Mundarija: I. bob

Metallar o‘tkazuvchanligining klassik nazariyasi asosida Om qonunini keltirib chiqarish.
Galilei nisbiylik prinsipi — Nyutonning klassik mexanikasida barcha inersial sanoq tizimlarining fizikaviy teng huquqlilik prinsipi. Bu holat mexanika qonunlari birday boʻlganida namoyon boʻladi. Biror inersial sanoq tizimida oʻtkaziladigan har qanday mexanik tajribalar asosida muayyan tizim tinch holatda yoki tugʻri chiziqli tekis harakatda ekanligini aniqlab boʻlmaydi. Bu holatni birinchi boʻlib 1636-yilda Galileo Galilei aniqlagan.
Moddiy nuqtaning harakati nisbiydir: uning holati, tezligi, trayektoriyasining shakli ushbu harakat qaysi inersial sanoq tizimi (sanoq jismi)ga nisbatan qaralishiga bogʻliq. Shuning bilan birga, klassik mexanika qonunlari barcha inersial sanoq tizimlarida birday boʻladi. Mexanik harakatning nisbiyligi va mexanika qonunlarining turli inersial sanoq tizimlarida birday bulishi Galilei nisbiylik prinsipi mazmunini tashkil qiladi. Matematik jihatdan Galilei nisbiylik prinsipi mexanika tenglamalarining harakatlanayotgan nuqtalar koordinatalarini (vaqtning ham inersial sanoq tizimidan boshqasiga oʻtishdagi almashtirishlarga — Galilei almashtirishlariga nisbatan invariantligini ifodalaydi (qarang Nisbiylik nazariyasi).
Shu sababli Galilei almashtirishlarida yuqoridagi tenglama oʻzgarmaydi. Bu tenglama Galilei nisbiylik prinsipining matematik ifodalanishidir. Galilei nisbiylik prinsipi jismlar yoruglik tezligiga nisbatan ancha kichik tezliklar bilan harakatlangan hol uchungina oʻrinli. ~ s boʻlgan hollarda Galilei almashtirishlari Lorens almashtirishlari bilan almashtirilishi lozim.
Qaytar jarayonlar (fizikada) — avval bir yoʻnalishda, soʻngra teskari yoʻnalishda sodir boʻlib, sistema oʻzining boshlangʻich holatiga qaytib kelganida tashqi muhitda hech qanday oʻzgarish yuzaga kelmaydigan fizik jarayonlar. Ideal (ishqalanishsiz va noelastik urilishsiz) sharoitda sodir boʻladigan hamma sof mexanik jarayonlar qaytuvchan boʻladi. Mutlaqo ishqalanishsiz hamda mutlaq elastik tarzda roʻy beradigan urilishlarsiz sharoitda energiyaning maʼlum qismi issiqlik energiyasiga aylanadi.

