasavvurlar 2000 yil avval yunon olimlari tomonidan aytib o’tilgan (Lukretsiy, Demokrit,...) keyinchalik Abu Rayxon Beruniy va Ibn Sinolar ham shu fikrlarni bildirishgan. Lekin ular moddalarning xossalarini ularni tashkil etuvchi zarralar harakatiga bog’lik ekanligiga bog’lay olmaganlar. Bunday tasavvur 19 -asrga kelib yuzaga keldi. Lomonosov asarlarida bunday tasavvurlar o’z aksini topdi. Moddalarning mayda zarralar (molekulalar)dan tuzilganligi to’g’risidagi tasavvurlar ularning amalda kuzatiladigan ko’plab xossalarini to’g’ri tushuntirib berishga imkoniyat yaratib berdi. Masalan, haroratga qarab, jismlarning hajmini o’zgarishi, gazlar diffuziyasi va hakozo.

Demak, jismlarni bizga ko’ringandekyaxlit, bir butun emas, balki, hatto eng yaxshi mikroskop bilan ham ko’rib bo’lmaydigan darajadagi mayda zarralar bir-biriga zich emas, balki ma’lum masofada joylashgan deb qarash, jismlar hajmi o’zgarishini zarralar orasidagi masofaning o’zgarishi bilan izohlash mumkin bo’ladi. Moddaning bunday mayda zarralari molekula deb ataladi.( moles-kichik-yunoncha).

XX asrga kelib molekulalarning real mavjudligi, uning tarkibiy qismlarga,atomlarga bo’linishi ko’plab tajribalarda isbotlandi. Shuningdek , molekulalar va atomlar orasidagi o’zaro itarish va tortishish kuchlari mavjud bo’lib, bu kuchlar jismlarning barcha xossalarining sababi ekani ham ko’rsatib berildi. Molekula va atomlar faqatgina jismlar tarkibida mavjud bo’lib qolmay, alohida holda ham mavjud bo’la olar ekan. Bunday xolatda ular doimo harakatda bo’lib, ular harakati tartibsiz bo’lib, harakat tezligi gazning haroratiga bog’liq.

Moddalarni xossalarini molekulalar yoki atomlarning harakati bilan bog’lab o’rganuvchi tushunchalar molekulyar-kinetik nazariya deb ataladi.

Shunday qilib, molekulyar fizika, modda mayda zarralar molekulalardan tuzilgan, bu zarralar bir-biri bilan o’zaro ta’sirda bo’lib, ular uzluksiz va tartibsiz harakatda bo’ladi deb qaraydi. Atom va molekulalarni tartibsiz harakati ularning issiqlik harakati deb qaraladi va bunday harakat moddaning issiqlik xossalarini belgilaydi. Moddaning issiqlik xossalarini o’rganuvchi bo’lim Termodinamika deb ataladi. Barcha moddalarni tashkil qilgan zarralarning o’zi qanday? Molekula moddaning barcha kimyoviy xossalarini o’zida mujassamlashtirgan eng kichik zarrasidir. Molekulalar atomlardan tuzilgan bo’ladi. Hozirgi paytda 106 xil atom topilgan. Shulardan 92 tasi tabiatda uchraydi. Qolganlari keyingi yillarda sun’iy hosil qilingan.Bular kimyoviy elementlarning atomlaridir. Molekulalar va atomlarni o’lchamlari nihoyatda kichik, ularni radiuslari ~ 10^-8sm ga teng bo’ladi. 1g suvda 3,3x10²² ta, 1sm³ havoda 2,7x10¹⁹ ta molekula bo’ladi. Bunday kichik o’lchamli zarralar tezligi nihoyatda katta. Masalan, xona haroratida havo molekulalari tezliklari o’rtacha 500 m/s ga yaqin bo’lib, harorat oshishi bilan ortib boradi. Molekulalarni haddan tashqari ko’p bo’lishi ularni bir-biri bilan juda tez-tez to’qnashib turishiga olib keladi. Masalan, normal holatdagi havo molekulasi 1s.da 5000 mln marta to’qnashadi. Bu degan so’z molekula bir to’qnashishdan keyingisigacha bor-yo’g’i 10^-3 sm gina masofa o’ta oladi. Suyuqliklar ichida molekulalar yana ham ko’proq to’qnashadi.

Demak, moddalarning makroskopik xossalarini nihoyatda ko’p sondagi molekulalar harakati belgilar ekan. Modda tuzilishining molekulyar nazariyasi nuqtai nazaridan issiqlikning tabiati ana shunday. O’rganiladigan sistema faqat makroskopik bo’lgandagina issiqlik harakati to’g’risida gapirish mumkin. Sistema bir yoki bir necha atomlardan iborat bo’lganda issiqlik xarakati to’g’risida gapirishning ma’nosi bo’lmaydi.

Molekulalar va atomlar doimo bir-biri bilan o’zaro ta’sirda bo’ladi. Ularning o’zaro ta’sir kuchlari elektromagnit xarakterga ega. O’zaro ta’sir potensial energiyasining ayrim atom va molekulalarning kinetik energiyasiga nisbatan katta yo kichikligiga qarab moddalar gaz, suyuqlik va qattiqholatlarda bo’ladi. Moddaning bu holati uning agregat holatlari deb ataladi.

Jismlаrni mаydа zаrrаchаlаrdаn - аtomlаrdаn tаshkil topgаnligi hаqidаgi tushunchа qаdim zаmonlаrdа pаydo bo‘lgаn bo‘lib, bu hаqidа grek fаylаsufi Demokrit (erаmizdаn oldingi V аsr) аniq fikrlаrni аytib o‘tgаn. Keyinchаlik jismlаrni аtomlаrdаn tuzilgаnligi hаqidаgi bundаy tа’limot unutilib ketdi. Lekin u XVI аsrdа Gаssendi, XVII аsrdа Boyl, XVIII vа XIX аsrlаrdа Lomonosov, Dаlton, Klаuzius, Bolsmаn, Mаksvell vа boshqа olimlаr tomonidаn klаssik molekulyar - kinetik nаzаriya deb nom olgаn ilmiy nаzаriya sifаtidа yarаtildi.

Energiyaning sаqlаnish qonunini kаshf etilishi molekulyar-kinetik nаzаriyaning yanаdа rivojlаnishigа olib kelаdi. 1856-yildа Krenigning “Gаzlаr nаzаriyasi аsoslаri” kitobi bosilib chiqdi. 1857-yildа Klаuzius (1822-1888) o‘z risolаsidа gаzlаr kinetik nаzаriyasining ko‘p mаsаlаlаrini echilishini vа bu nаzаriyaning аsosiy tenglаmаsini kelib chiqishini ko‘rsаtib berdi. 1860-yildа Mаksvellning “Gаzlаr dinаmik nаzаriyasini tushuntirish” deb nomlаngаn klаssik ishi bosilib chiqdi. U bu аsаridа birinchi mаrtа stаtistik usul orqаli molekulаlаrning tezliklаri hаqidаgi mаsаlаni ochib berdi. Molekulyar-kinetik nаzаriya uchtа muhim qoidаni o‘z ichigа olаdi.

1. Hаmmа moddаlаr mаlekulа deb аtаluvchi mаydа zаrrаchаlаrdаn tаshkil topgаn.

Mа’lum bir moddа bir xil molekulаlаr to‘plаmidаn iborаt. Tаbiаtdа turli - tumаn moddаlаr uchrаgаni uchun ulаrning molekulаlаri hаm hаr xil bo‘lаdi. Molekulаlаr o‘z nаvbаtidааtom deb аtаluvchi mаydа zаrrаchаlаrdаn tаshkiltopgаn. Tаbiаtdаgi аtomlаr turi sаnoqli, u Mendeleyev elementlаr dаvriy sistemаsidаgi elementlаr vа ulаrning izotoplаri sonigа teng.

Аtom hаm murаkkаb tuzilishgа egа bo‘lib, musbаt zаryadli yadrodаn vа uni o‘rаb olgаn mаnfiy zаryadli elektron qobiqlаrdаn tаshkil topgаn. Аmmo, molekulyar - kinetik nаzаriyadааtomni qаndаy tuzilgаnigа e’tibor bermаy, uni qаttiq elаstik shаr deb qаrаlаdi.

Аtom vа molekulаlаrning diаmetri 10^-8 - 10^-7 sm аtrofidа bo‘lib, 10 million molekulаni yonmа-yon qo‘yib chiqilsа, 1-10 mm.li zаnjir xosil bo‘lаdi. Lekin bir tomchi suvdаgi molekulаlаrdаn shundаy zаnjir tuzilsа, 300 mln.km.li zаnjir xosil bo‘lаdi. Bundаy zаnjir bilаn Er vа Quyoshni o‘rаb olsа bo‘lаdi.

2. Molekulаlаr orаsidа bir vаqtning o‘zidа o‘zаro tortishish vа itаrishish kuchlаri mаvjud.

O‘zаro tа’sir kuchlаri molekulаlаr orаsidаgi mаsofаgа kuchli dаrаjаdа bog‘liq bo‘lаdi. Molekulаlаr orаsidаgi o‘zаro tа’sir kuchlаri elektr tаbiаtigа egаdir. O‘zаro itаrishish kuchlаrini musbаt, o‘zаro tortishish kuchlаrini mаnfiy deb hisoblаnаdi. Molekulаlаr o‘zаro tа’sirlаshgаni uchun kinetik energiyadаn tаshqаri potensiаl energiyagа hаm egа bo‘lаdi.

3. Moddаni tаshkil qilgаn molekulаlаr to‘xtovsiz, betаrtib hаrаkаtdа bo‘lаdi.

Ulаr bir-biri bilаn to‘qnаshish nаtijаsidа tezligi vа o‘z yo‘nаlishlаrini doimo o‘zgаrtirib turаdi. Temperаturа ortishi bilаn molekulаlаrning tаrtibsiz hаrаkаt tezligi hаm ortаdi. Molekulаlаrning hаrаkаt tezligi moddаning ichki energiyasini belgilаydi. Molekulаlаrning tаrtibsiz hаrаkаtini issiqlik hаrаkаti deb аtаlаdi. Moddаning ichki energiyasi degаndа molekulаlаrning kinetik vа potensiаl energiyalаrini yig‘indisi tushunilаdi.

Moddаni temperаturаsi ortishi bilаn molekulаlаrning issiqlik hаrаkаti kuchаyishi vа molekulаlаr orаsidаgi mаsofа ortishi nаtijаsidа molekulаlаr orаsidаgi tortishish kuchi kаmаyib, moddа suyuq holаtgа o‘tаdi. Temperаturа yanа orttirilsа, molekulаlаr orаsidаgi mаsofа ortib (r>1,5∙10^-7 sm), molekulаlаr orаsidаgi o‘zаro tortishish kuchlаri judа kаmаyib ketаdi, nаtijаdа moddа suyuq holаtdаn gаz holаtgа o‘tаdi. Shundаy qilib moddаni qаttiq, suyuq yoki gаz holаtdа bo‘lishi moddа molekulаlаrini issiqlik hаrаkаt tezligigа vа tаshqi shаroitgа bog‘liq.

Moddаlаrni molekulаlаrdаn tаshkil topgаnligi, molekulyar-kinetik nаzаriyaning biz yuqoridа ko‘rib o‘tgаn uch qoidаsi to‘g‘riligi ko‘p tаjribаlаrdа uzil - kesil isbotlаndi. Moddаlаrning molekulаlаrdаn tuzilgаnligini oddiy ko‘z yoki mikroskop bilаn ko‘rib bo‘lmаydi. Elektron mikroskoplаr bilаn ulkаn molekulаlаrni, mаsаlаn, oqsil molekulаsini ko‘rish mumkin. Lekin keyingi vаqtdа elektron mikroskoplаrni tаkomillаshtirish nаtijаsidааyrim аtomlаrni hаm ko‘rishgа muvаffаq bo‘lindi.

Gаzlаrni siqilishi nаtijаsidа ulаrning xаjmini kаmаyishi molekulаlаr orаsidа mа’lum mаsofа borligini ko‘rsаtаdi. Gаz siqilgаndа molekulаlаr orаsidаgi mаsofа kichrаyadi. Molekulаlаr orаsidа tortishish vа itаrishish kuchlаri borligi qаttiq jismning o‘z shаklini sаqlаshgа intilishidа ko‘rinаdi. Qаttiq jismni ozginа deformаtsiyalаsh uchun hаm kаttа mexаnik kuchlаnish kerаk. Ulаrning cho‘zilishigа molekulаlаr orаsidаgi tortishish kuchlаri, siqilishgа esа molekulаlаr orаsidаgi itаrishish kuchlаri qаrshilik qilаdi. Qаttiq jismni sindirib bo‘lаklаrgа bo‘lish uchun hаm kаttа kuchlаnish kerаk. Mа’lumki, bu kаttа kuchlаnish molekulаlаr orаsidаgi o‘zаro tortishish kuchini yengish uchun sаrflаnadi. Singаn, qаttiq jismni qаytа butun qilib bo‘lmаydi, chunki qаttiq jismni singаn pаrchаlаri bir-birigа jips yopishmаydi, bungа uni sirtidаgi g‘аdir-budurliklаr to‘sqinlik qilаdi. Аgаr bir-birigа biriktirilаyotgаn qаttiq jismlаrning sirti judа silliq qilinsа, qаttiq jism sirtidаgi ko‘pchilik molekulаlаr bir-birigа judа yaqin kelishi nаtijаsidа molekulаlаr orаsidа o‘zаro tortishish kuchi hosil bo‘lib, qаttiq jism bo‘lаklаri yopishib qolishi mumkin. Mаsаlаn, sirti silliqlаnib yopishtirilgаn ikkitа shishа plаstinkаni bir-biridаn аjrаtish uchun 5.10⁵ Pа chаmаsidа kuchlаnish kerаk bo‘lаdi. Qаttiq jismlаrni bir-birigаyelimlаb biriktirish, pаyvаndlаsh, molekulаlаr orаsidа o‘zаro tortishish kuchlаri borligigааsoslаngаn.

