|
Sharof rashidov nomidagi samarqand davlat universiteti muhandislik fizikasi instituti
|
| bet | 1/7 | | Sana | 04.04.2024 | | Hajmi | 450.68 Kb. | | #188064 |
Bog'liq 3-LAB Issiqlikdan izolyatsiya qiluvchi jismlar 5, amalyot, o\'simliklar dunyosi, Umumiy kimyo nazariya, Jahonning dehqonchilik tarmoqlari, obxodnoy list, 6, Faoliyat va motivatsiya, kimyo ochiq dars, 21 kamolov sattorov astrofizika majmua, 94DXN yangi, ЭКОЛОГИК НАЗОРАТ ЮРТИМИЗДА УНИНГ ҲУҚУҚИЙ АСОСИ ЯРАТИЛДИ, dunyo-aholisi-geografiyasi, 2017-Be-7, AM5
O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI
SHAROF RASHIDOV NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI MUHANDISLIK FIZIKASI INSTITUTI
«QATTIQ JISMLAR FIZIKASI» KAFEDRASI
60711200 – Elektronika va asbobosozlik
yo‘nalishi I-kurs talabalari uchun
“Elektron texnikasi materiallari va elementlari” fanidan
laboratoriya ishini bajarish uchun uslubiy ko‘rsatma
Laboratoriya ishi №3
ISSIQLIKNI IZOLYASIYA QILUVCHI MATERIALLARNING ISSIQLIK O‘TKAZUVCHANLIGINI O‘RGANISH
Tuzuvchilar: prof. Arziqulov E.U.,
dots. Srajev S.N.
SAMARQAND
3-Laboratoriya ishi.
Issiqlikni izolyasiya qiluvchi materiallarning issiqlik o‘tkazuvchanligini o‘rganish
Ishning maqsadi: To‘kiluvchi moddaldarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsientini qizdirilgan tola yordamida nostatsionar o‘lchash usuli bilan aniqlash.
Kerakli asbob-uskunalar. 1 - to‘kiluvchi modda - namuna, 2- isitgich tola, 3 - termojuftlik, 4 - raqamli voltmetr, 5 - doimiy tok manbai.
Nazariy ma’lumotlar
Qattiq jismlarning issiqliq sig‘imi.
Fononlar. Ma’lumki, kristallarda atomlar to‘plamining jamoa-lashgan holda uyg‘onishini, ya’ni chastotalar spektri bo‘yicha ma’lum taqsimotga amal qiluvchi 3N ta har xil normal tebranishlarni hosil qilish mumkin. Kristallda tarqalayotgan har bir tebranish ma’lum energiya va impulsga ega bo‘ladi. Shuning uchun panjaraning issiqlik tebranish kvanti, ya’ni fonon tushunchasini kiritish mumkin. Ko‘rsatish mumkinki, kristalldagi chastotali normal tebranish energiyasi kvantlangan bo‘lib, u xuddi kvant mexanikasidagi chiziqli garmonik ostsillyator energiyasi singari ushbu qonuniyat asosida aniqlanadi:
, (1)
bunda n= 0, 1, 2, … , - minimal energiya. Fononlar – kristalldagi tebranish jarayonini bayon etishning ma’lum abstrak-tsiyasidir. Fononning tezligi tebranishning tarqalish tezligiga teng, uning impulsi , yashash vaqti esa taqriban 10-12 s ga teng bo‘lib, energiya bo‘yicha taqsimoti Boze - Eynshteyn statistikasi bo‘yicha aniqlanadi.
Fonon tushunchasining kiritilishi ko‘pgina fizik jarayonlarni tushintirishni va ulardagi qonuniyatlarni aniqlashni soddalashtirdi. Masalan, elektronlarning panjara tebranishidan sochilishini elektronning fonondan sochilishi deb qarash mumkin. Bunday sochilishda energiya va impulsning saqlanish qonunlari to‘liq bajariladi. Panjaradagi har xil tebranishlarning o‘zaro ta’sirini esa fononning fonondan sochilishi deb qarash mumkin.
Qattiq jism issiqlik sig‘imining klassik nazariyasi. Qattiq jismning har bitta zarrachasi o‘zining muvozonat nuqtasi atrofida o‘zaro perpendikulyar bo‘lgan uchta yo‘nalish bo‘ylab tebranma harakatda bo‘ladi. Agar har bir tebranma harakatni kichik ostsillyator deb qarasak, uning energiyasi kinetik va potensial energiyalar yig‘indisiga teng bo‘ladi:
, (2)
bunda M - tebranayotgan zarracha massasi, P –zarrachaning impulsi, - tebranma harakat chastotasi, q - zarrachaning siljishi.
Maksvell - Boltsman taqsimotidan foydalansak, ostsillyator-ning o‘rtacha energiyasi
(3)
Kristall atomlar soni N ta bo‘lsa, uning to‘liq energiyasi
(4)
Bir mol modda uchun to‘liq ichki energiya bo‘ladi. Bunda - universal gaz doimiysi, Avogadro soni, k - Bolsman doimiysi. U holda qattiq jismning issiqlik sig‘imi
(5)
Bu formula Dyulong va Pti qonunini ifodalaydi. Tajriba natajalari ko‘rsatadiki, bu qonun faqat yuqori temperaturalarda o‘rinli bo‘lib, past temperaturalarda issiqlik sig‘im keskin pasayib ketadi.
Eynshteyn nazariyasi. Issiqlik sig‘imining temperaturaga bog‘liqligini tushuntirish uchun Eynshteyn sodda modelni taklif qildi. Bu modelga asosan tebranuvchi N ta atomdan tashkil topgan kristallning issiqlik xususiyati, xuddi bir - biriga bog‘liq bo‘lma-gan va bir xil chastota bilan tebranuvchi 3 N ta bir o‘lchamli garmonik ostsillyatorlar sistemasining xususiyati kabi bo‘ladi. Kvant nazariyasiga asosan bu ostsillyatorning energiyasi quyidagicha bo‘ladi:
(6)
bunda n = 0, 1, 2, …; =1,0510-27 ergs – Plank doimiysi.
Qattiq jism atomining xususiy tebranish chastotasi bo‘lgani uchun ostsilyator energiyasi bo‘ladi. T=300 K bo‘lganda issiqlik energiyasi erg ostsillyator energiyasiga ancha yaqin bo‘ladi. Shuning uchun energiyaning erkinlik darajasi bo‘yicha teng taqsimot qonuniga asosan barcha ostsilyatorlar uyg‘ongan holatda bo‘ladi. Past temperaturalarda bo‘lganligi sababli ko‘pchilik ostsillya-torlar tebranma harakatda ishtirok etmaydi. Bunday sharoitda ostsillyatorning o‘rtacha energiyasi Gibbs taqsimoti asosida topiladi: bunda kvant sistemasining holatda bo‘lish ehtimoli. Bu ifodaga ni ((6) formulaga asosan) keltirib qo‘ysak,
(7)
Eynshteyn formulasini keltirib chiqaramiz. Har bir ostsillyatorning o‘rtacha energiyasi E bo‘lgani uchun, kristallning to‘liq energiyasi
(8)
bo‘ladi ( bo‘lgani uchun maxrajdlagi 1 ni hisobga olmadik). U holda qattiq jismning issiqlik sig‘imi
(9)
ekanligini topamiz. Demak, Eynshteyn nazariyasiga asosan past temperaturalarda issiqlik sig‘im qonuniyat bo‘yicha nolga intiladi. Tajriba natijalari ko‘rsatadiki, juda past temperaturalarda bu qonuniyat buziladi.
|
| |
