Referat fan: Fizika

REFERAT

Fan:Fizika

Mavzu:Suyuqliklar va gazlar mexanikasi

Muallif:Islomjonov Sanjarbek

2022

REJA:
1.Fanning mexanikadagi o‘rni.
2. Fanning yuzaga kelishi
3.Fan haqida
Har qanday fan kabi «Suyuqlik va gaz mexanikasi» fani ham ba’zi abstrakt tushunchalarga tayanadi, masalan, massa, tezlik, kuch, tezlanish, energiya va hokazo. Harakatlanayotgan moddiy jism uchun esa abstrakt modellar kiritiladi, bu modellar o‘z navbatida o‘rganilayotgan masala uchun tabiiy jismning juda muhim bo‘lgan xossalarini o‘zida ifodalaydi. Shuning uchun mexanikada asosan moddiy nuqta, absolyut qattiq jism (yoki moddiy nuqtalar sistemasi), tutash muhit kabi modellardan foydalaniladi: 1) Moddiy nuqta (o‘lchamlari hisobga olmaslik darajada kichik chekli massali jism) modelidan, masalan, jismning harakat traektoriyasini o‘rganishda foydalaniladi. 2) Absolyut qattiq jism (oralaridagi masofa o‘zgarmas holda joylashgan moddiy nuqtalar to‘plami) modelidan, masalan, jismning fazodagi holati, shakli va o‘lchami muhim bo‘lgan holatda foydalaniladi. 3) Tutash muhit modelidan esa jism tutashlik xossasiga ega, qo‘yilgan kuch ta’siridagi u deformatsiyalanuvchan va uning massasi fazo bo‘ylab notekis taqsimlangan holatda foydalaniladi. Endi bu modellar uchun muhim bo‘lgan ba’zi tushunchalarni keltirib o‘taylik. Moddiy sistema diskret deyiladi, agar u alohida joylashgan moddiy nuqtalardan iborat bo‘lsa, va aksincha u tutash deyiladi, agar unda moddalar, uning holatining fizik xarakteristikalari va fazodagi harakati uzluksiz taqsimlangan bo‘lsa. Ikkinchi holatda sistema tutash moddiy muhit yoki qisqacha tutash muhit deyiladi. Tutashlik gipotezasi Dalamber tomonodan 1744 yilda kiritilgan. Masalan, qattiq jismlar, suyuqliklar (masalan, suv, yog‘, qorishma, eritma va hokazo), gazlar (masalan, gaz, bug‘, gaz aralashmalari va hokazo) tutash muhitga misol bo‘la oladi. O‘zgaruvchan tutash muhit mexanikada elastik va qovushoq hamda suyuq va gaz holatdagi jismlar deb o‘rganiladi. 4 Mexanikaning o‘zgaruvchan muhitlar harakatini o‘rganuvchi bo‘limi tutash muhitlar mexanikasi deyiladi, uning suyuq va gaz holatidagi muhitlarga aloqador bir qismi suyuqlik va gaz mexanikasi deyiladi. Tutash muhitning zarrachasi deb o‘lchamlari molekulyar masofalardan ko‘p marta katta bo‘lgan muhit hajmining juda kichik elementiga aytiladi. Suyuqlikning zarrachalarini taqriban nuqtaviy deb hisoblash mumkin. Suyuqlik deb ikkita alohida xususiyatga ega bo‘lgan fizik jismga aytiladi: yetarlicha kishik kuch ta’sirida ham o‘z hajmini keskin o‘zgartiruvchan va oquvchan, yengil qo‘zg‘aluvchan. Boshqacha aytganda, suyuqliklar – bu molekulalari betartib joylashgan, vaqti-vaqti bilan bir muvozanat holatdan boshqasiga sakrab o‘tib turadigan moddalar. Suyuqlikning eng muhim mexanik xarakteristikalari bu uning zichligi, solishtirma og‘irligi va qovushoqligi. Suyuqliklar ikki ko‘rinishda bo‘ladi: tomchili suyuqliklar; gazsimon suyuqliklar. Tomchili suyuqliklar odatdagi umumiy suyuqlik deb ataluvchi tushuncha bilan ifodalanuvchi suv, neft, kerosin, yog‘ va hokazo moddalar. Gazsimon suyuqliklar esa odatdagi gazsimon moddalar: havo, kislorod, azot, propan va hokazo.