Cheksiz sekinlik bilan oʻtadigan issiklik harakatiga bogʻliq boʻlgan jarayon ketmaket muvozanatli holatlarning uzluksiz qatoridan iborat va qaytuvchan boʻladi. Real sharoitlarda esa har qanday jarayon chekli tezlikda yuz beradi va energiyaning sochilishi tufayli susayib borish bilan kechadi. Qaytar jarayonlar nazariyasi statistik fizikada oʻrganiladi.
Termodinamikaning birinchi qonuni biror protsess amalga oshishi tufayli jism ichki energiyasining o’zgarishi, bajarilgan ish va issiqlik miqdori orasidagi miqdoriy bog’lanishni aniqlaydi. Lekin protsess sodir bo’lishi yoki bo’lmasligi va qaysi yo’nalishda sodir bo’lishi haqida aniq ko’rsatma bermaydi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni juda ko’p tajribalarning
umumlashtirish mahsuli sifatida vujudga kelgan bo’lib, tabiatda sodir bo’ladigan protsesslarning amalga oshishi mumkin bo’lgan yo’nalishini aniqlaydi.
Kundalik kuzatish va tajribalar issiqlikni o’z-o’zidan faqat issiqroq jismdan soviqrok jismga o’tishi mumkinligini ko’rsatadi. Ish boshqa tur energiyalari kabi oson va to’liq issiqlikga aylanishi mumkin. Bunga tabiat hodisalaridan: ishqalanish, zarba, tormozlanish va boshqa hodisalarni misol keltirishimiz mumkun. Bunga teskari bo’lgan protsess, yani issiqlikni ishga aylanishi o’z-o’zidan sodir bo’lmaydi. Issiqlik faqat davriy protsess amalga oshiriladigan qurilmalar uch elementdan-isitgich, ishchi jism va sovitkichdan iborat bo’lib, issiq va soviq manbalar orasida temperaturalar farqi bo’lgan paytdagina ishga aylanishi mumkin.
Karno 1824yilda bug’ mashinasining ishini o’rganib, temperaturalar farqi bo’lgandagina issiqlikdan mexanikaviy ish olish uchun foydalanish mumkinligini aniqladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonunini umumiy ko’rinishda quyidagicha
ta’riflash mumkin: o’z-o’zidan sodir bo’ladigan har qanday protsess qaytmas protsessdir. To’g’ri va teskari yo’nalishlarda o’tkazilganda sistema dastlabki holatiga qaytmaydigan protsesslar qaytmas protsess deb ataladi.
Ikkinchi qonunning barcha boshqa ta’riflari bu umumiy ta’rifning xususiy hollaridan iborat.
R. Klauzius 1850 yilda termodinamikaning ikkinchi qonunini quyidagicha ta’rifladi: issiqlik kamroq qizigan jismdan ko’proq qizigan jismga tashqi ish sarflamay turib o’z-o’zicha o’ta olmaydi.
V. Tomson 1851 yilda quyidagi ta’rifni taklif etdi:dvigatelga keltirilgan
issiqlikning xamasini butunlay ishga aylantirib bo’lmaydi. Bu issiqlikning bir qismi temperaturasi pastrok bo’lgan tashqi jismlarga o’tadi.
M. Plank quyidagi ta’rifni taklif etdi: barcha ishi bironta yukni ko’tarish va issiqlik manbaini sovitishdan iborat bo’lgan davriy ishlaydigan mashina qurib bo’lmaydi: Davriy ishlaydigan mashina deganda uzluksiz ravishda siklik protsessda issiqlikni ishga aylantiruvchi mashinani tushunish kerak.
Termodinamikaning ikkinchi qonuni qo’yadigan cheklashlar
Mavjud bo’lmaganda edi, bu hol loaqal bitta issiqlik manbai bo’lganida ham issiqlik dvigateli qurish mumkinligini bildirar edi. Bunday dvigatel, masalan, okeandagi suvning sovishi hisobiga ishlay olgan bo’lur edi. Shu tarzda ishlaydigan issiqlik mashinasini V.F. Osvald o’rinli qilib ikkinchi tur abadiy dvigatel deb atadi.
Issiqlikning davriy takrorlanadigan protsessda bir qismigina mexanikaviy va boshqa turlardagi ishga aylanishi mumkin: uning boshqa qismi mukarrar ravishda soviq manbaga berilishi kerak. Demak ikkinchi tur abadiy dvigatel qurib bo’lmaydi.
2 Termodinamika 2-qonunining umumiy formulirovkasi
Termodinamikaning 1- qonunidan kelib chiqib shuni aytish mumkinki,
issiqlik va mexanik energiya dvigatelda o‘zaro ekvivalent miqdorlarda
almashinadi. Hech qanday energiya sarf qilmay ish bajaradigan dvigatellar 1-turdagi abadiy dvigatellar deyiladi. Termodinamikaning 1-qonuniga asosan bunday dvigatel bo‘lishi mumkin emas.
KARNO SIKLI — navbatma-navbat oʻzaro almashinib turuvchi ikki izotermik jarayon va ikki adiabatik jarayondan iborat kaytar aylanma issiqlik jarayoni. Uni birinchi boʻlib NL. S. Karno oʻrgangan (1824). Rasmda Karno sikli koordinatalari r (bosim) va V (hajm) da koʻrsatilgan. Karno siklida ish jismi t-ra G, li issiq jism bilan taʼsirlashib, Qt issiklikni oladi (bunda bugʻ kengayadi va ish bajaradi, izoterma 1—2). Soʻngra ish jismi adiabatik kengayib, t-ra T2 gacha soviydi (adiabata, 2—3). Shu t-ra T2 da ish jismi izotermik siqiladi va u Q2 issiqlikni sovitkichga beradi (izoterma, 3—4). Nihoyat, ish jismi Tt t-rali boshlangʻich holatga qaytadi (adiabata, 4—1). Bunday jarayonda ish jismi bajargan foydali ish pV tekislikda izoterma va adiabata chiziqlar bilan chegaralangan yuzaga teng.
Issiklik mashinasining f. i. k. quyidagicha aniqlanadi: Q[-Q2 A K. s. ning f. i. k. faqat isitkich bilan sovitkichning t-rasiga bogʻliq boʻlib ish bajaruvchi jismning xossalariga bogʻliq emas.
Karno siklini taxlil qilib, quyidagi muhim xulosalarga kelish mumkin: a) aynan bir xil sharoitlarda, yaʼni isitkich va sovitkichlarning t-ralari bir xil boʻlganda barcha qaytuvchan mashinalarning f. i. k. bir xil boʻladi; b) qaytmas mashinaning f. i. k. ish sharoiti oʻxshash boʻlgan qaytuvchan mashinaning f. i. k. dan hamisha kichik boʻladi. Karno sikli termodinamika va teplotexnikaning rivojlanishida muhim rol oʻynaydi.
Entropiya (grekcha: τροπή — aylanish, oʻzgarish) — 1) termodinamikada — har qanday termodinamik tizimning holat funksiyalaridan biri (8). Oʻz holiga qoʻyilgan (tashqi kuch taʼsir etmayotgan) berk tizimda jarayon qaysi yoʻnalishda sodir boʻlishini ifodalaydi. Termodinamikaning II qonuni (qarang Termodinamika) jarayonlarning yoʻnalishini avvaldan aytib berish imkoniga ega emas. Bu qonunni taʼriflagan Rudolf Clausius 1865-yilda jarayonlarning bir tomonlama kechishiga olib keluvchi cheklashni tahlil qilib, 8 funksiyani kiritdi va uni entropiya deb atadi; 2) statik fizikada — tizim holatining termodinamik ehtimolini ifodalovchi kattalik.
Entropiyaning xossalari: 1) tajriba natijasi toʻgʻri boʻlsa, yaʼni R larda birontasi birga, qolganlari nolga teng boʻlsa, noaniqlik oʻlchami — entropiya ham nolga teng boʻladi; 2) tajriba natijalari teng ehtimolli boʻlsa, entropiya maksimal qiymatga ega boʻladi; 3) bir-biriga bogʻliq boʻlmagan ikki tajriba entropiyasi ularning entropiyalari yigʻindisiga teng.