Molekulаlаrning tаrtibsiz hаrаkаtini diffuziya hodisаsidа vа Broun hаrаkаtidа ko‘rishimiz mumkin. Аgаr shishа idish tubigа bir tomchi brom tomizilsа, bir nechа sekunddаn so‘ng idish tubidа to‘q jigаrrаng brom bug‘lаri hosil bo‘lаdi. Bu bug‘ tepаgа ko‘tаrilib, hаvo bilаn аrаlаshа boshlаydi, ya’ni diffuziya jаrаyoni kuzаtilаdi. Hаvo vа brom molekulаlаrini diffuziyasi ulаrning molekulаlаrining betаrtib issiqlik hаrаkаti tufаyli yuz berаdi.

1827-yildа ingliz tаbiаtshunosi Broun molekulyar-kinetik nаzаriyani tаsdiqlovchi muhim kаshfiyot qildi. U tаjribаdа suyuqlik ichidа muаllаq turgаn gul chаngi zаrrаchаlаri doimo betаrtib hаrаkаt qilishi nаtijаsidа ulаrning mа’lum vаqt dаvomidаgi vаziyatlаri murаkkаb siniq chiziqlаr shаklidа bo‘lishini kuzаtdi. 1-rаsmdа Broun zаrrаchаsini 30 s dаvomidаgi vаziyatlаri ko‘rsаtilgаn. Suyuqlik ichidаgi zаrrаchаlаrni bundаy hаrаkаt qilishigа ulаrgа suyuqlik molekulаlаrini turli tomonlаrdаn kelib urilishi sаbаb bo‘lаdi.

Bir vаqtning o‘zidа zаrrаchаgа suyuqlik molekulаlаrining bir nechtаsi urilishi mumkin. Lekin ungа qаysi tomondаn ko‘proq molekulаlаr urilsа, zаrrаchа o‘shа molekulаlаr yo‘nаlishidа siljiydi, keyin boshqа tomondаn ko‘proq molekulаlаr urilishi nаtijаsidа yanа hаrаkаt yo‘nаlishi o‘zgаrаdi vа bu jаrаyon uzluksiz dаvom etаdi. Suyuqlik ichidаgi zаrrаchаning bundаy murаkkаb hаrаkаti broun hаrаkаti deb аtаlаdi.

1.1-rasm
Broun hаrkаtini gаzlаrdа hаm kuzаtish mumkin. Аgаr Quyosh nurlаri derаzа oynаsidаn tushаyotgаn bo‘lsа, siz hаvodаgi chаng zаrrаchаlаridа broun hаrаkаtini kuzаtishingiz mumkin. Broun hаrаkаtini kuzаtib gаz vа suyuqlik molekulаlаrining hаm betаrtib hаrаkаt qilishi hаqidа xulosа chiqаrish mumkin.

Molekulyar-kinetik nаzаriya bilаn jismlаrning ko‘p xossаlаrini vа ulаrdа yuz berаdigаn ko‘p hodisаlаrning fizik mohiyatini tushunish mumkin. Mаsаlаn, bundаy hodisаlаr qаtorigа issiqlik o‘tkаzuvchаnlik, ichki ishqаlаnish, diffuziya, moddа holаtlаrini o‘zgаrishi vа boshqаlаrni olish mumkin.

Molekulyar-kinetik nаzаriyani gаzlаrgа judа yaxshi qo‘llаsh mumkin. Lekin qаttiq vа suyuq holаtdаgi moddаlаrgа qo‘llаsh bilаn hаm judа ko‘p muhim qonuniyatlаr аniqlаngаn. Biz quyidа shu nаzаriyani oldin gаzlаrgа qo‘llаnishini ko‘rib chiqаmiz.

Biz oldin molekulyar fizikа nimаni o‘rgаnishigа to‘xtаlib o‘tаylik. Molekulyar fizikа mаkroskopik jismlаrning (qаttiq, suyuq vа gаz holаtdаgi) fizik xossаlаrini vа ulаrni tаshkil qilgаn mikrozаrrаchаlаrning (аtomlаr, molekulаlаr, ionlаr) issiqlik hаrаkаti vа o‘zаro tа’siri tufаyli sodir bo‘luvchi fizik jаrаyonlаrni o‘rgаnаdi.

Mаkroskopik jismlаrning (sistemаlаrning) xossаlаri ulаrni tаshkil qilgаn mikrozаrrаchаlаrning betаrtib hаrаkаti nаtijаsidа sodir bo‘luvchi mikrojаrаyonlаr bilаn аniqlаngаni uchun shu mikrojаrаyonlаrni ko‘rib o‘tish аsosidа ulаrning xossаlаrini tushuntirish vа miqdoriy ifodаlаsh mumkin. Mаsаlаn, jism (sistemа) holаtining mаkroskopik pаrаmetrlаridаn biri bo‘lgаn temperаturа - shu jismni tаshkil qilgаn molekulаlаrning betаrtib hаrаkаti jаdаlligi bilаn belgilаngаni uchun molekulаlаr tezligi orqаli miqdoriy ifodаlаsh mumkin. Lekin sistemаni tаshkil qilgаn molekulаlаrning yagonа hаrаkаt tezligi yo‘q, ulаrning tezligi hаr xil bo‘lib, vаqt o‘tishi bilаn o‘zgаrib turаdi. Shuning uchun jism temperаturаsini molekulаlаrning o‘rtаchа tezligi orqаli ifodаlаsh mumkin. Bosim hаm sistemаning mаkroskopik pаrаmetrlаridаn biridir. U hаm sistemаni tаshkil qilgаn molekulаlаr mаssаsi, konsentrаtsiyasi, o‘rtаchа tezligi orqаli аniqlаnаdi. Mаkroskopik sistemа xossаlаrini, uni tаshkil qilgаn molekulаlаrning hаrаkаtini аniqlovchi kаttаliklаrning o‘rtаchа qiymаtlаri orqаli tаvsiflаshgа, molekulyar-kinetik yoki stаtistik usul deyilаdi.

Аmmo, mаkrosistemаning (jism) xossаlаrini uni ichki tuzilishigа vа ichidа sodir bo‘luvchi jаrаyonlаrgа e’tibor bermаsdаn hаm o‘rgаnish mumkin. Chunki, sistemаning ko‘p xossаlаri energiyaning bir turdаn boshqа turgа o‘tish jаrаyonlаrigа bog‘liq. Energiyaning bir turdаn boshqа turgа o‘tish qonunlаrini molekulyar fizikаning termodinаmikа bo‘limi o‘rgаnаdi. Mаkroskopik sistemа xossаlаrini sistemаdа sodir bo‘lаdigаn energiyaning o‘zgаrish qonunlаri orqаli tаvsiflаshgа termodinаmik usul deyilаdi. Bu usuldа sistemаning xossаlаri uning ichidа sodir bo‘luvchi molekulyar xodisаlаrni hisobgа olmаy o‘rgаnilаdi. Ko‘p kuzаtishlаr nаtijаlаrini umumlаshtirish tufаyli sistemаdаgi energiya o‘zgаrishlаrini ifodаlovchi аsosiy qonunlаr аniqlаnib, termodinаmikа аsoslаri yarаtildi.

Molekulyar fizikаgа oid tаdqiqotlаrdа stаtistik (molekulyar - kinetik) vа termodinаmik usullаrning hаr ikkisidаn hаm foydаlаnilаdi. Ko‘p hollаrdа bu usullаr bir-birini to‘ldirаdi. Mаsаlаn, entropiyani o‘rgаnishdа hаr ikki usul hаm qo‘llаnilаdi.

Endi sistemа holаtini belgilovchi pаrаmetrlаrgа to‘xtаlib o‘tаylik. Sistemа xossаlаrini tekshirish uchun tаjribаlаrdа bevositа o‘lchаnаdigаn kаttаliklаrdаn foydаlаnish lozim. Sistemа holаtini belgilаydigаn bu kаttаliklаrni sistemа pаrаmetrlаri deb аtаlаdi. Bu pаrаmetrlаrgа hаjm, teperаturа, bosim, moddа miqdori kirаdi.

1. Hаjm. Suyuq holаtdаgi moddаni tаshkil qilgаn molekulаlаr orаsidаgi tortishish kuchlаri аnchа kаttа bo‘lgаni uchun ulаr o‘zlаrini hаjmini, qаttiq jismlаrdа bu kuchlаr yanаdа kаttа bo‘lgаni uchun o‘z shаklini hаm sаqlаydi. Gаzsimon holаtdаgi moddа molekulаlаri orаsidа tortishish kuchlаri zаif bo‘lgаni uchun gаz o‘z hаjmigа egа bo‘lmаy, o‘zi qаmаlgаn idishni to‘liq egаllаydi. Shuning uchun gаzning hаjmi sifаtidа doimo idishning hаjmi olinadi.

Hаjm xаlqаro birliklаr tizimi (SI) dа metr kub (m³) lаrdа o‘lchаnаdi. Hаjmni o‘lchаshdа litr deb аtаluvchi birlik hаm ishlаtilаdi.

1l = 10 ^3 m ³

Hаjmning o‘lchаmi  L³.

Jismni (sistemаni) zichligini topish uchun uning mаssаsini hаjmgа nisbаtini olish kerаk:

 = m/V, kg/m³.

T = t + 273,16t = T  273,16

Odаtdа T аbsolyut temperаturа, t ni esа Selsiy tempeаrturаsi deyilаdi.Shuni аytib o‘tish kerаkki, аyrim mаmlаkаtlаrdа boshqа temperаturа shkаlаlаridаn hаm foydаlаnilаdi. Mаsаlаn, Аngliya vа АQShdа Fаrengeyt shkаlаsi (undа muzning erish temperаtrurаsi 32⁰C, suvning qаynаsh temperаturаsi esа 212 C deb olinаdi), Frаntsiyadа Reomer shkаlаsi (undа suvning muzlаsh vа qаynаsh temperаturаlаri mos holdа O⁰R vа 80⁰R deb olinаdi) qo‘llаnilаdi.

3. Bosim. Bosim deb, yuzа birligigа tа’sir etuvchi kuch bilаn аniqlаnuvchi kаttаlikkа аytilаdi vа SI dа Pаskаl (Pа) bilаn o‘lchаnаdi.

P = F/S, 1Pа = 1N/1m².

Bosimni Pаskаldаn tаshqаri millimetr simob ustini (mm sim. ust.) vа аtmosferа (аtm.) deb аtаluvchi birliklаri hаm ishlаtilаdi. Ulаr orаsidа quyidаgichа bog‘lаnish bor:

1 аtm = 760 mm sim. ust. = 1,013 ^. 10⁵ Pа

Moddа miqdorigа ideаl gаz qonunlаrini ko‘rib o‘tgаnimizdаn keyin to‘xtаlib o‘tаmiz. Barcha jismlarning eng mayda zarralar-atomlardan iborat ekanligi haqidagi tasavvurlar eng qadim zamonlardayoq paydo bo‘lgan. Grek faylasufi Demokrit eramizdan avvalgi V asrda barcha jismlar mayda zarralardan tuzilgan, ular atomlar deyiladi degan fikrni ilgari surgan. Keyinchalik bunday atomistik dunyoqarash unutilib yuborildi.

XVII asr oxirlarida va XIX asr boshlarida Boyl-Mariott, Gey-Lyussak, Dalton, Avagadro tomonidan eksperimental ravishda ochilgan gaz qonunlari modda tuzilishining molekulyar nazariyasiga qo‘shilgan ulkan hissa bo‘ldi. XVII asrning ikkinchi yarmiga kelib Joul, Klauzius, Maksvell, Bolsman, Gibbs kabi olimlarning qo‘shgan hissasi bilan molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy qonunlari hozirgi ko‘rinishga keldi. Shunga asosan:

1. Barcha moddalar juda mayda alohida zarralar-molekulalardan iborat. Ayni moddani tashkil qiluvchi molekulalar mutlaqo bir xildir, turli moddalar esa turli molekulalardan iborat. Bir necha atom birikib molekulani tashkil etadi. Atomlar turi tabiatda mavjud bo‘lgan kimyoviy elementlar soniga teng. Gaz ham qattiq jismlar va suyuqliklar kabi o‘z massasiga ega. Lekin gaz qonunlarini o‘rganishda molyar massa tushunchasidan foydalanish qulaydir. Moddaning bir molining massasi uning molyar massasi deyiladi va μ bilan belgilanadi.. Uglerod-12 (C) ning 0,012 kg massasidagi atomlar soniga teng strukturaviy element (atom, molekula) lardan tashkil topgan moddaning miqdori bir mol deb ataladi. Bu birlik shu bilan qulayki, 1 mol gazdagi molekulalar soni gazning turiga bog’liq bo‘lmagan o‘zgarmas kattalik bo‘lib, ushbu qiymat Avagadro soni (NA=6,0223∙1023mol-1) deb ataladi.

Bitta molekulaning massasi m bo‘lsa, Avagadro soni orqali molyar massa quyidagi ifodaga ega bo‘ladi: _.Mos ravishda N ta molekuladan tashkil topgan gazning massasi: . Bu ikki massaning nisbatidan V hajmdagi molekulalarning sonini aniqlaymiz:

Demak, biror hajmdagi molekulalarning sonini aniqlashda gaz massasining M/µ nisbiy, ya’ni mollar sonini bilish kifoyadir. Ravshanki, N ta gaz molekulasiegallangan hajm ma’lum bo‘lsa, birlik hajmdagi molekulalar soni uning konsentratsiyasi deyiladi va bu kattalik orqali aniqlanadi.

Chiziqli o’lchami (radiusi) taxminan ga teng.

1.Atom va molekulalarning radiusini aniqroq tasavvur qilish uchun quyidagi misolni keltiraylik.