Eramizning XV-XVII asrlariga, ya’ni tiklanish yoki tarixchilar aytganidek Renessans davdiga kelib shunday ilmiy ishlar paydo bo‘ldiki, bunda Leonardo da Vinchi (1548-1620) – jismlarning suzishi, suyuqliklarning quvur va kanallarda oqishi, Galileo Galiley (1564-1642) – suyuqlik muvozanati va harakatining asosiy tamoyillari, Evanjelist Torrichelli (1604-1647) – siqilmaydigan suyuqliklarning idish teshigidan oqib chiqish qonuni va undan oqib chiqayotgan suyuqlikning tezligi formulasi, Blez Paskal (1623-1727) – suyuqlikda bosim uzatilishi (gidrostatik bosimning ikkinchi xossasi), Isaak Nyuton (1643-1727) – mexanikaning asosiy qonunlari, butun olam tortishish qonuni, suyuqliklarning harakatida ichki ishqalanish qonunini yaratib, gidravlikaning muammo va masalalarini yechishga o‘z ilmiy ishlarini bag‘ishlab, ular gidravlikaning, keyinchalik suyuqlik va gaz mexanikasining fan sifatida rivojlanishiga poydevor yaratdilar. XV asrda Leonardo da Vinchining «Daryo va o‘zanlarda suvning harakati va uni o‘lchash» nomli asari uning o‘limidan 307 yil keyin 1828 yilda chop etildi. Golland olimi Simon Stevin (1548-1620) esa 1586 yilda o‘zining «Gidrostatika asoslari» nomli asarini chop etdi. Ammo faqatgina XVIII asrga kelib suyuq jismlarni o‘rganish sohasida Peterburg Fanlar Akademiyasining akademiklari Daniel Ivanovich Bernulli (1700–1782) – ideal suyuqlikda solishtirma energiya zahirasi tenglamasi, Leonard Pavlovich Eyler (1707–1783) – suyuqlikning muvozanat va harakat differensial tenglamasi, Mixail Vasilyevich Lomonosov (1711–1765) – energiyaning saqlanish qonunini yaratib, zamonaviy gidravlikaga mustahkam poydevor qo‘ydilar. XVII asr oxirlariga kelib Fransiyada suyuqliklarning texnik mexanikasi nomli fransuz maktabi ochildi. Bu maktabning yetuk namoyondalari, Parij Fanlar Akademiyasining a’zolari Antuan Shezi (1718-1798), J.Sh Borda (1733-1799), X.Pito (1695-1771), mahalliy qarshiliklarga oid bir qator masalalarni yechib, shu sohaning qator ilmiy yutuqlariga erishdilar. XVIII asr oxirlariga kelib esa suyuqlik mexanikasining texnik yo‘nalishi keskin rivojlandi.