Metallar o‘tkazuvchanligining klassik nazariyasi asosida Joul-Lens qonunini keltirib chiqarish.
Metallarda juda kichik potensiallar farqi bilan ham tokni yuzaga keltirish mumkin. Bu hol, tok tashuvchilar – elektronlar metallar bo‘ylab erkin siljiy oladi deb aytishga asos bo‘ladi. Tajribalarning natijalari ham shu xulosaga olib keladi.
Erkin elektronlar mavjudligini shu bilan tushuntirish mumkinki, kristall panjaralar hosil bo‘lganida eng bo‘sh bog‘langan (valentli) elektronlar metall atomlaridan ajralib, metall bo‘lagining “kollektiv tashkil etuvchisi” bo‘lib qoladi. Agar har bir atomdan bittadan elektron ajarlib qolsa, erkin elektronlarning konsentratsiyasi, ya’ni hajm birligidagi ularning soni, hajm birligidagi atomlar soniga teng bo‘ladi.
Erkin elektronlar haqidagi tasavvurdan foydalangan holda Drude, keyinchalik Lorens bu nazariyani mukammallashtirib, metallarning klassik nazariyasini ishlab chiqqan. Drude metallardagi o‘tkazuvchi elektronlar tabiati ideal gaz molekulalariga o‘xshagan bo‘ladi, deb faraz qilgan. To‘qnashish orasidagi vaqtlarda ular deyarli erkin harakatlanib, o‘rtacha λ yo‘lni bosib o‘tadi. Yugurish yo‘llari molekulalarning o‘zaro to‘qnashishi bilan belgilanuvchi gaz molekulalaridan farqli ravishda, elektronlar o‘zaro emas, balki ko‘proq metallarning kristall panjaralarini tashkil etuvchi ionlar bilan to‘qnashadi. Bu to‘qnashishlar elektron gaz bilan kristall panjara orasida issiqlik muvozanati o‘rnatilishga olib keladi.
Drudening hisobicha, elektronning kristall panjara ioni bilan navbatdagi to‘qnashuvdanoq elektronning tartibli harakat tezligi nolga teng bo‘ladi. Faraz qilaylik, maydon kuchlanganligi o‘zgarmas bo‘lsin. U holda maydon ta’siri ostida elektron ga teng bo‘lgan o‘zgarmas tezlanishga ega bo‘lib, yugurishning oxirida tartibli harakat tezligi quyidagi o‘rtacha qiymatga ega bo‘ladi:
(1)
bu yerda t - elektronning panjara ionlari bilan o‘zaro ikkita ketma-ket urilishdagi o‘rtacha vaqt.
Drude elektronlarning tezliklar bo‘yicha taqsimotini hisobga olmasdan, barcha elektronlar bir xil qiymatli tezlik bilan harakat qiladi deb oldi. Bu taxminda (2)
bunda λ – erkin yugurish uzunligining o‘rtacha qiymati;
- elektronlarning issiqlik harakat tezligi.
t ning bu qiymatini (1) formulaga qo‘yamiz:
(3)
Yugurish vaqtida U tezlik bilan chiziqli o‘zgaradi. Shuning uchun, uning o‘rtacha qiymati (yugurish uchun) maksimal qiymatining yarmiga teng:
(4)
Bu ifodani quyidagi formulaga qo‘yamiz:
(5)
bu yerda j – tok zichligi;
n – hajm birligidagi zaryad tashuvchilarni soni.
(5) va (4) formulalardan foydalanib, quyidagi formulani hosil qilamiz, ya’ni:
(6)
Tok zichligi maydon kuchlanganligiga proporsional ekan, demak, biz Om qonunini hosil qildik. Tok zichligi va maydon kuchlanganligi orasidagi proporsionallik koeffitsiyenti o‘tkazuvchanlikni ifodalaydi, ya’ni:
(7)
Agar elektronlar panjara ionlari bilan to‘qnashmaganda edi, erkin yugurish yo‘li va demak, o‘tkazuvchanlik cheksiz katta bo‘lar edi. Shunday qilib metallarning elektr qarshiliklari erkin elektronlarning metallning kristall panjara tugunlarida joylashgan ionlari bilan to‘qnashishlari natijasida yuzaga keladi.
Erkin yugurishning oxirida elektron qo‘shimcha kinetik energiyaga erishadi. Bu energiyaning o‘rtacha qiymati quyidagiga teng bo‘ladi:
(8)
Elektron ion bilan to‘qnashgach, farazimizga ko‘ra, yugurish vaqtida olgan tezligini to‘la yo‘qotadi, ya’ni (8) energiyani kristall panjaraga beradi. Bu energiya issiqlik sifatida namoyon bo‘lib, metallning ichki energiyasini orttiradi. Har bir elektron bir sekund davomida o‘rtacha to‘qnashishga duch kelib, har gall panjaraga (8) ga teng energiya beradi. Demak, hajm birligidan birlik vaqtda issiqlik ajarlishi kerak, ya’ni:
(9)
bu yerda ω – tokning solishtirma quvvati;
n – birlik hajmdagi o‘tkazuvchan elektronlar soni.
(9) formula Joul-Lens qonunini ifodalaydi.
Metallarning yuqori elektr o‘tkazuvchanliklari bilan birga, yuqori issiqlik o‘tkazuvchanlikka ega ekanligi tajribadan ma’lum. Videman va Frans issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti χ ni elektr o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti δ ga nisbati barcha metallar uchun taxminan bir xil bo‘lib, absolyut temperaturaga proporsional o‘zgarishini ko‘rsatuvchi empirik qonunlarini aniqladilar.