1sm³ mis (Cu) tarkibidagi hamma atomlarni bir qator qilib tersak uzunligi 14 milliard kilometr bo‘lgan zanjir hosil bo‘ladi. Bu uzunlik yerdan quyoshgacha bo‘lgan masofadan qariyb 90 marta ortiq.

Zamonaviy elektron mikroskoplar radiusi mikrondan bir necha yuz marta kichik bo‘lgan mikrokristallarni kuzatish imkoniyatini beradi. Bunday mikrokristall bir necha yuz ming atomdan iboratdir. Atomlarning shu qadar kichik bo‘lishiga qaramay, hozirgi zamon fizikasi modda tuzilishining diskretik, ya’ni alohida zarralardan iboratligini kuzatish metodlari asosida isbotladi.

Atomlar yetarli darajada katta energiyaga ega bo‘lgan, ya’ni juda katta tezliklar bilan harakat qilayotgan hollardagina ularni bevosita kuzatish mumkin.

Bir molekulaning yoki atomning massasi m ni quyidagi tenglikdan topish mumkin:

bu yerda -molekulyar og‘irlik (element uchun atom og‘irlik), -Avagadro soni. Oxirgi formuladan vodorod atomining massasini hisoblaymiz:

Normal sharoitda istalgan bir kilomol gazning egallagan hajmi V₀=22,4∙^10-3m³ ga teng ekanligini e’tiborga olsak, 1 м³hajmdagi molekulalar soni

n₀ =N/N₀=2,7∙10²⁵м^-3 ga tengligini topamiz. Bu songa Loshmidt soni deyiladi.

Qator kuzatishlar har qanday moddada uzluksiz ichki harakat mavjudligi to‘g‘risida bizga ishonch hosil qiladi.Bu ichki harakat shu moddani tashkil qiluvchi molekulalarning harakatidan iboratdir. Molekulalarning bu harakati tartibsiz va hech qachon to’xtamaydi, bu harakat faqat modda temperaturasigagina bog‘liqdir. Quyidagi tajriba yordamida moddalarning molekulalarini uzluksiz va tartibsizligiga ishonch hosil qilishimiz mumkin. Bizga ikkita A va B ikki idishda har xil gazlar, masalan, birida vodorod, ikkinchisida esa azot bo‘lsin.

Agar C jo’mrak ochilsa, bir oz vaqt o‘tgach ikki idishda ham shu gazlarning tamomila bir xil aralashmasi hosil bo‘ladi. Gazlar o‘z-o‘zidan butunlay aralashib ketadi.1826-yilda ingliz botanigi Broun suyuqlikda muallaq holda bo‘lgan juda mayda zarralarning mikroskopda uzluksiz ravishda tartibsiz harakat qilib turishlarini ko‘rdi. Broun nomi bilan ataladigan bu harakat hech qachon to‘xtab qolmaydi, hech qanday tashqi sabablarga bog‘liq bo‘lmaydi va moddadagi ichki harakatning namoyon bo‘lishidan iboratdir. Broun zarralarining massasi ayrim molekulalar massasidan bir necha milliard marta katta, ularning tezliklari molekulalarning tezliklaridan juda ham kichik. Shuning uchun ham Broun zarralarining harakatini mikroskopda ko‘rish mumkin.

Demak modda faqat dona-dona tuzilishgagina, ya’ni bir-biridan ajralgan ayrim zarralardan iboratgina bo‘lib qolmay, u uzluksiz ravishda harakat qilib turadigan zarralardan tashkil topgandir.Shuning uchun ham modda tuzilishi haqidagi nazariya molekulyar-kinetik nazariyadir.

Birinchi marta bu nazariyani M.V. Lomonosov moddaning turli agregat holatlardagi xususiyatlarini tushuntirish maqsadida rivojlantirgan edi.

Hozirgi vaqtda atomlarda harakatlanuvchi zaryadlangan zarralarning borligigagina emas, balki atomlar tuzilishi ham aniq ifodalab berilgan. Ammo atom tuzilishi qonunlarini mumtoz (klassik) mexanika yordamida to‘la tushuntirish mumkin emasligi ravshan bo‘lib qoldi. Shuningdek atomni tashkil etgan zaryadli zarralarni harakat holati uchun odatdagi mumtoz mexanika tasavvurlarini qo‘llab bo‘lmas ekan. Buning ajablanarli joyi yo‘q, chunki mumtoz mexanika biz ko‘ra oladigan va seza oladigan katta masshtabdagi jismlarning harakatiga doir kuzatishlar asosida yaratilgan. Atomlarni tashkil qilgan zarralarning o‘lchamlari atomlarning o‘zidan ham kichik, ularning o‘lchamlari 10^-13см tartibda, ya’ni optikaviy mikroskopda ko‘rinadigan zarradan yuz million marta kichik. Bu zarralarni massasi esa 10^-22 dan 10^-27 grammgacha bo‘ladi.

Atomni tashkil qilgan zarralarning alohida xossalari-kvant xossalari bo‘ladi va ular kvant mexanikasi qonunlariga bo‘ysunadi. Ammo atom tuzilishini tavsiflashda “Mexanikalashtirilgan” modeldan foydalanish lozim deb hisoblaymiz.

Bu modelni planetalar sistemasi modeliga o‘xshatish mumkin, ya’ni bu sistemada markazda quyosh va uning atrofidagi 9 ta planetalar ellepsoid trayektoriya bo‘yicha harakatlanadi. Atomda esa markazda atom yadrosi joylashgan (bu planeta sistemasida quyosh), u musbat zaryadlangan, uning atrofida (planetalar sistemasi) manfiy zaryadlangan elektronlar aylanadi.Uning zaryadi kl ga teng. Yadro va elektronlar orasida ta’sir qiluvchi elektr tortish kuchlari elektronlarni yadro atrofida ushlab turadi va “haqiqiy” planetalar sistemasida butun olam tortishish kuchlari qanday rol o’ynasa, bu kuchlar atomda shunday rol o‘ynaydi.

Turli kimyoviy elementlarning atomlarida elektronlar soni turlicha bo‘ladi, ular bir-biridan ana shu bilan farq qiladi. Biroq ularni farq qiluvchi shu emas. Normal sharoitlarda atomlar elektr jihatdan neytraldir, shuning uchun biror elementning atomida qancha elektron bo‘lmasin, bu elektronlarning umumiy zaryadi son jihatdan atom yadrosining musbat zaryadiga teng bo‘lishi kerak. Demak turli elementlarning atomlari faqat yadroni o‘rab turgan elektronlarning soni bilangina emas, balki yadro zaryadining kattaligi bilan ham bir-biridan farq qilar ekan.

D. I. Mendeleyev davriy sistemasida elementlar atom yadrolarining zaryadi ortib borish tartibida joylashtirilgan. Bu jadvalda elementning tartib nomeri Z atom yadrosining musbat zaryadi elektronning zaryadidan necha marta katta ekanligini ko‘rsatuvchi sondir. Yadro zaryadi absolyut kattaligi jihatidan Zе₀ ga teng, bu yerda Zeo- elektronning zaryadi. Demak, D.I.Mendeleyev davriy sistemada elementning tartib nomeri atom elektron jihatdan neytral bo‘lganda bevosita atomdagi elektronlar sonini beradi. Atomlarni turli usullar bilan: jismlarni ishqalash, qizdirish, yoritish, katta tezlikli zarralar zarbasi bilan, kimyoviy reaksiya natijasida va hakozo usullar bilan ionlashtirish mumkin.

Har qanday jism yoki jismlar sistemasining holat o‘zgarishi ( bu sistemani ish bajarishi yoki tashqi kuchlar bu sistema ustidan ish bajarishi bilan belgilanadi. Bizga ma’lumki jismlarning (gazning) holati P, V, T parametrlar bilan xarakterlanadi. Bu parametrlarning ixtiyoriy birining o‘zgarishida tashqi ish bajarilishi kerak. Masalan, gaz temperaturasi o‘zgarishi ya’ni uni isitish yoki sovutish tashqaridan bajarilgan ish hisobiga amalga oshishi mumkin. Gaz silindrda porshen ustida bo‘lsin. Mexanikaviy ish hisobidan gaz siqilsa isiydi yoki hajmi kengaysi gaz soviydi. Ammo gazning hajmini uning temperaturasini o‘zgartirmasdan turib ham o‘zgartirish mumkin.(2-rasm).

1.2-rasm 1.3-rasm

Agar gazga (yoki jismga) biror dQ issiqlik miqdori berilsa dastlab jismning dU ichki energiyasi o‘zgaradi va dA ish bajaradi. Bunda energiyaning saqlanish qonuni shunday ifodalanadi. Sistemaning bajargan ishi sistemaga berilgan issiqlik miqdori bilan ichki energiyasining o‘zgarishi orasidagi farqiga teng:

(1.1)

yoki

Bu ifodalar termodinamikaning birinchi qonunining matematik ifodalanishidir. Demak jismga berilgan issiqlik miqdori, shu jismning ichki energiyasini o‘zgarishiga va ish bajarishiga sarf bo‘lar ekan. Qo‘yilgan F tashqi kuch ta’sir qiluvchi PxS ga teng kuch bo‘libmuvozanatlashguncha siqiladi. Porshen dx masofaga siljib gazni siqdi deylik, bu holda bajarilgan ish ga teng bo‘ladi. bunda tengligini e’tiborga olsak yoki bundan

tengligi kelib chiqadi. Aksincha gaz kengayganda uning hajmi dV ortganida tashqi

kuchlarga qarshi PdV musbat ish bajaradi.

(1.4)

(I.3)  (I.4) qo‘yamiz. U holda

tenglik hosil bo‘ladi. Р V koordinatada bu jarayonni grafik ko‘rinishida ifodalaymiz. ifodani 1,2 bo‘yicha integrallaymiz:

Demak jismning hajmi o‘zgarganda bajargan tashqi ish jismning boshlang‘ich holatdan oxirgi holatiga o‘tishida bosib o‘tgan holat tartibiga bog‘liq bo‘ladi. Yo‘lning shakliga bog‘liq bo‘lmaydi.

(1.7)

Bu yerda U1 va U2 jism ichki energiyasining mos ravishda 1 va 2 holatlaridagi qiymatlari. Agar bo‘lsa, u holda holat o‘zgarishi jarayonida aylanma yoki siklli holat deyiladi. Bu holda bajarilgan ish

(1.8)
musbat bo‘lsa, ya’ni agar jismning o‘zi tashqi kuchlarga qarshi ish bajargan bo‘lsa, u holda bu jism tashqaridan Q issiqlik olganini bildiradi. Agar bir siklda bajargan A ish manfiy bo‘lsa ya’ni tashqi kuchlar jism ustidan ish bajargan bo‘lsa u holda bu ishga teng Q issiqlik miqdori ajraladi. Demak siklda Q=A ga teng bo‘ladi. Agar sistema tashqi muhitdan ajratilgan bo‘lsa, aylanma siklda ish bajara olmaydi, shuning uchun bo‘lib, termodinamikaning birinchi qonuni

(I.9)

bo‘lib, А=Q teng bo‘ladi, ya’ni aylanma siklda bajariladigan ish tashqiridan berilgan ekvivalent issiqlik miqdoriga bog‘liq bo‘ladi. Bundan o‘zi olgan energiyadan ortiq ish bajara oladigan davriy harakatlanuvchi mexanizm yaratish mumkin emasligi kelib chiqadi. O‘zi olgan energiyadan ortiq ish bajara oladigan fikriy (faraz qilingan) mexanizm birinchi tur abadiy dvigatel deb ataladi. Shuning uchun Termodinamikaning birinchi asosiy qonunini yana shunday ifodalash mumkin: birinchi tur abadiy dvigatel qurish mumkin emas. Shu munosabat bilanaytish mumkinki, termodinamikaning birinchi asosiy qonunining kashf etilishi abadiy dvigatel qurish haqidagi ko‘plab behuda urinishlarga chek qo‘ydi.

Termodinamikaning I qonuni odatda energiyaning saqlanish qonuni bo‘lib ochilishi tarixiy jihatdan, biror ko‘rinishdagi energiyani sarflamay, tashqaridan issiqlik olmay ish bajara oladigan mashinani qurish yo‘ldagi urinishlarning oqibatsiz bo‘lib chiqishi bilan bog‘liq edi. Bunday mashina termodinamikada birinchi xil perpetuum mobile deb ataladi. Termodinamikaning birinchi bosh qonuni shunga asosan quyidagicha ta’riflanadi: birinchi xil perpetuum mobileni, ya’ni bir davr davomida tashqaridan olingan energiya miqdoriga qaraganda ko‘proq miqdorda ish bajaradigan davriy harakat qiluvchi mashinani qurib bo‘lmaydi. Uzatilgan issiqlik bilan ish orasidagi ekvivalentlikning prinsipial va nazariy mohiyati Robert Mayer (1814-1878), V.Tomson (1824-1907), Klauzius (1822-1888) va bir qator boshqa fiziklar tomonidan aniqlangan.

Energiyaning saqlanish qonuni ilgaridan taxmin qilinar edi.M.V.Lomonosov 1748-yilda moddaning saqlanish qonunini bayon qilar ekan, tabiatda harakatning saqlanishi haqidagi qonunini quyidagicha ta’riflab bergan edi. U «Tabiatda uchraydigan hamma o‘zgarishlar shunday sodir bo‘ladiki, biror jismdan qancha miqdor nimadir olinsa, boshqa jismga shuncha miqdor qo‘shiladi». Energiya saqlanish qonunining miqdor jihatidan ta’riflanishi 100 yil o‘tgach va turli ko‘rinishdagi energiyalarning bir-biriga aylanishi bilan bog‘liq bo‘lgan juda ko‘p jarayonlar kashf qilingandan keyin Robert Mayer va Gelmgols (1821-1894) tomonidan bajarildi.

2-§.Gaz hajmining o‘zgarishida bajarilgan ish.