Bosim. Bosim birlik yuzaga ta’sir etuvchi kuch kabi aniqlanadi va kuchlanish bilan bir xil o‘lchovga ega bo‘ladi. Biror sirtdagi bosim shu sirt normali bo‘ylab unga ta’sir etadi va u juda ham muhim xarakteristika hisoblanadi, chunki suyuqlikka botirilgan jism sirti bo‘ylab integrallash (yig‘indi olish, qo‘shish) yordamida shu jismga ta’sir etuvchi asosiy kuchlar va momentlar aniqlanadi. Tinch holatdagi suyuqlik uchun uning kichik hajmiga ta’sir etuvchi kuchlar va lokal gradient bilan o‘zaro bog‘langan bosim odatda og‘irlik kuchi bilan muvozanatlashadi. Shuning uchun gidrostatik bosimning orttirmasi quyidagi formula bilan aniqlanadi: p  gh , (1.1) bunda p – bosim (kPa);  – zichlik (kg/m3 ); h – bosim o‘lchanayotgan balandliklar farqi (m); g = 9,81 m/s2 – erkin tushish tezlanishi. Ushbu (1.1) tenglama ma’lum shartlarda harakatlanayotgan suyuqlik uchun ham o‘rinlidir. Xususan, ko‘pgina geofizik oqimlarda bosimni vertikal yo‘nalishda o‘lchash (1.1) formula orqali taqriban amalga oshiriladi. Bosimning SI xalqaro birliklar sistemasidagi o‘lchov birligi Pascal (Pa): 1 Pa = 1 N/m2 = 10-3 kPa = 10-6 MPa (kPa – kiloPaskal; MPa – megaPaskal); MKGSS birliklar sistemasida 1 kg·k/m2 = 9,81 Pa (1 Pa = 0,102 kg·k/m2 ; kg·k – kilogramm-kuch); SGS birliklar sistemasiga ko‘ra din/sm2 . Bulardan tashqari, bosimning bu sistemalarga kirmaydigan ba’zi birliklari 19 ham ishlatiladi: texnik atmosfera – at (1 at = 9,8·104 Pа); millimetr simob ustuni (1 mm simob ustuni = 133,3 Pa = 9,81 N/m2  10 N/m2 ) – buning ma’nosi 1 m2 tekis yuzaga 1 litr suvni yoyib chiqdik degani; 760 mm simob ustuni = 101325 N/m2  100000 N/m2 balandligiga ko‘paytirilgan bosimga teng fizik atmosfera (hozirda ko‘proq shu birlik qo‘llaniladi) – atm (1 аtm = 1,033 аt = 1,013·105 Pа); bar, meteorologiyada millibar qo‘llaniladi (1 bar = 105 Pa va 1 мbar = 102 Pа). Temperatura. Har qanday moddaning ko‘pchilik fizik va mexanik xossalari uning temperaturasiga bog‘liq. Temperatura – bu suyuqlik yoki gazlarning issiqlik holatini xarakterlovchi kattalik (lotincha «temperatura» – aralashishga doir, normal holat so‘zidan olingan). Absolyut temperaturaning SI xalqaro birliklar sistemasidagi birligi Kelvin shkalasida 0K – gradus Kelvin (T 0K kabi belgilanadi) yoki Selsiyning yuz graduslik shkalasida 0C – gradus Selsiy (t 0C kabi belgilanadi) kabi yoziladi, bunda absolyut nol temperatura Kelvin shkalasida T = 0 0K, Selsiy shkalasida t = –273,150C dan boshlanadi, ular orasidagi bog‘lanish esa T 0K = 273,150C+t 0C. Suyuqlik yoki gazni tashkil qilgan molekulalarning harakat tezligi qancha katta bo‘lsa, ularning temperaturasi shuncha yuqori bo‘ladi. Agar, suyuqlik o‘zining temperaturasidan farq qiladigan temperaturali biror muhit bilan tutashgan bo‘lsa, yoki issiqlik ajralishi bilan kuzatiladigan biror jarayon suyuqlik ichida sodir bo‘lsa, u holda, shu suyuqlikda issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayoni yuz berib, uning temperaturasi o‘zgaradi. Suyuqlik temperaturasining o‘zgarishi uning katta tezlikda oqishidagi siqilishi yoki og‘irlik kuchlarini hisobga olgan holdagi atmosfera oqishlarida ham sodir bo‘lishi mumkin. Shuni eslatib o‘tamizki, qaynayotgan suyuqlikning temperaturasi o‘zgarmaydi. Zichlik. Mexanik nuqtai nazardan cheksiz kichik hajmning zichligi yoki o‘rtacha zichlik deb uning massasining hajmiga nisbatiga aytiladi, ya’ni bir jinsli modda (suyuqlik) uchun V M   , (1.2) bu yerda M – suyuqlikning massasi (kg); V – suyuqlikning hajmi (m3 ). Zichlikning SI xalqaro birliklar sistemasidagi o‘lchov birligi kg/m3 . Gazlarning zichligi ko‘pincha, gram taqsim litrda (g/l) o‘lchanadi (1 kg/m3 = 1 g/l). 20 Ammo ba’zi suyuqliklar zichligining o‘zgarishi uchun ularning bosimi juda keskin o‘zgarishi zarur. Shuning uchun suv (suyuq fazasida) ko‘pincha siqilmaydigan (zichligi o‘zgarmaydigan) suyuqlik deb faraz qilinadi. 1.1– va 1.2–jadvallarda bosim, temperatura, zichlik va boshqa parametrlarning har xil qiymatlari uchun mos ravishda havo va suvning xossalari keltirilgan. Harakatlanayotgan muhitning zichligi temperatura va bosimdan, uning bosimi esa muhit harakatining xarakteridan bog‘liq. Suvdan boshqa barcha suyuqliklarning zichligi temperatura oshishi bilan kamayadi. Suv t=40C da yuqori anomal zichlikka ega