Metall bo‘lmagan kristallar ham issiqlik o‘tkazish qobiliyatiga egadir. Biroq metallarning issiqlik o‘tkazuvanligi dielektriklarning issiqlik o‘tkazuvchanligidan katta farq qiladi. Bundan, metallarda issiqlik o‘tkazuvchanlik asosan kristall panjaralar hisobiga emas, balki elektronlar hisobiga bo‘ladi deb xulosa qilish mumkin. Elektronlarni bir atomli gaz sifatida qarab, issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti uchun gazlar kinetik nazariyasi ifodasidan foydalanish mumkin, ya’ni:
(10)
bu yerda nm – gaz zichligi; o‘rniga olingan.
Bir atomli gazning solishtirma issiqlik sig‘imi
(11)
Bu qiymatni (10) formulaga qo‘yib, quyidagini hosil qilamiz:
(12)
χ ni δ uchun yozilgan (7) ifodaga bo‘lamiz, ya’ni:
(13)
almashtirishdan foydalanib, Videman–Frans qonuni ifodalovchi munosabatga kelamiz, ya’ni:
(14)
(14) formula Videman-Frans qonunini ifodalaydi. Shunday qilib, klassik nazariya Om va Joul-Lens qonunlarini tushintira oldi, shuningdek, Vidmen-Frans qonunini ancha sifatli tushintirib berdi. Shu bilan birga bu nazariya jiddiy qiyinchiliklarga uchradi.
Klassik nazariyaning qator hodisalarni tushuntira olmasligiga qaramay, o‘z ahamiyatini shu vaqtga qadar saqlab keldi, chunki erkin elektronlar konsentratsiyasi kichik bo‘lgan hollarda u qoniqarli natijalarni beradi. Shu bilan birga klassik nazariya kvant nazariyasiga qaraganda bir muncha sodda va ko‘rgazmalidir.
Metallar o‘z-o‘zidan musbat zaryadga ega bo‘lmaydi. Demak, metallni o‘z-o‘zidan tashlab ketuvchi o‘tkazgich elektronlar soni sezilarli darajada bo‘lmaydi. Bu hol metallarda elektronlar uchun potensial chuqurlik mavjudligi bilan tushuntiriladi. Metallni tashlab ketishga energiyasi sirtga yaqin bo‘lgan potensial chuqurlikni yengib o‘tish uchun yetarli bo‘lgan elektronlargina muvaffaq bo‘ladi. Bu barerni ifodalovchi kuch quyidagicha kelib chiqqan. Sirtqi qatlamdagi musbat ionlar panjarasidan elektronlarning tasodifan chiqib ketishi, elektron ketgan o‘rinda ortiqcha musbat zaryadning paydo bo‘lishiga olib keladi. Bu zaryad bilan bo‘lgan Kulon o‘zaro ta’sir kuchi tezligi uncha katta bo‘lmagan elektronni qaytishga majbur etadi. Shunday qilib, ayrim elektronlar hamma vaqt metall sirtidan chiqib ketadi, undan bir necha atomlararo masofalariga uzoqlashadi, so‘ngra yana qaytadi. Natijada metall yupqa elektronlar buluti bilan o‘ralgan bo‘ladi. Bu bulut tashqi ionlar qatlami bilan qo‘sh elektr qatlamni hosil qiladi. Bunday qatlamda elektronga ta’sir etuvchi kuchlar metall ichiga yo‘nalgandir. Elektronni metallning ichidan uning sirtiga ko‘chirishdagi bu kuchlarga qarshi bajarilgan ish elektronning potensial energiyasini orttirishiga ketadi.
Ikkilangan qatlamning maydoni elektronlar uchun tormozlovchi maydondan iborat bo‘ladi. Shuning uchun elektron metall sirtiga uchib chiqishi uchun o‘zining kinetik energiyasi hisobiga quyidagi ishni bajarishi kerak, ya’ni:
(15)
bu yerda φ – chiqish potensiali.
Elektronni qattiq yoki suyuq jismdan vakuumga chiqarish uchun zarur bo‘lgan eng kichik energiya chiqish ishi deb ataladi.
Yoki: Elektronni metalldan chiqib ketishi uchun bajarilishi zarur bo‘lgan ishga elektronning metalldan chiqish ishi deyiladi.
Turli metallar uchun elektronning chiqish ishi turlicha bo‘ladi. Chiqish ishining qiymati metall sirtining tozaligiga juda ham sezgidir.
Odatda xona temperaturasida metalldagi erkin elektronlarning kinetik energiyasi kichik bo‘ladi. Agar erkin elektronlarga qo‘shimcha energiya berilsa, ularda metallni tashlab chiqish imkoni tug‘iladi.
Metalldan elektronlarni uchib chiqish jarayoniga elektron emissiya deyiladi.
Elektronlarga turli usullar bilan ta’sir ko‘rsatib elektronlar emissiyasini hosil qilish mumkin. Masalan, yorug‘lik ta’sirida fotoelektron emissiyani, kuchli elektr maydon ta’sirida avtoelektron emissiyani, issiqlik ta’sirida esa termoelektron emissiyani hosil qilish mumkin.
Qizigan qattiq yoki suyuq jismlarning elektronlar chiqarishi termoelektron emissiya deb aytiladi.
Termoelektron emissiya hodisasi shu bilan tushintiriladiki, elektronlarning energiya bo‘yicha taqsimlanishi natijasida metall chegarasida potensial to‘siqni yengish uchun energiyasi yetarli bo‘lgan ma’lum miqdor elektronlar mavjud bo‘ladi. Temperatura ko‘tarilganda bunday elektronlar miqdori keskin ortadi va sezilarli bo‘lib qoladi.