Silindrda porshen ostida P1 bosimdagi V1 hajmidan P2 bosimdagi V2 kengayayotgan gazni ko‘z oldimizga keltiraylik (I.4-rasm). Grafikdagi bu protsess 1-2 egri chiziq bilan ifodalanadi.

1.4-rasm

(1.10)

Endi chekli kichik intervaldan cheksiz kichik dV intervalga o‘tsak, bu intervallarning har biridagi ish cheksiz kichik

ga teng bo‘ladi. Bu tenglikni dan gacha chegaralarda integrallab gaz hajmining o‘zgarishida bajarilgan to‘la ishning ifodasini topamiz;

Ma’lumki bir kilomol ideal gaz hajmining izotermik o‘zgarishida bajarilgan ishni hisoblashda Mendeleyev - Klapeyron qonuniga muvofiq,

(1.13)

P ning bu ifodasini (I.11) formulaga qo‘yib va izotermik protsessda T=const ekanligini nazarga olib, quyidagi ifodani hosil qilamiz:

yoki m - massali gaz uchun

formulani olamiz. Bu formulaga gaz hajmining o‘zgarishida bajarilgan ishni hisoblashni matematik ifodalanishideyiladi. Gaz hajmining izobarik (p=const) o‘zgarishida bajarilgan ish yana ham osonroq hisoblanadi:

Boyl-Mariott qonuniga asosan bo‘lgani uchun tenglik o‘rinli bo‘lib,

formula hosil bo‘ladi.

Sistema bilan atrof-muhit o‘rtasida issiqlik almashinuvisiz bo‘ladigan prosesslar adiabatik prosesslar deyiladi. Bu holda va termodinamikani birinchi asosiy qonunining formulasi shunday ko‘rinishga keladi:

Minus ishorasi adiabatik kengayishda sistemaning ichki energiyasi kamayishini ko‘rsatadi, sistema o‘zining ichki energiyasi hisobiga ish bajaradi. Adiabatik siqish holida sistemaning ichki energiyasi tashqi kuchlar bajargan ish hisobiga ortadi. Shuning uchun dU musbat bo‘ladi, biroq dA manfiy qiymat qabul qiladi.

Devorlari va porsheni mutlaqo issiqlik o‘tkazmaydigan idishlarga qamalgan bir kilomol ideal gazdan iborat sistemadagi adiabatik prosessni ko‘raylik. Ma’lumki bir kilomol ideal gazning ichki energiyasi

(1.19)

ga teng, bu yerda C_V o‘zgarmas hajmdagi mol issiqlik sig‘imi, T - temperatura С_Vdoimiy kattalik bo‘lgani uchun (I.17) tenglikni differensiallab, shunday ifoda olamiz

(1.19) formuladan dA ning va (1.2) formuladan dU ning ifodalarini olib, (1.6) formulaga qo‘yamiz.

Mendeleyev -Klapeyron qonunidan foydalanib R ni ga almashtiramiz:

yoki (1.22)

Bundan gaz hajmining adiabatik o‘zgarishida uning temperaturasi ham o‘zgarishi kelib chiqadi.Bu tenglikni V1 va V1 gacha chegaralarda va mos ravishda T1 dan T2 gacha integrallab, quyidagi tenglikni hosil qilamiz.

(1.23)
bundan

Bu tenglikni potensiallab

ekanligini nazarga olib, R.Mayer formulasini hosil qilamiz:

(1.27)

holda

ekanligini e’tiborga olsak (2) formula

va

(1.30)

yoki, nihoyat

(1.31)

formula ideal gazdagi adiabatik prosessni ta’riflovchi Puasson qonunini ifodalaydi. Puasson qonuni xulosasi: gazni adiabatik kengaytirishda uning temperaturasi pasayadi, adiabatik siqishda esa ko‘tariladi. Adiabatik prosessda bajarilgan ishni hisoblash jarayoni Boyl-Mariott qonuniga bo‘ysunmaydi.

(1.32)

Bu formuladan Тtemperaturani chiqarish kerak. Buning uchun gazning holat tenglamasi ni differensiallaymiz. dan dT  ni topamiz.

bu tenglikni (1.26) ga qo‘yamiz.

(1.34)

bu yerda ekanligidan foydalanamiz ,

bundan

Shuningdek, deb belgilasak, u holda (15) formuladan

tenglik o‘rnini bo‘lib, uni integrallaymiz:

(1.40)

bundan

(1.41)

formula hosil bo‘ladi. Bu formula hajmi adiabatik o‘zgarish prosessda ideal gaz bosimi va hajmi orasidagi bog‘liqlikni xarakterlovchi Puasson tenglamasi deyiladi. adiabatik ko‘rsatgich; bo‘lganda 1 bo‘ladi. Shuning uchun bosimning hajmga bog‘lanish grafigi giperbola bo‘lmasligi aniq. 1 bo‘lgani uchun adiabatik prosessda egri chiziq adiabata deb ataladi. Gaz holat tenglamasi

(1.42)

dan

(1.43)

ko‘rinishdagi Puasson tenglamasi hosil bo‘ladi. Bu tenglamani har ikkala tomonini darajaga ko‘taramiz. U holda (1.33) tenglama:

formula ko‘rinishida ifodalash mumkin. Demak, adiabatik prosessda gazning bajargan ishi gaz temperaturasining o‘zgarishiga proporsional ekan. Bu yerda

ekanligi e’tiborga olindi.

4-§. Politropik jarayon.

Molekulyar fizikada politropik protsess muhim jarayon ekanligini e’tirof etish kerak. Politropik protsess deb, S - issiqlik sig‘im o‘zgarmas va dQ/dT ga teng bo‘lib qoladigan har qanday holat o‘zgarishiga aytiladi:

Termodinamikaning birinchi qonuniga asosan

(1.48)

bunda

Ma’lumki, (1.49) formuladan

(1.50)

tengligini (1.49) chi formulaga qo‘yamiz va ekanligini e’tiborga olsak

(1.51)

bo‘lib, bundan

va soddalashtirish bilan

tenglikni hosil qilamiz va uni integrallaymiz va potensiallaymiz

bundan politropik ko‘rsatgich deyiladi. Demak,

(1.55)

ifodaga ega bo‘lamiz. Gaz adiabatik siqilganda esa adiabatik siqilish koeffitsiyenti

(1.56)

formula bilan ifodalanadi, bu yerda ga tengligini e’tiborga olsak, ga teng, shunga asosan

teng bo‘ladi va X - adiabatik siqiluvchanlik,  esa izotermik siqiluvchanlik deyiladi. Amalda adiabatik protsesslarni amalga oshirishning ikki yo‘li bor 1) gaz hajmini juda tez o‘zgartirish va 2) juda katta massali gaz hajmini o‘zgartirish. Har ikki holda ham sistema (gaz) bilan atrof -muhit orasida unchalik issiqlik almashinishi bo‘lmaydi, bu sistema bilan muhit orasida issiqlik izolyatsiyasi yaxshi bo‘lishi bilan barobardir.

Birinchi yo‘l bilan adiabatik protsessni amalga oshirishga velosiped kamerasiga nasos bilan tez dam berish misol bo‘la oladi. Havoni ko‘p martalab tez-tez siqilishida ajralgan issiqlik miqdorining ancha qismi atrof muhitga o‘tishga ulgura olmaydi, buning natijasida nasos sezilarli darajada qizishi ma’lum.

Ichki yonuv dvigateli silindrida yonilg‘i aralashmaning kengayishi va siqilishi singari protsesslarni ham adiabatik protsess deyish mumkin. Dizelda siqish prosessning adiabatik xarakteri ayniqsa ravshan namoyon bo‘ladi. Dizelda o‘t oldiruvchi (svecha) bo‘lmaydi: aralashma adiabatik isish natijasida o‘z-o‘zidan alangalanib ketadi.

Katta massali gazlarning adiabatik protsesslariga kelganda shuni aytish kerakki, ular tabiatda keng tarqalgan. Agar, masalan, haydalgan shudgorning juda katta uchastkasi-A, suv havzasi-B va o‘rmon massivi-C bilan chegaralangan bo‘lsa, havo ochiq bo‘lgan yoz kunlari shudgor qo‘shni uchastkalardan kuchliroq qiziydi. Shudgor ustidagi havo massasi A ham qo‘shni B va C massalarga nisbatan kuchliroq qiziydi, ularga qaraganda yengilroq bo‘lib ko‘tarila boshlaydi (konveksiya). Atmosferaning bosimi yuqoriga ko‘tarilgan sari kamayib borgani uchun, havo massasi ko‘tarilgan sari kengayadi va demak, adiabatik soviydi. Uning temperaturasi shudring nuqtasigacha pasaygach, havo massasidagi suv bug‘i kondensatsiya yadrolarida kondensatsiyalana boshlaydi. Issiq kunlarda tush vaqtida paydo bo‘ladigan D pag‘a-pag‘a bulutlar hosil bo‘ladi, ularni «yaxshi ob-havo bulutlari» deb bejiz aytilmaydi.
5-§. Termodinamikaning II qonuni

Bizga ma’lumiki, mexanika va energiya issiqlikga aylanishda bu protsess juda sodda holda ro‘y beradi. Mexanikaviy energiyaning hammasi issiqlikka aylanadi. Bunday aylanishda qancha kolloriya hosil bo‘lishini bilish uchun joullar sonini 0,239 ga ko‘paytirish kifoya. (Mexanika va ishning issiqlik ekvivalenti).

1.5 –rasm 1. 6- rasm

Holatning o‘zgarishi bunda diagrammada chiziq bilan, masalan: 1.4 -rasmdagi A va B chiziq bilan ifodalanadi. Aylanma protsess (sikl) yopiq egri chiziq masalan A,b va B,a egri chiziq bilan ifodalanadi. Bu sikl davomida bajarilgan ish bu yopiq egri chiziq bilan chegaralangan yuzaga teng bo‘ladi. 1854-yil V.Tomson (Kelvin) biror jismdan olingan issiqlikni boshqa qandaydir jism yoki jismlarda hech qanday o‘zgarishi vujudga keltirmaydi, yagona mexanikaviy ishga aylantirib beruvchi Siklik protsessni amalga oshirish mumkin emas degan edi. Bu prinsip issiqlik mashinalarining ishlashiga tegishli ko‘p sonli tajribalar asosida isbotlangan.

Birinchidan ishchi jism ikkinchidan issiqlikning manbai ya’ni - isitgich, uchinchidan issklik uzatiladagan pastroq temperaturali jism - sovutgich bu jarayonni asosini tashkil etadi. Sikllik mashinada ish bajarish uchun turli temperaturali ikki jism qatnashishi shart degan tasdiq Karno prinsipi deyiladi. Bu prinsipga asosan issiqlik mashinasi (sikllik mashina) faqat issiqlik manbai va ishchi jism bilan qanoatlanib qola olmaydi. Agar faqat ishchi jism va issiqlik manbai bilangina qanoatlanib qolishi mumkin bo‘lganda edi, u holda ish bajarish uchun dengiz va okeanlarning suvlari, yer qobig‘i, yer atmosferasi singari amalda cheksiz issiqlik miqdori olish mumkin bo‘lgan «manbalardan» foydalanish mumkin bo’lar edi. Bunday manbalarning issiqligi hisobiga ishlaydigan va hech qanday yoqilg‘i talab qilmaydigan mashina abadiy dvigatel singari ahamiyatga ega bo‘lar edi va bunday mashina ikkinchi tur abadiy dvigatel deb atalar edi. Biroq bunday mashinani energiyaning saqlanishi qonuni «tasdiqlamaydi». Bunda ish issiqlik hisobiga bajariladi. Ammo tajriba bunday mashinani yasalishi mumkin emasligini ko‘rsatadi. Siklik issiqlik mashinasining ishlashi uchun sovutgich temperaturasi issiqlik manbaining temperaturasidan past bo‘lgan jism kerak bo‘ladi. Odatda atmosferaning o‘zi sovutgich bo‘lib xizmat qiladi.

2. Siklik jarayoni uchun bilamizki, uchta jism: Issiqlik olinayotgan issiqlik manbai (isitgich), issiqlik beriladigan sovuqroq jism (sovutgich) va issiqlikning berilishi va ishining bajarilishida vositachi bo‘lgan ishchi jism bo‘lishi kerak.

Ishchi jismda amalga oshadigan aylanma prosessni bu jismning biror bosimgacha siqilib isitgich bilan kontaktda bo‘lgan paytidan ya’ni demak, uning T₀ ga teng temperaturaga ega bo‘lgan paytidan boshlaymiz (1.2-rasmdagi A). Temperaturalar farqi bo‘lmagani uchun bunda issiqlik o‘tkazuvchanlik protsessi bo‘lmaydi. Ish bajarilmasdan issiqlik berish protsessi ham bo‘lmaydi. Bizning maqsadimiz maksimal ish olish bo‘lgani uchun siklda bunday protsesslar bo‘lishiga yo‘l qo’ymasligimiz kerak. Endi ishchi jismga isitgich bilan kontaktni uzmagan holda kegayishi va biror jismni masalan: porshenni siljitish uchun imkon beramiz. Demak, kengayishi izotermik kengayishi bo‘ladi (1.5-rasmdagi A V egri chiziq). Bunda ish bajariladi.

Bu ish isitgichdan olingan issiqlik hisobiga bajariladi, biroq isitgichning issiqlik sig‘imi katta bo‘lgani uchun u o‘z temperaturasini o‘zgartirmaydi.

