2. Arximed kuchi nima? Suyuqlik va gazning ularga botgan jismga ta'siri

Suyuqlik materiya agregat holatlaridan biri boʻlib, unda hajm saqlanadi, biroq shakl oʻzgaradi. Suyuqlik bir-biri bilan kimyoviy bogʻlangan atom va molekulalardan iborat. Yerda eng keng tarqalgan suyuqlik suvdir. Suyuqlik gaz kabi oquvchan va idish shaklini oladi. Baʼzi suyuqliklar bosimga chidamli, boshqalari esa siqiladi. Gazdan farqli oʻlaroq suyuqlik kengayib butun idishni toʻldirmaydi, sobit zichlikni saqlaydi. Suyuqlikning farqli xossasi sirt tarangligidir, u namlanish hodisasiga sabab boʻladi. Suyuqlik zichligi qattiq moddanikiga yaqin, gaznikidan esa ancha yuqori.
Suyuqlik — moddaning qattiq va gazeimon holatlari oʻrtasidagi agregat holat. Suyuqlikning baʼzi xossalari gaznikiga, baʼzi xossalari qattiq jismnikiga oʻxshab ketadi. U qattiq jismga oʻxshab maʼlum hajmni egallaydi, idishga quyganda esa, gaz singari, idish shaklini oladi. Kimyoviy tarkibiga koʻra suyuqlik 1 komponentli (sof), 2 komponentli (binar), 3 komponentli va koʻp komponentli (4 va undan ortiq komponentli) suyuq aralashmalar (eritmalar)ga boʻlinadi. Fizik tabiatiga koʻra suyuqlik normal (odatdagi), suyuq kristallar va kvant suyukliklar (suyuq 4Ne, 3Ne va ularning eritmalari)ga boʻlinadi. Odatdagi suyuqliklar faqat bitta fazaga ega. Geliy „Ne ikki suyuq fazada — normal va oʻta oquvchan fazalarda, suyuk, kristall moddalar esa normal va bir yoki hatto bir necha anizotrop fazalarda boʻlishi mumkin. Normal suyuqlik tashqi taʼsir boʻlmaganida makroskopik bir jinsli va izotrop boʻladi. Xuddi shu xossalari bilan suyuqlik gazga oʻxshaydi, ammo anizotrop kristall qagtiq jismlardan keskin farq qiladi. Amorf qattiq jismlar (mas, shisha) oʻta sovitilgan suyuqlik boʻlib, odatdagi Sdan kinetik harakteristikalari son qiymatlari bilan farq qiladi. Agar suyuqlik qizdirila boshlansa, uning issiqlik oʻtkazuvchanlik, yopishqoqlik, diffuziya kabi xossalari gazlarning shunday xossalariga yakinlashib boradi. Kristallanish temperaturasiga yaqinlashganda esa, kupchilik odatdagi suyuqliklarning zichligi, siqiluvchanligi, issiqlik sigʻimi, elektr oʻtkazuvchanligi kabi xossalari mos ravishdagi qattiq jismlarning shunday xossalariga yaqinlashadi.
Suyuqliklarda molekulalar birbiriga yaqin turadi. Shuning uchun har bir molekula oʻzining atrofidagi qoʻshni molekulalar bilan oʻzaro taʼsirlashib turadi. Suyuqlik molekulalari gaz molekulalari kabi erkin harakat qilmasdan, qandaydir vaqt oraligʻida oʻtroq holat deb ataluvchi holatdagi muvozanat vaziyat atrofida tebranib turadi. Vaqtvakti bilan S molekulasi oldingi muvozanat vaziyatdan oʻz oʻlchamlariga yaqin boʻlgan masofacha uzoqlikka oʻtib, yangi muvozanat vaziyatni egallab boradi. Shu tarzda S molekulalari suyuqlik hajmi boʻyicha betartib ravishda sekinlik bilan koʻcha boshlaydi. S aniq hajmga ega boʻlishiga qaramay, maʼlum shaklni saklab qola olmaydi va idishning oʻzi egallagan qismining shaklini oladi.