Termoelektron emissiya hodisasini 1-rasmda tasvirlangan sxema yordamida amalga oshirish qulay. Vaakumda elektr toki. Zaryadli zarrachalarning ma’lum bir tomonga tartibli harakatiga “elektr toki” deyiladi . zaryadlar ikki turga bo’linib ,”+” va ”-” moduli jihatidan tengdir. Boshqacha aytganda neytral jismdagi musbat va manfiy zarralarning miqdori hamma vaqt o’zaro teng bo’ladi. Nechta musbat zarra bo’lsa , manfiy zarralar soni ham shuncha bo’ladi. Yakkalangan sistemadagi zaryadlar miqdori vaqt o’tishi bilan o’zgarmaydi. Bu hol zaryadlarning saqlanish qonuni deb yuritiladi. Biz elektr tokining turli muhitlarda namoyon bo’lishini ko’rib chiqmoqchimiz. Gazning zichligi biror yo’l bilan kamaytirilganda molekulalarning o’rtacha erkin yugirish yo’li uzunligi u joylashgan idishning o’lchamlariga yaqin bo’lsa bunday siyraklashgan gaz vakuum deyiladi.
Hozirgi paytda mavjud bo’lgan vakuum texnikasi gazning zichligini 109 marta kamaytirish imkonini beradi. Yuqori vakuumda idish ichida qolgan molekulalar soni – 1010 sm3 bo’lib, havo uchun molekulalarning tartibsiz harakati tezligi 500m/s ni tashkil etadi.Yuqori vakuumda tok tashuvchi yo’q va uning uchun u izalyatordir. Lekin vakuumda elektr toki hosil qilish mumkun. Elektronlarning jismdan chiqish hodisasi elektronlar emissiyasi deyiladi. Jism qizdirilganda elektronlarning undan chiqish hodisasi termoelektron emissiyasi deyiladi. Bu hodisa Edison tomonidan kashf etilgan. Vakuumda tok hosil qilishda zaryad tashuvchi zarralarni yuzaga keltirishda termoelektronemissiyadan foydalngan. Bu hodisani tajriba asosida ko’rib chiqadigan bo’lsak nay ichiga katod sifatida ingichka sim kavsharlab, uning uchlarini tashqariga chiqarib qo’yamiz. Termoelektron emissiya hodisasi elektron tayyorlashda, elektron emissiya hodisasiga asosanishlaydigan asboblarni chiqarishda tayyorlaniladi. Elektron lampa ichida havosi so’rib olingan l va bir necha elektronlar kavsharlangan shisha yoki metal balondan iborat. ok zichligining haroratga bog‘liq grafigi 2b-rasmda keltirilgan. Grafikdan ko‘rinadiki, to‘yinish toki bilan harorat orasidagi bog‘lanish nihoyatda tik. Temperatura oz miqdorda o‘zgarganda, to‘yinish toki juda katta qiymatga oshadi. Richardson-Deshmen formulasidan yana shu narsa aniqki, chiqish ishi biroz kamayganda ham to‘yinish tokining qiymati katta miqdorga oshadi. Shu boisdan katod chiqish ishi kichik bo‘lgan metallardan tayyorlangani ma’qul. Yana katod sirti ishqoriy yer metallari yoki toriy bilan qoplanganda ham elektronlarning chiqish ishi ancha kamayishi aniqlangan.
Ba’zan, radiolampalar yoki kineskoplar katodlarining emissiyasi yomonlashganligi uchun yaroqsiz bo‘lib qoladi. Bu hollarda katod temperaturasini oshirish yo‘li bilan termoeletron emissiyani tiklash imkoniyati ham bor.
Termoelektron emissiya hodisasi hozirgi zamon elektrotexnikasi va radiotexnikasida katta ahamiyat o‘ynaydi. Kenotronlar, kuchaytirgich lampalar va shu kabilarning ishlashi termoelektron emissiya hodisasiga asoslangandir.
Termoelektron emissiya radioelektronika qurilmalarining eng asosiy elementlari bo‘lmish elektron lampalarda keng qo‘llaniladi. Elektron vakuum lampalar (bu lampalarda vakuum 10-6¸10-9 mm. sim. ust. ga teng)ning asosiy elektrodlaridan biri – katoddir.
Elektron lampalar quyidagi maqsadlar uchun qo‘llaniladi:
1) o‘zgaruvchan tokni o‘zgarmas tokka aylantirish, ya’ni to‘g‘rilagich sifatida;
2) har xil chastotali elektr tebranishlarni kuchaytirish, ularni hosil qilishda.
Ikki elektrodli lampalar, uch elektrodli, to‘rt va besh elektrodli lampalar mos ravishda, triod, tetrod va pentod deyiladi.
O‘zgaruvchan tokni to‘g‘rilashda ishlatiladigan ikki elektrodli lampalarga kenotronlar deyiladi, ya’ni o‘zgaruvchan tok to‘g‘rilagichi sifatida ishlatilgan diod kenotron deb ataladi.
Diod ikki xil bo‘ladi: bevosita cho‘g‘lanuvchi katodli diod (3a-rasm), bilvosita cho‘g‘lanuvchi katodli diod (3b-rasm). Triodda katod bilan anod oralig‘ida uchinchi elektrod – to‘r joylashtirilgan (3v-rasm). Shu elektrod yordamida anod tokini boshqarish mumkin. Shu sababli bu elektrod “boshqaruvchi” to‘r deyiladi. Bu to‘rda kuchlanishning ozgina o‘zgarishi, anod tokining keskin o‘zgarishiga olib keladi. Agar “boshqaruvchi” to‘rda kuchlanish nolga teng bo‘lsa, triod diodga aylanadi.