Ishchi jism olingan issiqlikni sovutgichga berishi kerak. Sovutgichga bu issiqlikni ishchi jismni bevosita sovutgich bilan tegizib amalga oshirib bo‘lmaydi, chunki izotermik kengaygan ishchi jismning temperaturasi sovutgichning temperaturasidan baland bo‘ladi va bevosita kontaktda issiqlik uzaytirilganda foydali ish bajarilmaydi. Shuning uchun dastlab ishchi jismni sovutgich temperaturasigacha sovutish va so‘ngra unga tegizish kerak. Ishchi jismni sovutish uchun esa u isitgichdan izolyatsiya qilinishi va so‘ngra sovutgich temperaturasiga tenglashguncha adiabatik kengayishiga imkon berish kerak. (Adiabatik) kengayishida jismlar soviydi. Bu ikkinchi bosqichda jism kengayib masalan porshenni siljitib qo‘shimcha mexanikaviy ish bajaradi. Shunday yo‘l bilan ishchi jism sovutilgandan keyin u sovutgichga tekkiziladi. Shu bilan siklning birinchi yarmi tamom bo‘ladi, bunda jism isitgichda olingan issiqlik hisobiga foydali ish bajaradi.

Endi ishchi jismni dastlabki holatiga qaytarish, ya’ni dastlabki bosim va temperaturani tiklash kerak. Demak ishchi jism siqilishi va qaytadan isitgich bilan kontaktda bo’lishi kerak. Bunda ham dastlabki bosqichga qaytarish jarayoni ikki bosqichda bajariladi. Dastlab izotermik siqiladi - CD egri chiziq so’ngra adiabatik siqiladi. AD - egri chiziq va nihoyat sikl tugaydi.

Demak aylanma prosess ikki izotermik va ikki adiabatik kengayishi hamda siqilishdan iborat bo‘ladi. Kengayishlarda ishchi jism foydali ish bajaradi: siqilishlar esa, aksincha tashqi kuchlar jism ustidan bajarilgan ishi hisobiga bo‘ladi.

Bu holda butun sikl qaytuvchanlik sikli bilan amalga oshiriladi (ya’ni protsess juda sekin kvazistatik bo’lsin) bunday ishchi jism ustida bajarilgan ishni 1824-yil fransuz olimi Sadi Karno birinchi bo‘lib bayon etdi. Shuning uchun uning sharafiga Karno sikli deyiladi. Ishchi jism sifatida ideal gaz olingan.

1. 
   Т₁ - sovutgich temperaturasi
   

AV - izotermik kengayishida bajarilgan A1 ish

teng bo‘ladi, bu yerda Q₀ -gazning isitgichdan olgan issiqlik miqdori.

II bosqich:

BC - adiabatik kengayish Т₀=Т₁ protsess to’xtasada

gaz kengayganda

(1.59)

tenglik o’rinli bo‘ladi. Shuningdek

tenglikdan V₂ topish mumkin. II bosqichda gazning bajaradigan ishi А₂

teng bo‘ladi. III bosqichda, shundan keyin gazning hajmi V₂ va V₃ gacha izotermik siqiladi. Bunda gaz bajarilgan ish А₃ ga teng bo‘ladi.

va Q₁ issiqlik ajralib chiqadi.

IV bosqichda gaz adiabatik siqiladi dastlabki P₀, V₀ holatga qaytadi:

(1.63)

tenglikdan . Sikl oxirida IV bosqichda adiabatik siqishda bajarilgan ish

ga teng bo‘ladi. Siklning natijasi nima bo‘ladi? Uning issiqlikning mexanikaviy ishga aylantirishdan iborat maqsadi qay darajada bajariladi? Gazning bajargan va gaz ustida umumiy ish A ning

ga teng bo’lishi o’z-o’zidan ravshan. (1), (4), (5) va (7) tengliklardan quyidagini olamiz:

(1.60) va (1.61) tenglikning o’ng tomoni teng. Shuning uchun:

Bu munosabatni r orqali belgilaymiz. U holda

teng bo‘lib, bo‘lgani uchun demak ishchi jismning isitgichdan olgan Q₀ issiqlik miqdoriga teng emas. Isitgich bergan

issiqlik miqdoridan

ga teng bo‘lgan bir qism gazning V₂ hajmdan V₃ hajmgacha izotermik siqishda sovitgichga berilgan edi. Shunday qilib, olingan issiqlikning

ga teng bo‘lgan qismigina foydali ishga aylantirishga erishiladi.

Demak

(1.72)

tengliklardan

tenglik o’rinli bo‘ladi.

Bundan tenglikka asosan

(1.74)

Issiqlik mashinasining F.I.K ni aniqlashga erishamiz. =1 bo‘lgan issiqlik dvigateli g‘oyat manfaatli bo‘lar edi. Chunki bunday dvigatel ikki jism issiqroq jismning (isitgichning) va sovuqroq jismning (sovutgichning) mavjud bo‘lishini talab qilinadi. Bunday dvigatel ikkinchi xil perpetuum mobele degan nom olar edi. Biroq faqatgina isitgichdan bir marta olgan Q₀ issiqlik hisobidan davriy А=Q₀ ish bajaradigan issiqlik mashinasini yasash yo‘lidagi barcha urinishlar hamma vaqt muvaffaqiyatsizlikka uchrab keladi.

Fransuz fizigi Sadi Karno 1824-yilda o‘zining «Olovning harakatlantiruvchi kuchi haqida mulohazalar» degan asarida ( ideal gaz ustida bajarilgan va gaz hajmining adiabatik va izotermik o‘zgarishlaridan iborat bo‘lgan ayirma prosessda (agar sovitgichning temperaturasi absolyut noldan yuqori bo‘lsa) issiqlikning isitgichdan sovitgichga uzatilmasligi mumkin emas, degan xulosaga keldi.

Klauzius bilan V.Tomson keyinchalik Karnoning xulosalarini quyidagicha umumlashtiradi. Biror bir manbadan bir marta olingan issiqlik hisobida davriy ishlashi mumkin emas degan issiqlik mashinasi to‘g‘risidagi prinsipga(birdan-bir natijasi manbalardan bittasidan olingan issiqlik hisobiga ish hosil qilishdan iborat bo‘lgan davriy protsessni vujudga keltirib bo‘lmaydi. Bu prinsip Termodinamikaning II bosh qonuni deb nom oldi. Termodinamikaning II bosh qonunini butun koinotga va cheksiz katta vaqt oralig‘iga umumlashtirish xatodir.

Issiqlik mashinalarida sodir bo‘ladigan jarayonlarda uzatiladigan issiqlik miqdori hisobida A ish bajariladi va bunda energiyaning saqlanish qonuni bajariladi. Tashqaridan olingan va tashqariga qaytarib berilgan issiqlik miqdorining qiymatlari orasidagi Q₀Q₁ ayirma hosil qilingan A ishga teng.

Isitgichdan olingan Q₀ issiqlik miqdorining qancha qismi A ishga aylaganini bilish katta amaliy ahamiyatga egadir. Chunki sovitgichga berilgan Q₂ issiqlik miqdorining amaliy ahamiyati yo‘q. Shuning uchun F.I.K. tushunchasi kiritiladi.

Bu foydali ish koeffisiyentini hisoblashda o‘tgan mavzudagi ikkinchi rasmdagi siklni bajarilishida ishlarni hisoblagan edik, 4 ta bosqichdan iborat bo‘lgan bu siklda ishlovchi modda biror manbadan olingan Q₀ issiqlik miqdori hisobga A ishni bajaradi. Shuningdek bu jarayonda Q₁ issiqlik miqdori sovitkichga berilishini ko‘rdik. Bu prosess murakkab xarakterlidir. Demak, bu jarayonda sovutgichga bajaradigan Q₁ issiqlik

bilan aniqlanishini o‘rgandik. Bunda A-ish isitgichdan olingan Q₀ issiqlik miqdorining qanday qismini tashkil qilishini aniqlash muhimdir. (1.75) formuladan -birga qancha yaqin bo‘lsa, ya’ni A ish olingan issiqlik miqdorining qanchalik katta qismini tashkil qilsa, mashina shunchalik ko‘p manfaatli bo‘ladi. Biz o‘tgan mavzuda Karno siklini ko‘rib, bu jarayon ikkita izoterma va ikkita adiabatadan iborat bo‘lgan qaytuvchan aylanma prosess ekanligini bilgandik.

1 holat hajm V₀, bosim Р₀ va temperatura Т₀ bilan xarakterlanadi. 1 mol ideal gazni ishlovchi modda sifatida olib Karno siklini o‘rganamiz. Gaz 2-holatni olguncha hajm V₁, bosim Р₁ bilan izotermik (T=const) kengayishiga majbur qilamiz: gaz izotermik kengayishi vaqtida isitgichdan Q₀ issiqlik miqdorini oladi va ish bajaradi.

Gaz 2-hajmdan boshlab, hajmi V₂ bosim Р₂ ga teng bo‘lgan adiabatik kengayishi imkonini beramiz va u 3-holatga yetib keladi bu holda gazning temperaturasi Т₁ gacha pasayadi.

Gaz 3-holatdan boshlab hajmi V₂, bosim Р₂ bilan xarakterlanib, o‘zgarmas temperatura Т₁ bilan siqamiz. Bunday siqilish izotermik siqilish bo‘lib, gazni hajmi V₃ va bosimi Р₃ ga teng bo‘lgan 4-holatni egallaydi. Bu siqilishda gaz sovitgichga Q₁ issiqlikni beradi va ish bajaradi. Nihoyat, gazni 4-holatdan boshlab adiabatik ravishda shunday siqishimiz, uning hajmi boshlang‘ich V₀ hajmni, Р₀ bosimni egallash va uning temperaturasi boshlang‘ich temperaturagacha ko‘tarilsin. Bunday yonish sikli Karno sikli bo‘lib, uning f.i.k.

(1.77)

orqali ifodalanadi. Bu yerda A - to‘la sikl davomida bajarilgan ish. Q₀ - isitgichdan olingan issiqlik miqdori. Q₁ - sovitgichga berilgan issiqlik miqdori. Agar bu protsessda: Т₀ - debgazning (1.75)-(1.77) izotermik kengayishidagi temperaturasi. Т₁- deb gazning (1.75)-(1.77) izotermik siqilishdagi temperaturalari desa, u holda izotermik kengayishda gaz isitgichdan Q₂ issiqlik miqdorini beradi. Demak isitgichning temperaturasini, Т₀ va sovitgichning temperaturasini Т₁ desak, Karno siklini f.i.k bilan harakterlanadi:

Bu Karnoning to‘g‘ri sikli ideal issiqlik mashinasidir. Bunday ideal issiqlik mashinasining FIK  faqatgina isitgichning Т₀ -temperaturasi va sovitgichning Т₁ temperaturasi deb aniqlanadi. Bu siklning o‘tishi natijasiga gaz

ishni bajaradi. Bu holda isitgichdan Q₀ issiqlik miqdori olingan va sovitgichga

issiqlik miqdori berilgan bo‘ladi. Demak isitgichning temperaturasi Т₀ qanchalik yuqori bo‘lsa va sovitkichning temperaturasi Т₁ qancha past bo‘lsa F.I.K. shunchalik yuqori bo‘ladi. isitgichdan olingan Q₀ issiqlik miqdorining shuncha ko‘p qismi ishga aylanadi va shuncha kam Q₁ issiqlik miqdori sovitgichga beriladi. Agar sovitgichning temperaturasi Т₁=0 bo‘lsa =1 bo‘lishi mumkin. Ammo absolyut О-ni olib bo‘lmaydi. Shuning uchun <1 da bo‘ladi. Karno to‘g‘ri siklning (ideal issiqlik mashinasining) ishlash sxemasi quyidagicha:

1.7-rasm 1. 8-rasm

Isitgichga

issiqlik miqdori beriladi. Karno aks siklning (ideal sovuqlik mashinasining) ishlash sxemasi 4-rasmda keltirilgan. Yuqorida bayon qilingan barcha xulosalarni chiqarishda biz Karno sikli ideal gaz ustida bajarildi, deb faraz qildik. Ammo termodinamikaning ikkinchi bosh qonunidan foydalanib, ixtiyoriy ishlovchi modda ustida bajarilgan qaytuvchan Karno siklning foydalanishkoeffisiyenti ideal gaz ustida bajarilgan Karno siklning foydali ish koeffisiyentiga tengligini ko‘rsatish mumkin.

1. Hozirgacha biz termodinamikaning ikkinchi qonunini ko‘rib chiqishda tadqiqotning termodinamik usulidan foydalandik va jismning ichki tuzilishi bilan qiziqmadik. Ammo termodinamikaning ikkinchi qonuni bilan modda tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasi orasida aloqa mavjud.Bu aloqani ochilishi termodinamikaning ikkinchi qonunining fizik ma’nosini chuqurroq tushunishga imkon beradi.

Molekulyar – kinetik nuqtai nazardan gazning (yoki boshqa jismning) har qanday holatiga, uning molekulalarini hajmi va tezliklari (yoki impulslari va energiyalari) bo‘yicha muayyan taqsimlanishi mos keladi.

Misol uchun idishda belgi qo’yilgan faqat uchta a, b va c gaz molekulalari bor va idish hajmi esa uchta teng I, II va III qismlarga bo‘lingan deb faraz qilaylik. Gaz holatiga molekulalarning tezliklari bo‘yicha taqsimlanishi ta’sir qilishdan diqqatimizni chalg‘itamiz, ya’ni gazning turli holatlari, faqat a, b va c molekulalarni hajmning uchta katakchalarida taqsimlanishi bilan farqlanadi deb faraz qilamiz. Hammasi bo‘lib 27 ta turli taqsimlanish bo‘lishi mumkin.

bo‘ladi. Bu formulaga binoan har bir teng ehtimollikdagi taqsimlanishning ehtimolligi 1/27 ga teng.Ammo bu ehtimollik, bunday taqsimlanishga mos keladigan sistema holatining termodinamik ehtimolligidan farq qiladi.Gap shundaki, bir jinsli gazda hamma molekula bir-biriga o‘xshash. Shuning uchun har bir katakchada bir xil sondagi molekulaga mos keluvchi holatlar, o‘sha katakchada aynan qaysi molekula joylashishdan qat’iy nazar o‘xshash bo‘ladi. Masalan 4, 6, 8 - taqsimlanishlar uchalasi ham birinchi katakchada ikkita, ikkinchisida bitta, uchinchisida esa umuman bo‘lmaydigan bir xil holatga mos keladi. Bunday holatning ehtimolligi 3/27, bo‘lib, u 4, 6 va 8 taqsimlanishlarning har biridan uch marta katta.