Moddalarning faza holati, asosan, temperatura T va bosim R ga bogʻliq. Molekulalarning oʻzaro taʼsiri oʻrtacha potensial energiyasining ularning oʻrtacha kinetik energiyasiga nisbatan faza holatini aniklaydigan kattalik ye(T, R) hisoblanadi. Qattiq jismlar uchun ye(G, R)“gʻ; bu molekulalarning oʻzaro taʼsir kuchining katta ekanligini va u molekulalarni muvozanat holat yaqinida ushlab turishini koʻrsatadi. Gazlar uchun ye(T, R)"gʻ; bu molekulalarning tortishish kuchi ularni birbiriga yaqin holatda ushlab tura olmasligini ifodalaydi. S uchun g(T, R)~gʻ. Bu esa suyuqlikni tashkil etuvchi molekulalarning uzluksiz betartib harakati va molekulalar orasidagi oʻzaro taʼsir kuchlarining qoʻshgan hissalari deyarli bir xil ekanligini koʻrsatadi.
Suyuqlikning makroskopik xossalari mexanika, fizika, fizikkimyo uslublaridan foydalanib oʻrganiladi. Masalan, muvozanat holatdagi suyuqlikning mexanik va issiklik xossalari termodinamika uslublari; muvozanat holatdan chiqarilgan Slarda sodir boʻluvchi jarayonlar qaytmas jarayonlar termodinamikasi; yaxlit muhit deb qaraluvchi suyuqlik harakati gidrodinamika; suyuq metallarning oʻziga xos oqimi magnit gidrodinamika uslublari orqali oʻrganiladi.
Suyuqlik va gaz mexanikasining predmeti va metodi. Suyuqlikning harakati jarayonlarini, xususan, uning tinch holatini, fenomenologik (muhitning diskret mikrostrukturasidan voz kechish) va statistik (atom va molekulalar hamda ularning o‘zaro ta’sir kuchlarini e’tiborga olish) usullar bilan o‘rganish mumkin. Mazkur o‘quv qo‘llanma doirasida faqatgina fenomenologik usuldan foydalaniladi. Shuning uchun bunga oid quyidagi ba’zi tushunchalarni keltiramiz. Suyuqlik va gaz mexanikasining asosida quyidagi farazlar yotadi: klassik mexanika – Nyuton mexanikasi o‘rinli; klassik termodinamika o‘rinli; tutash muhit sxemasi o‘rinli. 1) Birinchi farazga ko‘ra tezligi yorug‘lik tezligiga nisbatan kichik bo‘lgan harakatlar tekshiriladi, demakki relyativistik mexanika tushunchalaridan foydalanilmaydi, hamda qaraladigan ob’ektlar kvant mexanikasidagi mikrodunoyga nisbatan etarlicha katta. 2) Sistemaning termodinamik muvozanat holati deb tashqi shartlar saqlanib qolgan taqdirda ham yopiq sistemaning barcha ichki xarakteristikalari uzoq muddatgacha o‘z qiymatlarini saqlab qoladi. Termodinamik muvozanat shartida suyuqlik (gaz)larning holatini bir nechta makroskopik parametrlar (masalan, zichlik, tezlik, temperatura va hokazo) yordamida aniqlab olish mumkin. 3) Suyuqlik ham, har qanday jism kabi, molekulyar tuzilishga ega, demakki, suyuqlikning massasi butun geometrik fazoni egallamaydi, balki uning molekulalarida jamlangan. Lekin biz suyuqlikni uzluksiz muhit (kontinium) deb qaraymiz va matematik amallarda har xil uzluksiz funksiyalardan foydalanamiz. Uchinchi farazimizning ma’nosi bilan esa quyidagi boblarda to‘la tanishamiz. Shunday qilib, fenomenologik nuqtai nazardan tutash muhit mexanikasi quyidagi uchta gipoteza asosida quriladi: moddiy kontinium tushunchasi bilan bog‘liq tutashlik gipotezasi; koordinata boshiga nisbatan nuqtaning holatini ifodalovchi koordinatalar deb ataluvchi sonlar bilan bir qiymatli beriladigan cheksiz ko‘p nuqtalar to‘plamidan iborat fazo tushunchasi bilan bo‘g‘liq gipoteza (deformatsiyalanuvchi muhit harakati qaraladigan fazo Evklid fazosi deb faraz qilinadi; fazoning o‘lchovi shu fazodagi nuqtaning holatini aniqlovchi koordinatalar sonidan bog‘liq)
absolyut vaqt gipotezasi (deformatsiyalanuvchi muqit harakati qaralayotgan tanlangan sanoq sistemasidan bog‘liq bo‘lmagan holda vaqt bir xil kechadi).