A A A

K to‘r

K cho‘g‘lantirgich K

a) b) v)
3-rasm.
Triod radiotexnikada va aloqa texnikasida elektr tebranishlarini kuchaytirish, so‘nmas tebranishlar olish uchun keng qo‘llaniladi. Oxirgi vaqtlarda elektron – vakuum lampalar o‘rnini yarim o‘tkazgichli diod, triodlar olmoqdalar. Bu asboblar mustahkamligi, mittiligi va boshqa xususiyatlari bilan hozirgi zamon elektronikasida keng o‘rin olgan.
Radiolampalardan tashqari termoelektron emissiya elektron-nur trubkalar (kineskoplar)da va umuman, elektronlar oqimi hosil qilish lozim bo‘lgan qurilmalarda keng qo‘llaniladi.
Turli metallar (yoki yarim o‘tkazgichlar), metallar bilan yarim o‘tkazgich yoki dielektriklar bir-biriga tegishi yoki kontaktda bo‘lishi natijasida hosil bo‘lgan potensiallar farqi potensiallar ayirmasi deyiladi. Metallar orasida hosil bo‘lgan potensiallar ayirmasini ko‘ramiz. Chiqish ishi A1 va A2 bo‘lgan ikki metallni kontaktga keltiraylik. Birinchi metallning chiqish ishi A1 ikkinchi metallning chiqish ishi A2 dan kichik bo‘lsin (A1 < A2) (4a-rasm).
1 2 1 2