Demak, qaytmas jarayon shunday jarayonki, bunda sistema ehtimolligi kamroq holatdan, ehtimolligi ko‘proq holatga va oxiri muvozanatli holatga o‘tadi. Uni boshqacha tarzda, ya’ni sistemani ko‘proq ehtimollikdagi holatdan, kamroq ehtimollikdagi holatga o‘tkazuvchi jarayonga teskari bo‘lgan jarayon sifatida aniqlash mumkin. Teskari jarayonni o‘tishi prinsip jihatdan mumkin bo‘lsa ham, lekin uni o‘z-o‘zidan sodir bo‘lish ehtimolligi kam. Uning sodir bo‘lishi uchun bir vaqtning o‘zida tashqi jismlarda kompensatsiyalovchi jarayon ham sodir bo‘lishi talab qilinadi. Termodinamikaning ikkinchi qonuniga asosan kompensatsiyalovchi jarayon shunday bo‘lishi kerakki, bunda teskari va kompensatsiyalovchi jarayonlarning amalga oshishida qatnashuvchi barcha jismlar sistemasi holatining termodinamik ehtimolligi ortsin. 1 da tasvirlangan termodinamik jarayonlarni shu nuqtai nazardan ko‘rib o‘tishni o‘quvchilarning o‘ziga havola qilamiz. Shunday qilib, termodinamikaning ikkinchi qonuni statistik qonundir.

U yakkalangan sistema tarkibiga kiruvchi ko‘p sondagi zarralarning tartibsiz harakatining zaruriy qonuniyatini ifodalaydi.

4. Yakkalangan yerdagi sistema uchun yaratilgan termodinamikaning ikkinchi qonunini cheksiz koinotga tadbiq qilish noo‘rindir. Lekin qonunni bunday tadbiq qilinishi, ba’zi fiziklarni va idealistfaylasuflarni, koinotdagi barcha jismlarning temperaturasi muqarrar tenglashishi natijasida molekulalarning tartibsiz issiqlik harakatidan boshqa barcha harakatlar to‘xtaydi degan xulosaga keldilar. R. Klauzius bunday holatni koinotning “issiqlik o‘limi” deb atadi. “Issiqlik o‘limi” holati entropiyasi maksimum bo‘lgan muvozanatli holat bo‘lishi kerak.

5. Koinotning “Issiqlik o‘limi” haqidagi xulosani rad etish uchun bir necha urinishlar bo‘ladi. Ularning ichida Bolsman gipotezasi ko‘proq ahamiyatga loyiq. Bu gipotezaga binoan, koinot hamma vaqt muvozanatli izotermik holatda bo‘ladi, lekin uning turli qismlarida bunday holatdan chetlashishlar sodir bo‘lib turadi. Muvozanatli bo‘lmagan holat koinotning qancha ko‘p qismini egallasa va muvozanatli holatdan qancha ko‘p chetlashsa, bunday chetlashish shuncha kamroq sodir bo‘ladi. Hozirgi vaqtda nafaqat koinotning “issiqlik o‘limi” haqidagi xulosa, balki tortishish maydonini ta’siri hisobga olinmagani uchun uni dastlabki rad etishga urinishlar ham xato ekanligi aniqlandi. Ma’lum bo‘ldiki, tortishish maydoni tufayli koinotdagi moddaning bir jinsli izotermik taqsimoti entropiyaning maksimumiga mos kelmaydi, chunki ehtimolligi eng katta emas. Gap shundaki, koinot barqaror emas – u kengaymoqda, dastlab bir jinsli bo‘lgan modda, tortishish maydoni ta’sirida galaktikalar to‘dasi, galaktikalar, yulduzlar va boshqalarni hosil qilib, tarqab bormoqda. Bu jarayonlar termodinamikaning ikkinchi qonuniga binoan entropiyaning ortishi bilan sodir bo‘ladi. Bu jarayonlar keyinchalik ham Koinotni bir jinsli izotermik holatga, ya’ni koinotning “issiqlik o‘limi” ga olib kelmaydi.

Ma'lumki, bilim berish, o'qitish-"ta'lim jarayoni" deb, ta'lim samaradorligini ta'minlashga xizmat qiluvchi, ta'lim maqsadiga erishish yo'llari, usullari esa "metod" deb yuritiladi. O'qituvchi va o'quvchilarning ta'lim jarayonidagi aniq maqsadga erishishiga qaratilgan birgalikdagi faoliyatlari ta'lim usuli bo'lib , u o'quv materialini nazariy va amaliy jihatdan o'zlashtirish yo'llarini anglatadi. O'quv faoliyati mazmunining to'laqonli yoritilishida ta'lim shakli, metod va vositalarining ahamiyati katta bo'lib, o'qitish metodlari ta'lim jarayonida o'qituvchiva o'quvchi faoliyatining qanday kechishi, o'qitish jarayonini qanday tashkil etish, qay tarzda olib borish kerakligini belgilab beradi. Ta'lim shakli, vositalari, metodlari sinfdan-sinfga, bosqichdan- bosqichga o'tgan sari oddiydan-murakkabga qarab o'stirib borilgan holda qo'llanishi, dars jarayonida ham bir emas, bir necha metodlardan foydalanish mumkin. Dars samaradorligi bevosita ushbu metodlarning to'g'ri qo'llanishiga bog'liq bo'ladi. Turli xil pedagogik vaziyatlarda o'qituvchi va o'quvchi-talabalarning faoliyati fikrlarining o'zgarib, almashinib turishi, albatta, dars metodlarining o'zgarishiga ham sabab bo'ladi. Bu pirovard natijada har bir darsning boshqalariga o'xshamagan shaklda, o'ziga xos tarzda tashkil etilishiga yordam beradi va o'quvchi-talabalarda ushbu fanga qiziqish, yangiliklarni ilg'ab olishga intilish hissini uyg'otishga olib keladi.

Bugungi kun o'qituvchisi har bir mashg'ulotga kirar ekan, har doim uning oldida "darsni qanday tashkil etish kerak?", "Qaysi didaktik materialdan qay tarzda foydalanish kerak?", "Ushbu mavzuni o'tishda qaysi metodlardan foydalanish samarali bo'ladi?" degan savol turadi. Darsda ko'zda tutilgan ta'limiy-tarbiyaviy maqsadlarga erishishda o'qituvchining o'z mutaxassisligi doirasidagi chuqur bilimi, intellektual salohiyatining o'zi yetarli emas. O'qituvchi o'zidagi bilimlarni o'quvchilarga to'liq singdira olishi hamda ularda egallangan bilimlarini amalda qo'llay olishga qaratilgan ko'nikma va malakalarni shakllantira olishi kerak. Shu bois har bir fan o'qituvchisi, xoh u maktab o'qituvchisi, xoh u oliy ta'lim o'qituvchisi bo'lsin, nafaqat o'z tajribasi, balki o'zgalar tajribasiga ham suyangan holda dars o'tish metodlari ustida jiddiy bosh qotirishi zarur.

Metodlarning obyektiv va subyektiv jihatlari mavjud bo'lib, uning obyektiv jihatlarida barcha didaktik qoidalar, qonunlar va qonuniyatlar, tamoyillar, ya'ni o'quv faoliyatining shakllariga xos bo'lgan barcha umumiy jihatlar aks etsa, subyektiv jihatlari pedagog shaxsi va ta'lim oluvchilarning o'ziga xos xususiyatlari, konkret shart-sharoitlarga bog'liq bo'ladi. Keyingi yillarda ta'lim jarayonida erkin fikrlaydigan, mustaqil izlanadigan o'quvchilarni shakllantirishga yo'naltirilgan interfaol-interaktiv usullarni qo'llashga e'tibor kuchaydi. "Interfaol" atamasi lotincha "inter, akt" so’z birikmasidan olingan bo'lib, "inter"-o'zaro, birgalikda va "akt"-faoliyat ma'nolarini anglatadi. Hozirgi kunda umumiy o’rta ta'lim maktablarida ta'limning zamonaviy texnologiyalari-interfaol metodlari keng qo'llanilmoqda. Quyida fizika ta'limi samaradorligini oshirishga xizmat qiladigan, fizika darslarida qo'llaniladigan interfaol metodlar haqida ma'lumotlar beriladi.

-o'quvchilarning o'zlarini erkin his etishlariga sharoit yaratib berish;

-g'oyalarni yozib borish uchun yozuv taxtasi yoki varaqlarni tayyorlab qo'yish;

-muammo (yoki mavzu)ni aniqlash;

-mashg'ulot jarayonida amal qilinishi lozim bo'lgan shartlarni belgilash;

-bildirilayotgan g'oyalarni ularning mualliflari tomonidan asoslanishiga erishish va ularni yozib olish;

-qog'oz varaqlari g'oya (yoki fikr)lar bilan to'lgandan so'ng ularni yozuv taxtasiga osib qo'yish;

-bildirilgan fikrlarni yangi g'oyalar bilan boyitish asosidaularni quvvatlash;

-boshqalar tomonidan bildirilgan fikr (g'oya)lar ustidan kulishga, kinoyali sharhlarning bildirilishiga yo'l qo'ymaslik;

-yangi g'oyalarni bildirish davom etayotgan ekan, muammoning yagona to'g'ri yechimini e'lon qilishga shoshilmaslik.

"Aqliy hujum" metodidan foydalanishda bir necha qoidalarga amal qilish talab etiladi. Ushbu qoidalar quyidagilardan iborat:

1. O'quvchilarni muammo doirasida keng fikr yuritishga undash, ular tomonidan kutilmagan mantiqiy fikrlarning bildirilishiga erishish lozim.

2. Har bir o'quvchi tomonidan bildirilayotgan fikr yoki g'oyalar rag'batlantirilib boriladi. Bu esa bildirilgan fikrlar orasidan eng maqbullarini tanlab olishga imkon beradi. Bundan tashqari, fikrlarning rag'batlantirilishi navbatdagi yangi fikr yoki g'oyalarning tug'ilishiga olib keladi.

3. Har bir o'quvchi o'zining shaxsiy fikr va g'oyalariga asoslanishi hamda ularni o'zgartirishi mumkin. Avval bildirilgan fikr (g'oya)larni umumlashtirish, turkumlashtirish yoki ularni o'zgartirish ilmiy asoslangan fikr (g'oya)larning shakllanishiga zamin hozirlaydi.

4. Mashg'ulot jarayonida o'quvchilarning har qanday faoliyatlarini standart talablar asosida nazorat qilish, ular tomonidan bildirilayotgan fikrlarni baholashga yo'l qo'yilmaydi. Agarda ularning fikrlari baholanib boriladigan bo'lsa, o'quvchilar o'z diqqatlarini shaxsiy fikrlarini himoya qilishga qaratadilar. Oqibatda ular yangi fikrlarni ilgari surmaydilar.

"Aqliy hujum" metodida o'quvchilar tomonidan bildiriladigan har qanday g'oya baholanmaydi. O'quvchilarning mustaqil fikr yuritishlari, shaxsiy fikrlarini ilgari surishlari uchun qulay muhit yaratiladi. G'oyalarning turlicha va ko'p miqdorda bo'lishiga ahamiyat qaratiladi. Boshqalar tomonidan bildirilayotgan fikrlarni yodda saqlash, ularning fikrlariga tayangan holda yangi fikrlarni bildirish, bildirilgan fikrlar asosida muayyan xulosalarga kelish kabi harakatlarning o'quvchilar tomonidan sodir etilishiga erishiladi.

"Aqliy hujum" metodidan fizikadagi har bir bobni takrorlashda foydalanish samarali natija beradi. Shuningdek, yangi mavzular bayonidan so'ng shu mavzuni mustahkamlash uchun ham ushbu metodni qo'llash tavsiya etiladi.

6x6. "6x6" metodi yordamida bir vaqtning o'zida 36 nafar o'quvchini muayyan faoliyatga jalb etish orqali ma'lum topshiriq yoki masalani hal etish, shuningdek, guruhlarning har bir a'zosi imkoniyatlarini aniqlash, ularning qarashlarini bilib olish mumkin. Bu metod asosida tashkil etilayotgan darsda har birida 6 nafardan ishtirokchi bo'lgan 6 ta guruh o'qituvchi tomonidan o'rtaga tashlangan muammoni muhokama qiladi. Belgilangan vaqt nihoyasiga yetgach, o'qituvchi 6 ta guruhni qayta tuzadi. Qaytadan shakllangan guruhlarning har birida avvalgi 6 ta guruhdan bittadan vakil bo'ladi. Yangi shakllangan guruh a'zolari o'z jamoadoshlariga avvalgi guruhi tomonidan muammo yechimi sifatida taqdim etilgan xulosani bayon etib boradilar va mazkur yechimlarni birgalikda muhokama qiladilar.

"6x6" metodining afzallik jihatlari quyidagilardan iborat:

-guruhlarning har bir a'zosini faol bo'lishga undaydi;

-ular tomonidan shaxsiy qarashlarning ifoda etilishini ta'minlaydi;

-guruhning boshqa a'zolarining fikrlarini tinglay olish ko'nikmalarini hosil qiladi;

-ilgari surilayotgan bir necha fikrni umumlashtira olish, shuningdek, o'z fikrini himoya qilishga o'rgatadi.

