Termodinamik muvozanatda bo’lmagan tizimlarda ko’chish hodisalari
Bizga ma`lumki, gaz molekulalarining tezligini kinetik nazariyasining asosiy
tenglamasi
m
2
3
k
т 2
2
(14.1)
deb hisoblanganda molekulalarning tezliklari uchun juda katta son qiymat kelib
chiqadi. Xona temperaturasida molekulalar tezligi havo molekulalari uchun 500
m/c
va vodorod molekulalari uchun 1800 m/s ga teng bo`lib chiqadi va bu bevosita
tajribada tasdiqlangan. Bu qiymatlar kutilmagan darajada katta bo`lib tuyuladi,
chunki yuzaki qaraganda yaxshi ma`lum bo`lgan dalillarga zid keladi.
Misollar yordamida tushuntiraylik:
a) Muvozanat holatida gazning temperaturasi u egallagan hajmning hamma
yerida birday bo`ladi. Bu degan so`z, gazda zarralarning o`rtacha kinetik energiyasi
hamma joyda bir xildir.
Agar biror tarzda gazning biror qismi isitilsa, shu bilan gazning
muvozanati
buzilgan bo`ladi. Biroq bundan keyin gaz o`z holicha qo`yilsa, birmuncha
vaqt
o`tgandan keyin gazning muvozanati tiklanadi, temperatura gazning hamma
joyida qaytadan
birday bo`lib
qoladi.
Temperaturaning
bunday tenglashishi molekulalarning uzluksiz haraktlari tufayli
bo`lishi ravshan. Faqat gazning energiya ko`p
bo`lgan
joyida
energiya
ko`chishi ro`y beradi. Bu jarayon issiqlik o`tkazuvchanlik deb ataladi. Gaz
molekulalarining harakat tezliklari katta bo`lsada, issiqlik o`tkazuvchanlik
gazlarda juda kichik bo`lishi tajribalarda ko`rilgan.
b) Agar biror hajmni egallagan gazga boshqa gazni qo`shsak va bunda butun
hajmda
bosim va temperatura birday bo`lgan holda aralashmaning konsentrasiyasi
bir qismda qolgan boshqa qismlar dagidek ko`proq bo`lsa, biror vaqt o`tgandan
keyin aralashmaning butun hajm bo`yicha tarqalishini va gazning bir jinsli bo`lib
qolishini tajriba
ko`rsatadi.
Konsentrasiyalarning
bunday
tenglashishi aralashma molekulalarining bu molekulalar kam bo`lgan
yo`nalishda harakati tufayli yuzaga keladi va diffuziya deb ataladi.
Bunday ko`chish ham molekulalarning harakati tufayli ro`y bergani va
bu
harakatlarning tezligi esa katta bo`lgani uchun diffuziya juda tez amalga oshishi
va
demak, konsentrasiya bir ondayoq tenglashishi kerak edi. Biroq tajriba
shuni ko`rsatadiki, atmosfera bosimida diffuziya juda sekin jarayon va
gaz agar butunlayiga harakatlanmasa, uning aralashishi bir necha sutkaga
cho`zilishi
mumkin.
v) Gazning tez harakatlanayotgan qismlaridan sekin harakatlanayotgan
qismlariga qo`shilishi natijasida impuls ko`chishi (harakat miqdorining ko`chishi)
tufayli biror vaqt o`tgandan keyin gazning butunlay oqish tezligi ham uning
hamma qismlarida birday bo`lib qoladi.
Bu hodisa ichki ishqalanish yoki qovushqoqlik deb ataladi. Demak
bu
jarayonlar molekulalarning tez harakatlanishi tufayli ro`y berishiga
qaramay,
ko`chish hodisalari shunday sekin amalga oshadi. Bunday nomuvofiqlikning
sababi
shundaki, muvozanat tiklanadigan bu hodisalarda faqat molekulalarning
harakat tezliklari emas, shu bilan birga ularning o`zaro to`qnashuvlari ham
muhim
rol
o`ynaydi.
Bu
to`qnashuvlar
moolekulalarning
erkin
harakatlanishiga to`sqinlik qilishi ravshan. Molekulalarning o`zaro ta`siri turli
natijalarga olib kelishi mumkin.
Molekulalarning to`qnashuvi natijasida o`z harakat yo`nalishini
o`zgartirish
prosessiga
molekulalarning
sochilishi
deyiladi.
Molekulaning
harakat
yo`nalishi boshqa
molekula
ta`sirida
sezilarli
burchakka
o`zgarishini
molekulalarning to`qnashuvi deyiladi.
2.