+ -

A1 e A2

+ -

n1 e n2




a) A1 < A2 b) n2 < n1
4-rasm.
Metallarning bir-biriga tegishish sirti orqali erkin elekt-ronlarning birinchi metalldan ikkinchi metallga ko‘chishi sodir bo‘ladi, buning natijasida birinchi metall musbat, ikkinchi metall manfiy zaryadlanib qoladi. Bunda hosil bo‘ladigan potensiallar ayirmasi quyidagiga teng bo‘ladi:
(19)
Endi erkin elektronlar konsentratsiyasi har xil bo‘lgan (n2 < n1) metallar kontaktini ko‘rib chiqaylik (4b-rasm). Agar n2 < n1 bo‘lsa, erkin elektronlarning birinchi metalldan ikkinchi metallga o‘tishi (diffuziya) boshlanadi. Natijada birinchi metall musbat, ikkinchisi manfiy zaryadlanib, ular orasida potensiallar ayirmasi hosil bo‘ladi. Uning qiymati erkin elektronlar konsentratsiyasiga va temperaturaga bog‘liq bo‘lib, quyidagi shaklda yoziladi:
(20)
(19) va (20) formulalarni hisobga olib, erkin elektronlar konsentratsiyasi va chiqish ishlari har xil bo‘lgan metallarning to‘liq kontakt potensiallari ayirmasi uchun quyidagi formulani yozamiz, ya’ni:
(21)
Bu formuladan Voltaning birinchi qonuni kelib chiqadi. Bu qonunga asosan, kontakt potensiallar farqi metallarning harakteristikalari – chiqish ishi, erkin elektronlar konsentratsiyasi va temperaturaga bog‘liq.
Faraz qilamiz, bir necha metall bir-birlari bilan kontaktda bo‘lsin (5-rasm). Bu metallarning chiqish ishlari bir-birilariga teng bo‘lmasin. Voltaning ikkinchi qonuniga asosan, ular o‘rtasida hosil bo‘ladigan potensiallar ayirmasi ikki chekkadagi metallar hosil qilgan potensiallar ayirmasiga teng, ya’ni:
(22)
1 2 3 4 5 6

φ1 φ1

φ2 φ2

φ3 φ1

φ4 φ4

φ5 φ5

φ6 φ6

5-rasm.
Demak, uch va undan ortiq xildagi metallar kontaktga keltirilsa, tizimning to‘liq kontakt potensiallar ayirmasi oraliqdagi metallarning tabitaiga bog‘liq emas ekan. Bu farq ikki chekkadagi metallarning tabiati bilan belgilanar ekan, xolos.

Faraz qilaylik, 1 va 2 metallar berilgan bo‘lib, bu metallarning kontaklarida T1 va T2 temperaturalar har ixl bo‘lsa (6a-rasm), bu metallar orasida hosil bo‘lgan elektr yurituvchi kuchi kontakt qismlarida U12 va U21 kontakt potensiallar ayirmasini yig‘indisiga teng, ya’ni:

(25) formula bilan aniqlangan EYUK hosil bo‘ladi. Demak, ikki xil metalldan tuzilgan berk zinjirning kavsharlangan qismlari har xil temperaturaga ega bo‘lsa, bu zanjirda (25) bilan aniqlangan EYUK yuzaga kelar ekan. Bu EYUK odatda, termoelektr yurituvchi kuch deyiladi.





Yuqoridagi ifodaga belgilash kiritaylik. U holda termoelektr yurituvchi kuch quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi, ya’ni:

(26)
Ya’ni ikki xil kavsharlangan metallar tizimidagi termo EYUK temperaturaning o‘zgarishiga to‘g‘ri proporsional.
Termoelektr yurituvchi kuch (26) tenglama bilan aniqlangan termoelektr hodisasi 1821 y ilda T.I.Zeebek tomomnidan kashf etilgan. Bu usul bilan issiqlik energiyasini elektr energiyasiga aylantirishdagi foydali ish koeffitsiyenti 0,1 %dan oshmaydi. Zeebek hodisasiga asoslangan termoelektr generatordan tok manbai sifatida foydalanish amaliy ahamiyatga ega emas. Lekin tabiiy energiya manbalari kamayib borayotgan hozirgi davrda quyosh energiyasiga boy bo‘lgan o‘lkalarda Zeebek hodisasi kuchli bo‘lgan moddalardan (yarim o‘tkazgichlar) yaratilgan generatorlar amaliy ahamiyatni kasb etmoqda. Bu sohada O‘zbekiston va Turkmaniston respublikalari olimlarining termoeletrik generatorlarining samaradorligini oshirishda olib borayotgan ilmiy izlanishlari yaxshi natijalar berishi mumkin.
Temperaturani va bosimni o‘lchaydigan ayrim o‘lchov asboblarning ishlash prinsiplari Zeebek hodisasiga asoslangan. Bu asboblarning asosiy elementi termoparadir. O‘zaro kavsharlangan ikki xil metall juftiga termopara deyiladi. Ularning aniqlik darajasi juda yuqori. 6b-rasmda ikki juft termoparalardan biri temperaturasi Tx noma’lum bo‘lgan muhitga kiritiladi. Ikkinchisi temperaturasi aniq o‘lchangan muhitga tushiriladi. Zanjirdagi termo EYUKni o‘lchaydigan galvonometr temperaturaga moslab darajalangan. Uning ko‘rsatishi orqali noma’lum temperatura o‘lchanadi.
Zeebek hodisasini kuzatishga mo‘ljallangan 6a-rasmdagi zanjirning kavsharlangan qismlardagi temperaturalarni tenglashtirib, zanjirni o‘zgarmas tok manbaiga ulaymiz (7-rasm).