Eng muhimi, har bir o'quvchi qisqa vaqt (15-20 minut) davomida ham munozara qatnashchisi, ham ma'ruzachi sifatida faoliyat ko'rsatadi. Ushbu metodni 4, 5, 6, 7, 8 nafar o'quvchidan iborat bo'lgan bir necha guruhlarda ham qo'llash mumkin. Biroq, yirik guruhlar o'rtasida "6x6" metodi qo'llanilganda vaqtni ko'paytirishga to'g'ri keladi. Chunki bu mashg'ulotlarda munozara uchun ham, axborot berish uchun ham bir muncha ko'p vaqt talab etiladi. So'z yuritilayotgan metod qo'llanilayotgan mashg'ulotlarda guruhlar tomonidan bir yoki bir necha mavzuni muhokama qilish imkoniyati mavjud.

"6x6" metodidan ta'lim jarayonida foydalanish o'qituvchidan faollik, pedagogik mahorat, shuningdek, guruhlarni maqsadga muvofiq shakllantira olish layoqatiga ega bo'lish talab etiladi. Guruhlarning to'g'ri shakllatirilmasligi topshiriq yoki vazifalarning to'g'ri hal etilmasligiga sabab bo'lishi mumkin. Ushbu metod yordamida mashg'ulotlar quyidagi tartibda tashkil etiladi:

1. O'quvchi mashg'ulot boshlanishidan oldin 6 ta stol atrofiga 6 tadan stul qo'yib chiqiladi.

2. 6 ta varaqqa turli xil 6 ta topshiriq yozib chiqiladi. Varaqlarga I dan VI gacha rim raqami yozib qo'yiladi. Bu varaqlar 6 ta stolning har biriga qo'yib chiqiladi.

3. O'quvchilar o'qituvchi tomonidan 6 ta guruhga bo'linadilar. O'quvchilarni guruhlarga bo'lishda o'qituvchi quyidagicha yo'l tutadi. Har bir o'quvchiga 1 dan 36 gacha raqamlangan varaqchalardan birini olish taklif etiladi. Bu varaqlarda rim raqami bilan stol raqami ko'rsatilgan bo'ladi. Har bir o'quvchi o'zi tanlagan varaqchadagi rim raqami bilan ko'rsatilgan stol atrofiga qo'yilgan stuldan joy egallaydi.

4. O'quvchilar joylashib olganlaridan so'ng o'qituvchi stol ustiga qo'yilgan topshiriqlarni bajarish uchun ma'lum vaqtni (5-10 minut) belgilaydi, munozara jarayoni boshlanganini e'lon qiladi.

5. O'qituvchi guruhlarning faoliyatini kuzatib boradi, kerakli o'rinlarda guruh a'zolariga maslahatlar beradi, yo'l-yo'riqlar ko'rsatadi. Belgilangan vaqt tugagach, guruhlardan munozaralarni yakunlashlarini so'raydi.

6. Munozara uchun belgilangan vaqt nihoyasiga yetgach, o'qituvchi guruhlarni qaytadan shakllantiradi. Yangidan shakllangan har bir guruhda avvalgi 6 ta guruhning har biridan bir nafar vakil bo'lishiga alohida e'tibor qaratiladi. O'quvchilar o'z o'rinlarini almashtirib olganlaridan so'ng belgilangan vaqt (5-10 minut) ichida guruh a'zolari avvalgi guruhlariga topshirilgan vazifa va uning yechimi xususida guruhdoshlariga so'zlab beradilar. Shu tartibda qabul qilingan xulosalarni muhokama qiladilar va yakuniy xulosaga keladilar.

"6x6" metodini fizikaning ayrim darslarida avvalgi darsda o'tilgan mavzu bo'yicha o'quvchilarning bilim va ko'nikmalarini nazorat qilish uchun o'tkazish tavsiya etiladi. Bu bilan o'tilgan mavzularni og'zaki so'rashdagi bir xillikni bartaraf etishga, fizika darsining qiziqarli bo'lishiga erishiladi.

2-§.Termodinamika kursini o’qitishning texnologik asoslari

Klaster. Ushbu metod o'quvchilarga ixtiyoriy muammo(mavzu)lar xususida erkin, ochiq o'ylash va shaxsiy fikrlarni bemalol bayon etish uchun sharoit yaratishga yordam beradi.

"Klaster" metodi turli xil g'oyalar o'rtasidagi aloqalar to'g'risida fikrlash imkoniyatini beruvchi tuzilmani aniqlashni talab etadi. Bu metod aniq obyektga yo'naltirilmagan fikrlash shakli hisoblanadi. Undan foydalanish inson miya faoliyatining ishlash tamoyili bilan bog'liq ravishda amalga oshadi."Klaster" metodi muayyan mavzuning o'quvchilar tomonidan chuqur hamda puxta o'zlashtirilguniga qadar fikrlash faoliyatining bir maromda bo'lishini ta'minlashga xizmat qiladi. "Klaster" metodidan o'quvchilar bilan yakka tartibda yoki guruh asosida tashkil etiladigan mashg'ulotlar jarayonida foydalanish mumkin. Guruh asosida tashkil etilayotgan mashg'ulotlarda ushbu metod guruh a'zolari tomonidan bildirilayotgan g'oyalarning majmui tarzida namoyon bo'ladi. Bu esa guruhning har bir a'zosi tomonidan ilgari surilayotgan g'oyalarni uyg'unlashtirish hamda ular o'rtasidagi aloqalarni topa olish imkoniyatini yaratadi.

Mazkur metoddan foydalanishda quyidagi shartlarga roiya qilish talab etiladi:

1. Nimani o'ylagan bo'lsangiz, shuni qog'ozga yozing. Fikringizni aniq muammolar to'g'risida o'ylab o'tirmay, ularni shunchaki yozib boring.

2. Belgilangan vaqt nihoyasiga yetmagunicha yozishdan to'xtamang. Agar ma'lum muddat biror bir g'oyani o'ylay olmasangiz, u holda qog'ozga biror narsaning rasmini chiza boshlang. Bu harakatni yangi g'oya tug'ilguniga qadar davom ettiring.

3. Yozuvingizni imlosiga yoki boshqa jihatlariga e'tibor bermang.

4. Muayyan tushuncha doirasida imkon qadar ko'proq yangi g'oyalarni ilgari surish hamda mazkur g'oyalar o'rtasidagi o'zaro aloqadorlik va bog'liqlikni ko'rsatishga harakat qiling. G'oyalar yig'indisining sifati va ular o'rtasidagi aloqalarni ko'rsatishni cheklamang.

"Klaster" metodini fizikaning ayrim darslarida avvalgi darsda o'tilgan mavzu bo'yicha o'quvchilar egallagan bilim va ko'nikmalarini nazorat qilish uchun qo'llash tavsiya etiladi. Bunda o'quvchilarga o'tilgan mavzu bo'yicha nimani xohlasa, shuni qog'ozga tushirishi topshiriladi.

«Fikriy hujum» metodining asosiy tamoyili va sharti har bir o'quvchi tomonidan o'rtaga tashlanadigan fikrga nisbatan tanqidni mutlaqo taqiqlash, harqanday luqma va hazil-mutoyibalarni rag'batlantirishdan iborat. Bundan ko'zlangan maqsad o'quvchilarning dars jarayonidagi erkin ishtirokini ta'minlashdir.

Ta'Iim jarayonida ushbu metoddan samarali va mnvaffaqiyatli foydalanish o'qituvchining pedagogik mahorati va tafakkur ko'lamining kengligiga bog'liq bo'ladi.

«Fikriy hujum» metodidan foydalanish chog'ida o'quvchilarning soni 15 nafardan oshmasligi maqsadga muvofiqdir. Bu metoddan fizikaning ma'lum bobini takrorlash darslarida, laboratoriya ishi yakunida, ekskursiya darslarida samarali foydalanish mumkin.

Guruh tomonidan berilgan axborot (topshiriq yoki ijodiy ishning yechimi) o'qituvchi va boshqa guruh a'zolari tomonidan muhokama qilinadi va unga baho beriladi. Dars yakunida o'qituvchi berilgan topshiriq yoki ijodiy vazifalarning yechimlari orasidan eng yaxshi va o'ziga xos deb topilgan javoblarni e'lon qiladi. Dars jarayonida guruh a'zolarining faoliyatlari ularning ishtiroklari darajasiga ko'ra baholab boriladi.

«Yalpi fikriy hujum» metodini fizikaning ayrim darslarida avvalgi darsda o'tilgan mavzu bo'yicha o'quvchilar egallagan bilim va ko'nikmalarini nazorat qilish uchun qo'llash tavsiya etiladi.

Fikrlarning shiddatli hujumi. Bu metodning mohiyati jamoa orasida muayyan topshiriqlarni bajarayotgan har bir o'quvchining shaxsiy imkoniyatlarini ro'yobgachiqarishga ko'maklashishdan hamda o'quvchilarda ma'lumjamoa (guruh) tomonidan bildirilgan fikrga qarshi g'oyani ilgari surish layoqatini yuzaga keltirishdan iborat.

«Fikrlarning shiddatli hujumi” metodini qo'llash jarayonida quyidagi holatlar yuzaga keladi:

- o'quvchilar tomonidan muayyan nazariy bilimlarning puxta

o'zlashtirilishiga erishish;

- vaqtni tejash;

- har bir o'quvchini faollikka undash;

- ularda erkin fikrlash layoqatini shakllantirish.

Ushbu metoddan foydalanishga asoslangan dars quyidagi bosqichlardan iborat bo'ladi:

- ruhiy jihatdan bir-biriga yaqin bo'lgan o'quvchilarni o'zida biriktirgan hamda son jihatidan teng bo'lgan kichik guruhlarni shakllantirish;

- guruhlarga hal etish uchun berilgan topshiriq yoki vazifalar mohiyatidan kelib chiqadigan maqsadlarni aniqlash;

- guruhlar tomonidan muayyan g'oyalarning ishlab chiqilishi (topshiriqlaming hal etilishi);

- topshiriqlarning yechimlarini muhokama etish, ularni to'g'ri hal etilganligiga ko'ra turkumlarga ajratish;

- topshiriqlarning yechimlarini qayta turkumlashtirish, ya'ni ularning to'g'riligi, yechimni topish uchun sarflangan vaqt, yechimlaming aniq va ravshan bayon etilishi kabi mezonlar asosida baholash;

- dastlabki bosqichlarda topshiriqlarning yechimlari yuzasidan bildirilgan muayyan tanqidiy mulohazalarni muhokama etish hamda ular borasida yagona xulosaga kelish.

«Fikrlarning shiddatli hujumi» metodini fizikaning ayrim boblarini takrorlash darslarida, shuningdek, avvalgi darsda o'tilgan mavzu bo'yicha o'quvchilar egallagan bilim va ko'nikmalarini nazorat qilish uchun qo'llash tavsiya etiladi.

Blits savollar.Nazoratning bu turida maqsad aniq bo'lishi, nima uchun blits savollar berilayotganini o'ylab, rejalashtirib ko'rish kerak bo’ladi. Savollar qo'llanilish maqsadiga ko'ra:

a) o'zlashtirilgan bilimlar silsilasining kamchiliklarini aniqlashga, chuqurroq o'zlashtirishga erishishi uchun;

b) ma’lum bir mavzu bo'yicha olingan bilim, ko'nikma va malakalarni sinash ko'rinishlarida bo'lishi kerak.

Savollar ishonchli, amaliy bo'lishi lozim. Har bir o'quvchiga beriladigan savollarning oddiylik yoki murakkablik darajasi va mavzu doirasi bir xil bo'lishi lozim.

Diktant yozib bo'lingach, o'quvchilar har bir fizik atamaning ma'nosini sharhlashlari va uning qaysi bo'limga oid ekanligini aytishlari lozim bo'ladi.

1- topshiriq. Fizik atamalarning ma'nosini sharhlang.

2- topshiriq. Mazkur atamalar bilan bog'liq formula qoidalarini eslang.

3- topshiriq. Berilgan atamalarni ajratib guruhlang.

Shu tariqa fizik diktant tarkibidagi atamalar og'zaki sharhlansa o'quvchilarda:

- mantiqiy tafakkur doirasi kengayadi va rivojlanadi;

- fikr ifodalash ko'nikmasi rivojlanadi va shakllanadi;

- dars jarayonida egallangan bilimlar aniqlanadi, umumlashtiriladi, mustahkamlanadi.

Debatlar. Debatlar — o'z nuqtayi nazarini asoslashda sinfdagi barcha o'quvchilarning (yoki asosiy qismining) bahslashuvda faol ishtirok etishini ta'minlovchi o'qitish metodidir. Bu metoddan foydalanish tanqidiy tafakkurni rivojlantiradi.

O'quvchilar o'z nuqtayi nazarini ishlab chiqishi, uni taqdim etishi, himoya qilishi, so'ngra raqib nuqtai- nazarini rad etishi kerak. Bahs haqiqatni yuzaga keltirgani bois o'qituvchi sinfni ikkiga bo'lgan holda munozarani atayin avj oldiradi (guruhlarga bir-biriga zid fikrlar aytiladi, bahsli topshiriqlar beriladi). Bu metod yozma holda olib borilsa, yozma debatlar bo'ladi.

Qo'llanilishi:

- bahsda o'quvchilarning faol ishtirokini ta'minlash;

- muammoni hal qilishda mohirlikka o'rgatish;

- fikrni aniq, to'g'ri va qisqacha ifodalashga imkon beradi.

Afzalligi:

- o'quvchilarni bahslashishga o'rgatadi;

- munozara madaniyatiga o'rgatadi;

- asoslab berish malakasini oshiradi.

Bahs-munozara o'quvchilardan hushyorlikni talab qiladi. U mustaqil va jadal fikrlashga, hozirjavoblikka, aytilgan fikrning to'g'ri yoki noto’g’riligi haqida o'ylashga va o'z fikrini mustaqil va izchil isbotlashga o'rgatadi.

