Reja: Real gazlar

Yüklə 121,65 Kb.

Pdf görüntüsü

tarix	07.01.2024
ölçüsü	121,65 Kb.
	#209931

fizika 16 mavzu (1)

Real gazlar. Van-der-Vaals tenglamasi. Fazaviy
o'tish. Fazalar va fazaviy o'tishlar.
Reja:
1.Real gazlar
2.Van-der-Vaals tenglamasi
3.Fazaviy o'tish
4.Fazalar va fazaviy o'tishlar
Real gaz
Real gaz ﬁzikada gazning ideallikdan tashqari xossalarni qanday
ko'rsatadigan umumiy atamadir. Ideallik tushunchasi , gaz molekulalari
orasida hech qanday kuchlanma, molekulyar o'zaro ta'sir emasligi deb
tavsiﬂanadi. Real gaz esa ideallikdan tashqari xossalarga ega bo'lishi
mumkin, masalan, molekulyar o'zaro ta'siri, molekulyarlar orasidagi
kuchlanmalar va gazni shartli xususiyatlarga olib kelish (qisqa bo'lishi)
mumkin.
Real gazlar har xil sharoitlarda ideal gas qonunlariga mos ravishda
harakat qilishmaydilar. Bu sharoitlar o'rtasida temperatura, bosim va hajmi
kiritiladi. Real gazlarning sharoitlarga mos ravishda harakat qilmagani
"realitasini" ko'rsatish uchun Van der Waals tenglamasini (Van der Vaals
equation) va boshqa tenglamalarni ishlatish mumkin.
Real gazlar. Bug’lanish va kondensatsiyaReja:Real gazlar va uning holat
tenglamasiBug’lanish va kondensatsiya. To’yingan bug’.Van-der Vaals
izotermasi kritik holat.Gazlarni suyultirishReal gazlar va uning holat
tenglamasiReal gaz. Biz molekulyar ﬁzika bo`limida ideal gaz modelidan
keng foydalandik.Chunki past bosim ostida qizdirilgan va siyraklashtirilgan
real gazlarning xossalari ideal gaznikiga juda yaqin bo`ladi. Bosim ortishi
bilan molekulalar orasidagi o`rtacha masofa kamayib boradi va natijada
molekulalarning xususiy hajmlari va ular orasidagi o`zaro ta’sirni hisobga
olish zarurati tug`iladi. Molekulalarning xususiy hajmlari. Normal sharoitda
1m3 gazda 2,68 1025 ta molekula mavjud bo`lib taxminan 10-4m3 hajmni
egallaydi. Albatta 1m3 hajmning o’n mingdan bir qismini hisobga olmaslik
mumkin. Lekin 500 MPa bosim ostida molekulalarning xususiy hajmi gaz
egallagan hajmning yarmini tashkil etadi. Bunday holda gaz
molekulalarining xususiy hajmlarini hisobga olmaslik mutlaqo mumkin
emas. Ideal gaz uchun yozilgan Klapeyron-Mendeleev tenglamasi PVm=RT
ga molekulalarning xususiy hajmlarini hisobga oluvchi tuzatish
kiritildi.Molekulalarning xususiy hajmlarini b harﬁ bilan belgilasak, unda
molekulalar harakat qilishi mumkin bo`lgan erkin hajmMolekulalarning
xususiy hajmlarini b harﬁ bilan belgilasak, unda molekulalar harakat qilishi
mumkin bo`lgan erkin hajmVm-b ga teng. Gaz molekulalari orasidagi ta’sir
kuchigazda ko`shimcha bosim vujudga kelishiga olib keladi.Bu bosimga
ichki bosim deyiladi.Gollandiyalik ﬁzik Van-der- Vaalsning hisob kitoblariga
qaraganda ichki bosim molyar hajmning kvadratiga teskari proportsional.