Ikki xil metalldan bir xil tok o‘tganda kavsharlangan bo‘lakning birinchi qismi isiydi, ikkinchi qismi soviydi. Zeebek hodisasiga teskari bo‘lgan bu hodisa J.Pelte tomonidan kuzatilgan.

Bu hodisa uchun Q1 = - Q2 tenglik o‘rinli. Tenglamadagi «-» ishora energiya yutilishini e’tiborga oladi. Bu tenglamaning ma’nosi shuki, zanjirning isigan qismidan tashqariga qancha miqdorda issiqlik uzatilsa, zanjirning sovugan qismida tashqaridan shuncha issiqlik miqdori yutiladi. Bu xulosa energiyaning saqlanish qonuniga mos.
Shuni alohida ta’kidlash kerakki, 7-rasmda keltirilgan zanjirda Pelte hodisasidan mustaqil ravishda Joul-Lens effekti ham kuzatiladi. Pelte issiqligi atrof muhitga bir xil miqdorda uzatiladi va undan shu miqdorda yutiladi.
Yuqorida keltirilgan (7-rasm) zanjirning isiydigan qismini tashqi muhitxonaga, soviydigan qismini kameraga o‘rnatsak, Pelte hodisasi kopressorsiz ishlaydigan sovutgich mashinasiga aylanadi.
Pelte hodisasi kuchli bo‘lgan yarim o‘tkazgichlarning kashf etilishi bilan mexanik harakatsiz ishlaydigan sovitgich apparatlarni qurish imkoniyati real bo‘lib qoldi.


XULOSA
Xulosa qilib shuni aytish mumkinki, mеtallar va elеktrоlitlar tоk tashuvchilar har dоim mavjuddir, ularga bеrilgan elеktr maydоni mavjud zaryadlarni faqat tartibga sоladi. Gazlar esa nоrmal hоlda izolator hisоblanadi, ularda tоk tashuvchilar bo’lmaydi.
Tashqi elеktr maydоni bo’lganida iоnlashgan gazda turli ismli iоnlarning qarama-qarshi yo’nalishdagi harakati va elеktrоnlarning harakati tufayli tоk vujudga kеladi.Tabiiy sharоitlarda gazda hamma vaqt ham оz miqdоrda erkin elеktrоnlar va iоnlar bo’ladi, ular kоsmik nurlar va atmоsfеrada, tuprоqda, suvda bo’ladigan radiaktiv mоddalarni nurlanishi ta’sirida hоsil bo’lishi mumkin. 10³ – 10⁵ V/m elеktr maydоnlarida bu zarra-chalarni shunday tеzliklargacha tеzlatish mumkinki, ularning kinеtik enеrgiyasi iоnizatsiya ishidan katta bo’lib kеtadi va ular nеytral mоlеkulalar bilan to’qnashib, bu mоlеkulalarni iоnlashtiradi. Hоsil bo’lgan elеktrоn va iоnlar ham maydоn ta’sirida tеzlashib o’z navbatida ular ham yangi nеytral mоlеkulalarni iоnlatiradi va hakоzо…
Shunday qilib, iоnlashgan gazda musbat iоnlar ham, manfiy iоnlar ham, erkin elеktrоnlar ham bo’ladi. Gazda iоnizatsiya bilan birga iоnlarning rеkоmbinatsiyalanish jarayoni ham bоradi.
Agar gazning barcha mоlеkulalari iоnlashgan bo’lsa, ya’ni iоnlashganlik darajasi birga tеng bo’lsa, to’liq iоnlashgan plazma dеyiladi. Bоshqa hоllarda qisman iоnlashgan plazma bilan ish ko’riladi. Plazma mоddaning alоhida hоlatidir. Bir nеcha o’n milliоn gradius tеmpеraturaga ega bo’lgan Quyosh va bоshqa yulduzlarni tashkil qilgan mоddalar plazma hоlatda bo’ladi. Plazmani ikki uchul bilan hоsil qilish mumkin.