O'zaro tortishuv va bahs oqibatida eng to'g'ri va ma'qul yechimga kelinadi. O'quvchi bahs-munozara orqali qarshi tomonning ishonarli dalillarini tinglaydi, o'z «men»ini anglab yetadi. o'z dunyoqarashi, ilmiy ijodi tafakkur ko'lami, haq yoki nohaq ekanligi to'g'risida o'zi mustaqil xulosa chiqaradi. O'z fikrini himoya qilish uchun turli usul va vositalarniishgasolish, ijodiy fikrlash, imkoniyatlardan unumli foydalanishga o'rgatadi.

Bahs-munozara darsini samarali o'tkazish uchun o'quvchilar muhokama qilinadigan matn yoki mavzu bo'yicha keng tushunchaga ega bo'lishlari uni yaxshi o'qib o'rganib chiqqan bo'lishlari darkor.

Qo'llanilishi:

- vaziyatlarda kerak bo'ladigan ko'nikmalarni qo'llashda;

- oddiy va murakkab mehanik va elektr asboblar yasashda operativ ko'nikmalar, qaror qabul qilishni amalga oshirishda;

- xavfli va kechiktirib bo’lmaydigan vaziyatlarda boshqarish ko'nikmalarini mustahkamlashda;

- ilgari o'rnatilgan prinsiplarni real hayotiy vaziyatlarda qo'llashda.

Afzalligi:

-o’quvchilar faolligi va jalb qilinishini mustahkamlaydi;

-eslab qolishni kuchaytiradi.

Rolli o’yinlar. O’qitishning bu metodida “real hayot” holatlarini qayta jonlantiradilar. Bu ularga o’z amaliy ish faoliyatlarida qo’llash mumkin bo’lgan yangi turdagi faoliyatlarini sinab ko’rish va tekshirish imkonini beradi. Eslab qolish qobiliyatini kuchaytiradi.

Qo’llanilishi:

-yangi turdagi faoliyatni sinash imkonini ko’rsatishda;

-o’quvchilarning olgan nazariy bilimlarini amaliyotda qo’llab ko’rishga chorlashda;

-o’quvchilarning faolligini yanada oshirish uchun.

Afzalligi:

-“real hayot”ni qayta tiklash;

-o’quvchilarni mavzuga chuqurroq jalb qilinishi;

-o’quvchilarning muammoga boshqacha yondashuvini ko’rish imkonini berish.

Skarabey. Skarabey interfaol texnologiya bo’lib, u o’quvchilarda fikriy bog’liqlik, mantiq, xotiraning rivojlanishiga imkoniyat yaratadi, qandaydir muammoni hal qilishda o’z fikrini ochiq va erkin ifodalash mahoratini shakllantiradi. Mazkur texnologiya o’quvchilarga mustaqil ravishda bilimining sifati va saviyasini xolis baholash, o’rganilayotgan mavzu haqidagi tushuncha va tasavvurlarini aniqlash imkonini beradi. U ayni paytda, turli g’oyalarni ifodalash hamda ular orasidagi bog’liqliklarni aniqlashga imkon yaratadi.

Skarabey texnologiyasi o’quvchilar tomonidan oson qabul qilinadi, chunki u faoliyatning fikriy, bilish xususiyatlari inobatga olingan holda ishlab chiqilgan. U o’quvchilar tajribasidan foydalanishni ko’zda tutadi, tajriba o’tkazish imkoniyatlariga ega.

Mazkur texnologiyaning ayrim afzalliklari sifatida idrok qilishni yengillashtiruvchi chizma shakllaridan foydalanishni ko’rsatish mumkin.

Skarabey alohida ishlarda, kichik guruhlarda hamda o’quv jamoalarida qo’llanishi mumkin.

Umumta’lim o’rta maktablarida fizika o’qitish usullarining ahamiyati uning fan-texnika taraqqiyotida, ishlab chiqarish sohalarida va kundalik hayotda tutgan o’rni bilan belgilanadi. Maktabda fizika o’qitish usullari ta’limning umumiy maqsadlarga xizmat qilishi, ya’ni o’quvchilarning ilmiy dunyoqarashini, mantiqiy tafakkur qila olish qobiliyatini, aqliy rivojlanishini, o’z-o’zini anglash salohiyatini shakllantirish va o’stirish, ularda milliy va umuminsoniy qadriyatlarni tarkib toptirish hamda ijtimoiy hayotlari va ta’lim olishni davom ettirishlari uchun zarur bo’lgan bilimlar bilan qurollantirishi lozim. Yuqorida misol tariqasida keltirilgan ushbu zamonaviy metodlar, darslarda qo’llaniladigan texnologiyalar o’quvchi, talabalarda mantiqiy, aqliy, ijobiy, tanqidiy, mustaqil fikrlashni shakllantirishga yordam beradi. Ta’limdan tashqari mazkur metodlar tarbiyaviy xarakterdagi quyidagi vazifalarni amalga oshirish imkonini beradi.

-o’zgalar fikriga hurmat;

-jamoa bilan ishlash mahorati;

-faollik;

-xushmuomalalik;

-ishga ijodiy yondashish;

-imkoniyatlarni ko’rsatish ehtiyoji;

-o’z qobiliyati va imkoniyatlarini tekshirishga yordam beradi;

-“men”ligini ifodalashga imkon beradi;

-o’z faoliyati natijalariga mas’ullik va qiziqish uyg’otadi.

Fizika ta’limida bunda yangi pedagogik texnologiyalardan foydalanish katta samara beradi. Chunki darslikdan o’qib yoki o’qituvchining ma’ruzasidan fizik hodisalar, qonunlar, formulalarning mohiyatini tushunib olish, ko’nikmalar shakllanishi uchun ular tegishli fizik hodisa va qonuniyatlar bo’yicha o’z mustaqil fikrlarini bildirishlari, o’qituvchi yoki boshqa o’quvchilar bilan fikr almashishlari zarur bo’ladi. Ta’limning bunday zamonaviy texnologiyalaridan foydalanib o’tiladigan darslarda o’quvchilarning bilish faoliyati individual tarzda tashkil etiladi.

Interfaol metodlar ta'lim jarayoni ishtirokchilarining birgalikda, ya'ni o'zaro hamkorlikda faoliyat yuritishiga asoslanadi. Bunda o'quvchilar va talabalar an'anaviy ta'limdagi kabi faqat tayyor bilimlarni eshitib qabul qiluvchi passiv obyektdan ta'lim jarayonida bevosita ishtirok etuvchi, mustaqil fikrlovchi faol obyektga aylanadilar. Tadqiqotchi I.Rajabova ta'kidlashicha, "Interfaol metodlardan to'g'ri foydalanilganda, bilim olish o'quvchi uchun qiziqarli hayotiy faoliyatga aylanadi. Bunday usullar qo'llanilganda, o'quvchilar o'qitilmaydi, balki ularning mustaqil o'qituvchi bilan birgalikda muayyan yo'nalish va miqdordagi bilimlarni mustaqil o'zlashtirishadi". Biroq bunda o'qituvchining o'rni nihoyatda katta, chunki, u muayyan fan o'quv dasturi asosida rejalashtirilgan, darslik, qo'llanmalarda belgilab berilgan muayyan mavzuga xos xususiyatlar, mavjud pedagogik shart-sharoitlar, o'quvchilarning yosh psixologik va fiziologik xususiyatlari, ularning hayotiy ehtiyoji va qiziqishidan kelib chiqib, ta'lim metodlari va dars shakllarini tanlaydi. Ushbu jarayonda, albatta, o'qituvchining bilim va malaka darajasi, dunyoqarashi, ijodkorligi, vaziyatni baholay olishi hamda unga muvofiq tezkor harakat qila olish layoqati muhim o'rin tutadi. O'z navbatida, o'quvchilarning yosh, psixologik, fiziologik xususiyatlari, bilim darajasi, dunyoqarashining ko'lami hamda sinf, guruhning faolligi ham noan'anaviy ta'lim shakli, metodi va vositalarini tanlash, ulardan maqsadga muvofiq foydalanish uchun turtki bo'ladi.

Ma'lumki, ta'lim jarayoni ikki tomonlama xarakterga ega bo'lib, o'qituvchi va o'quvchilarning teng munosabatlaridan tashkil topadi. Bu jarayonga rahbarlik qiluvchi o'qituvchi ta'lim jarayonining to'g'ri tashkil etilishi, ta'lim maqsadlarining to'g'ri amalga oshirilishi va ta'lim natijalari uchun javobgar shaxs hisoblanadi. Ammo bu ta'lim jarayoni o'qituvchining to'liq hukmronligi ostida amalga oshadigan jarayon degan noto'g'ri fikrning tug'ilishiga asos bo'la olmaydi. Ta'lim jarayoni o'quvchilarning fan asoslarini o'zlashtirishlariga oid mexanizmgina bo'lib qolmasdan, balki shaxsning umumiy ijtimoiy-madaniy qobiliyatlarini tarkib toptirishga ham qaratilishini unutmaslik lozim. Hozirgi davr talabi o'qituvchi va o'quvchilarning o'zaro hamkorlik munosabatini yo'lga qo'yish orqali o'quvchi-talabalarning ichki imkoniyatlarini yuzaga chiqarish va ularni faollashtirishdir. Interfaol ta'lim jarayonini quyidagi ikki qismga bo'lish mumkin:

-o'qituvchi bilan o'quvchilar hamkorligi;

-o'quvchilarning o'zaro bir-birlari bilan hamkorligi.

O'qituvchi bilan o'quvchilarning hamkorligi o'qituvchining o'quvchilarga ko'rsatadigan yordamidan boshlandi.U asta-sekin faollashib, o'qituvchi bilan o'quvchilarning o'zaro hamkorlik pozitsiyasiga o'sib o'tadi.Ta'lim jarayonida o'qituvchining o'quvchilar bilan hamkorlik qilishi katta ahamiyatga ega.O'quvchilarning fanga qay darajada ixlos qo'yishi o'qituvchining mana shu hamkorlik jarayonini yo'lga qo'yish mahoratiga, ya'ni pedagogik ijodkorligiga bog'liq. Interfaol usullarni qo'llash jarayonida hamkorlik munosabatini o'rnatishga ijodkorlik bilan yondashish va o'qituvchi bilan o'quvchilar hamkorligi bir vaqtda o'quvchilarning bir-birlari bilan hamkorligini tashkil etish ham juda muhim. Jumladan, fizika darslarida interfaol usullar ko'pincha o'quvchilarning dunyoqarashini shakllantirishga qaratiladi. Bunda kichik guruhlarga bo'lingan holda o'quvchilar hamkorligining yo'lga qo'yilishi hatto bilimi bo'sh, nutqi past o'quvchilarni ham o'rtoqlari ko'magida nimanidir gapirib berishga intilishiga, o'quvchini o'zi oldida turgan "tushunaman, ammo gapira olmayman" degan nutqiy to'siqni yengib o'tishga va o'zidagi ichki imkoniyatni yuzaga chiqara olishiga yordam beradi. Bu esa o'quvchilarning dars jarayonida ham, uyda ham o'z ustlarida muttasil va mustaqil ishlashlarini ta'minlaydi va nihoyatda samarali natijalarga: o'quvchilarda o'z-o'ziga ishonchning paydo bo'lishiga, fanga muhabbat, ixlos hissining paydo bo'lishiga olib keladi.

“Termodinamika qonunlari” mavzusi bo’yicha sinov darsini Jizzax shahar Xalq ta’limi bo’limiga qarashli 10 umumiy o’rta ta’lim maktabida pedagogik amaliyot o’tash davrida o’tkazish mo’ljallandi. Sinov tajribani amaliyot davrida 2 bosqichda olib borildi. Quyida ushbu sinov darsi xususida batafsil to’xtalamiz.

1-bosqich: O’tiladigan mavzuni mazmuni va darsni qanday tashkil etishni aniqlash.

2-bosqich: Umumlashtirilgan pedagogik mahoratni ko’rsatish, o’quvchilarning o’zlashtirish darajasini aniqlash.

Sinov darsi quyidagi tartibda o’tkazildi.

Darsning mavzusi:Termodinamika qonunlari.

Darsning maqsadi: O’quvchilarga Termodinamika mavzusini mazmunini tushuntirish.

Darsning ta’limiy maqsadi:o’quvchilarga Termodinamika qonunlari haqida tasavvur hosil qilish.

Darsning tarbiyaviy maqsadi:O’quvchilarga tabiatdagi hodisalar Termodinamika qonunlarini yetkazib berish.

Darsning rivojlantiruvchi maqsadi: O’quvchilarda Termodinamika qonunlari haqida bilim, ko’nikma va malakalarini shakllantirish.

Darsni jihozlash: Termodinamika qonunlarihodisalariga doir ko’rgazmali qurollar, tarqatma didaktik materiallar, kompyuter va namoyish etuvchi qurilmalar.

Darsda foydalaniladigan texnologiya: Klaster va aqliy hujum metodlari.

Darsning rejasi:

1. 
   Tashkiliy qism-2 minut
   
2. 
   Uy vazifasini tekshirish-10 minut
   
3. 
   Yangi mavzu bayoni-18 minut
   
4. 
   Yangi mavzuni mustahkamlash-13 minut
   
5. 
   Uy vazifasini berish-2 minut
   

1. 
   Tashkiliy qism. Dars jihozlarini tayyorlash, uy vazifalarini tekshirish maqsadida aqliy hujum va klaster metodlaridan foydalanishga hozirlik ko’rish.
   
2. 
   Uy vazifasini tekshirish. O’qituvchi “Aqliy hujum” va “klaster” metodlaridan foydalanib uy vazifalarini tekshirish uchun o’quvchilarga quyidagi savol va topshiriqlar beriladi.
   

E_p S/t

F mv²/2

A mgh

E_k F*s

Ayrim o’quvchilarga didaktik tarqatma materiallar topshiriladi va tekshiriladi.

3. 
   Yangi mavzu bayoni.
   

So’zlash-ko’rsatish (slaydlar asosida)-vazifa topshirish-rahbarlik-nazorat qilish.

Tinglash-ko’rish-faollik-mashq bajarish-dars