Fizikaning
ko`p
sohalarida
zarralarning
bir-biri
bilan
yoki
yorug`lik kvantlarining modda zarralari, shuningdek atom yadrolari bilan
o`zaro ta`sirini ko`rishga to`g`ri keladi. Bunday o`zaro ta`sir masalan: zarra (yoki
yorug`lik kvant ( foton) elastik yoki noelastik sochilishi, yutilishi atomni ionlashi
va hokozo keltirib chiqaradi.
Bu holllarning barchasida prosessni miqdoriy xarakterlash uchun
bu prosessning
effektiv kesim yuzi
tushunchasi
kiritiladi. To`g`ri chiziqli
harakatlanayotgan
V
zarrani ko`z
oldimizga keltiraylik.
14.1-rasm
Bu V zarra ro`parada turgan A zara bilan o`zaro ta`sirlashsin deylik. Ammo
V zarra A zarraga yetarlicha yaqinlashib masalan, r masofadan katta bo`lmagan
uchib o`tishi kerak deb faraz qilaylik. Agar zarra harakatlanib, r radiusli orbitaga
yaqinlashib to`g`ri o`tishi bizga qiziqarli. Agar A zarra harakatlanadigan doira
yuzasini
r
2
desak ayni shu prosessni kesimi deyiladi. 1-rasmda to`qnashish
natijasida V-zarrani o`zining dastlabki harakat yo`nalishidan og`ish (sochilishi) holi
ko`rsatilgan.
Molekulalarni
sharlar
deb
to`qnashishini
tasavvur
qilsak,
bu
molekulalarning radiusi r/2 ga teng bo`ladi. Bunday sharlar ko`ndalang kesim yuzi,
ya`ni uning katta doirasining yuzi 2r
2
ga teng. Bu degan so`z, molekulalarning
effektiv ko`ndalang kesimi
molekulaning ko`ndalang kesimi yuzidan 4 marta
kattadir.
3. Bizga ma`lumki molekulalar doimo uzluksiz va tartibsiz (Braun)
harakatda bo`ladi to`qnashishgacha molekula to`g`ri chiziqli harakatlanib,
to`qnashish natijasida molekula tezligini yo`nalishi o`zgaradi, shundan so`ng u
yana to`g`ri chiziq bo`ylab harakatlanadi.
14.2-rasm
Molekulaning gazdagi yo`li, shunday qilib 2-rasmda tasvirlangandagiga o`xshab
siniq chiziqdan iborat bo`ladi.
Trayektoriyadagi har bir sinish to`qnashish joyini bildiradi. Molekulaning
ikki ketma-ket to`qnashishlar orasida o`tgan masofa molekulaning erkin yugarish
yo`li deb ataladi. Ammo molekulalar ko`p sonli bo`lgani uchun biz o`rtacha
erkin yugurish yo`lini aniqlashga harakat qilamiz.
S`huningdek
gaz
molekulalarining
vaqt
birligi
ichidagi
to`qnashishlar orasidagi ular biror
yo`lni erkin bosib o`tadi. Ammo ikki
to`qnashish orasidagi bu yo`lning uzunligi turlichadir. Molekulalar soni nihoyat
darajada
ko`p
va
ularning
2
harakati tartibsiz bo`lgani tufayli molekulalarning erkin yo`lining o`rtacha uzunligi
haqida fikr yuritish mumkin. Molekulalar erkin yo`lining mana shu o`rtacha uzunligi
ni hisoblaymiz.
tezlik bilan harakatlanayotgan aniq bir molekulani olib
qaraymiz; molekulani r radiusli sharga deb tasavvur qilamiz.
Molekula har bir to`qnashishdan so`ng
tezligining yo`nalishini o`zgartiradi,
biroq soddalik uchun, molekula to`qnashishigacha qanday yo`nalishda
harakatlangan bo`lsa, to`qnashgandan so`ng ham o`sha yo`nalishda harakatlanadi
deb faraz qilamiz. Bunday tashqari, soddalik uchun, biz tekshirilayotgan
molekuladan boshqa barcha molekulalar harakasiz turibdi, deb faraz qilamiz. U
holda molekula o`z yo`lida markazlari harakat to`g`ri chizig`idan 2r dan katta
bo`lmagan masofaga yotuvchi molekulalarga tegib o`tadi. Demak, molekula vaqt
birligida, radiusi R=2r va
uzunligi son jihatdan molekulaning ( tezligiga teng
bo`lgan silindr ichida markazlari joylashgan Z dona molekulaning barchasiga tegib
o`tadi. Bundan silindrning ichida bo`ladigan molekulalarning soni Z quyidagiga
teng:
Dostları ilə paylaş: |