Energiyaning erkinlik darajasi bo’yicha taqsimoti.
Ichki energiya – termodinamik tizimning muhit tavsifidir va u mikrozarrachalarning tartibsiz
harakati va ularning o’zaro ta’sir energiyalaridan iboratdir. Demak, tizimning o’zining mexanik
harakati va tashqi maydon ta’siridagi potentsial energiyasi
ichki energiyaga taalluqli emas.
Ichki energiya – tizim termodinamik holatining aniq
funktsiyasidir, ya’ni har bir holatda tizim aniq ichki energiya
qiymatiga ega bo’ladi. Tizim bir holatdan ikkinchi holatga
o’tganda
ichki
energiyaning
o’zgarishi
faqat
shu
termodinamik holatlar ichki energiyalarining farqi bilan
belgilanadi va o’tish yo’liga bog’liq emas.
Ayrim masalalarda, bir atomli gazning molekulasini
moddiy nuqta deb qarasak, ilgarilanma harakat uchta erkinlik
darajasiga ega bo’lishi mumkin. Bu vaqtda aylanma harakat
energiyasini hisobga olmasa ham bo’ladi. Mexanik tizimning
erkinlik darajasi soni tizim holatini belgilovchi, bir-biriga
bog’liq bo’lmagan kattaliklar soni bilan aniqlanadi. Shu sababli, moddiy nuqta uchta erkinlik
darajasiga ega bo’ladi. Absolyut qattiq jismning holati inertsiya markazining uchta
koordinatalari, jismning o’qlari yo’nalishlari bilan bog’langan
va burchaklari bilan aniqlanadi
(7 - rasm).
Shunday qilib, absolyut qattiq jism 6 ta erkinlik darajasiga ega bo’ladi. Molekulaning erkinlik
darajasi nechta bo’lishiga qaramay, uning uchtasi ilgarilanma harakatga tegishlidir. Ilgarilanma harakat
erkinlik darajalaridan hech qaysisi bir-biridan ustun bo’lmaganligi uchun, ularning har biriga bir xil
miqdorda energiya to’g’ri keladi.
Molekulaning kinetik energiyasi
bo’lganligi uchun, har bir erkinlik darajasiga
ilgarilanma harakat energiyasi to’g’ri keladi.
Demak, harakatning hech bir turi boshqa turidan muhim bo’lmaganligi uchun, ularga o’rtacha bir
xil energiya to’g’ri keladi va energiyaning erkinlik darajalari holatini belgilaydi:
Ikki atomli molekula uchun
bo’lgani uchun
Uch atomli gaz uchun
bo’ladi.
Agar
Аvagadro soniga ko’paytirsak, 1 mol gaz molekulalarining yig’indi kinetik energiyasin
topamiz:
Istalgan gaz massasi uchun (12.14) ifoda quyidagi ko’rinishda bo’ladi:
Ideal gaz molekulalari o’zaro ta’sirlashmagani uchun ularning potensial energiyasi nolga teng.
Ideal gazning ichki energiyasi molekulalarining kinetic energiyasining yig’indisiga teng bo’lgani
uchun (12.14) va (12.15) formulalar mos holatda bir mol va istalgan massali ideal gazning ichki
energiyasini sifatlaydi.
Misol tariqasida 27 0C haroratdagi 1 kg kislorodning kinetik energiyasin hisoblaylik. Kislorod
(
) uchun
, bo’lgani uchun
kelib chiqadi. Bu ancha katta energiya, lekin bu energiyadan foydalanib bo’lmaydi. Istalgan jism yoki
jismlar to’plamining ichki energiyasin hisoblash ancha murakkab. Chunki, jismning ichki energiyasi
uni tashkil qilgan molekulalarning issiqlik harakat kinetic energiyalari, molekulalarning o’zaro ta’sir
potensial energiyalari, molekulalarni tashkil qilgan atomlarning tebranmali harakat energiyalari,
molekulalar hosil qilgan atomlarning bog’lanish energiyalari va atom yadrolarining energiyalari
yig’indisi sifatida aniqlanishi kerak. Lekin amaliy masalalarni yechishda jismning biror holatiga mos
keluvchi qiymati emas, balki biror jarayonning boshlanish va tugashida ichki energiyaning o’zgarishi
hisoblanadi. Ichki energiyaning o’zgarishi haroratning o’zgarishiga to’g’ri proporsional:
Nazorat savollari
1.
Molekulalarning tezliklar bo’yicha taqsimotini, molekulalarning o’rtacha, o’rtacha kvadrat
va ehtimolligi eng katta bo’lgan tezliklari ifodalarini yozib bering.
2.
Barometrik formulani keltirib chiqaring.
3.
Boltsman taqsimoti qanday kattaliklarni o’zaro bog’laydi?
4.
Maksvell - Boltsman qonuni qanday?
5.
Shtern tajribasining mazmuni nimadan iborat?
http://fayllar.org