P`= Bu yerda a-molekulalar orasidagi tortishish kuchlarini xarakakterlovchi
Van-der-Vaals doimiysi orqali bosim(P+) Ko`rinishida yoziladi (P+(V-b)=RT Bu
tenglamaga bir mol gaz uchun Van-der-Vaals tenglamasi yoki real gazning
holat tenglamasi deyiladiBu tenglamaga bir mol gaz uchun Van-der-Vaals
tenglamasi yoki real gazning holat tenglamasi deyiladia va b lar har bir gaz
uchun alohida qiymatlarni qabul qiladigan va tajribalar yordamida
aniqlanadigan o`zgarmaslar.(P+Moddaning bug` (gaz) holatiga o`tishiga
bug`lanishdeyiladi. Nafaqat suyuqliklar‚ balki qattiq jismlar ham bug`lanadi.
Qattiq jismlarning bug`lanishiga sublimatsiyadeyiladi. Suyuqlikning
bug`lanishini ko`raylik. Bug`lanish, suyuqlik molekulalarining betartib
harakatining natijasidir. Har qanday molekula suyuqlik sirtidan uzilib
chiqishi uchun, molekulalar orasidagi tortishish natijasida vujudga keladigan
sirt qatlami qarshiligini yenga olishi kerak. Suyuqlik molekulalarining
tezliklari turlicha .Ularning orasida eng katta tezlikka ega bo`lganlarigina
suyuqlik sirtidan chiqa oladi.Natijada suyuqlikda tezligi kichik molekulalar
qolib, suyuqlikning temperaturasi pasayadi. Suyuqlikning temperaturasini
o`zgarmas qilib saqlash yoki bug`lanish jarayonini tezlatish uchun esa
qo`shimcha issiqlik miqdori beriladi.Agar suyuqlik qizdirilsa katta tezlikli
molekulalarning soni ham ortadi va natijada suyuqlik sirtidan uzilib
chiqadigan molekulalar soni ko`payadi.Suyuqliklarning tabiatiga qarab
molekulalari orasidagi tortishish kuchlari ham turlicha. Suyuqliklarning
aynan shu hususiyatlarini xarakterlash maqsadida bug` hosil bo`lish
solishtirma issiqligi tushunchasi kiritiladi.Har qanday molekula suyuqlik
sirtidan uzilib chiqishi uchun, molekulalar orasidagi tortishish natijasida
vujudga keladigan sirt qatlami qarshiligini yenga olishi kerak. Suyuqlik
molekulalarining tezliklari turlicha .Ularning orasida eng katta tezlikka ega
bo`lganlarigina suyuqlik sirtidan chiqa oladi.Natijada suyuqlikda tezligi
kichik molekulalar qolib, suyuqlikning temperaturasi pasayadi. Suyuqlikning
temperaturasini o`zgarmas qilib saqlash yoki bug`lanish jarayonini tezlatish
uchun esa qo`shimcha issiqlik miqdori beriladi.Agar suyuqlik qizdirilsa katta
tezlikli molekulalarning soni ham ortadi va natijada suyuqlik sirtidan uzilib
chiqadigan molekulalar soni ko`payadi.Suyuqliklarning tabiatiga qarab
molekulalari orasidagi tortishish kuchlari ham turlicha. Suyuqliklarning
aynan shu hususiyatlarini xarakterlash maqsadida bug` hosil bo`lish
solishtirma issiqligi tushunchasi kiritiladi.O`zgarmas temperaturada 1 kg
suyuqlikning bug`ga aylantirish uchun zarur bo`lgan issiqlik miqdoriga
bug`hosil bo`lish solishtirma issiqlik deyiladi.O`zgarmas temperaturada 1
kg suyuqlikning bug`ga aylantirish uchun zarur bo`lgan issiqlik miqdoriga
bug`hosil bo`lish solishtirma issiqlik deyiladi.Va r hariﬁ bilan bekgilanadi r=
birligi ==Moddalarning sovush yoki siqilish natijasida bug`ning suyuqlik yoki
qattiq jism holatiga o`tishiga kondensatsiyadeyiladi. Suyuqlikni bug`latish
uchun qancha issiqlik miqdori sarﬂangan bo`lsa, kondensatsiyalanganda
ham shuncha energiya ajralib chiqadi Har ikkala jarayon ham modda va atrof
muhit o`rtasida energiya almashuvining natijasidir.Har ikkala jarayon ham
modda va atrof muhit o`rtasida energiya almashuvining natijasidir.Sovush
natijasida bug` molekulalarining energiyalari kamayadi va birikib tomchilar
hosil qilib suyuqlikka qaytib tushishadi.

Yomgir, qor, shudring va qirovlar suv bug`larining tabiatda
kondensatsiyalanishining natijasidir. Suyuqlikdan bug`lanayotgan
molekulalarning soni ortib boradi. Bug` molekulalarining soni ortishi bilan
kondensatsiyalanadigan molekulalar soni ham ko`payadi. Ma’lum bir paytda
bug`lanayotgan va kondensatsiyalanayotgan molekulalar soni tenglashadi.
Bunday holatga bug` va suyuqliqning dinamik muvozanat holati deyiladi.
Suyuqlik bilan dinamik muvozanatda bo`lgan bug`ga to`yingan
bug`deyiladi. O`zgarmas temperaturada suyuqlik ustidagi bug`
molekulalarining soni ortib borishi bilan bug` bosimi ham ortib boradi. Bug`
to`yinganda bosim ham o`zining eng katta qiymatiga erishadiT=const real
gaz yani Van-der-Vaals izotermalari (1-chizma) Izotermalardan birida faqat
bitta egilish nuqtasi (k) mavjud.T=const real gaz yani Van-der-Vaals
izotermalari (1-chizma) Izotermalardan birida faqat bitta egilish nuqtasi (k)
mavjud.Bu izoterma Krikit izotermaning burilish nuqtasiga kritik nuqta K,
undagi temperaturaga kritik temperature bosimga kritik nosim, krik hajim
deyiladi.(. parametrli holatga esa kritik holat deyiladi. Kritik temperaturadan
yuqori temperaturadagi (T izoterma ideal gaz izotermasiga o`xshaydi. Kritik
temperaturadan past temperaturadan izotermalar (T esa to’lqinsimon
qismlarga ega. Agar barcha izotermalardagi to`lqinlarning eng chekka
nuqtalarini tutashtirib chiqsak qung`iroqqa o`xshash chiziq hosil bo`ladi (2-
chizma). Bu chiziq va kritik izoterma-P, diagrammani 3 qisimga bo`ladi.
Qo`ng`iroqsimon chiziq ostida ikki xil suyuqlik va to`yingan bug` holati
yotadi. Chap tomonda suyuq holat, o`ng tomonda esa bug` holati yotadi.
Buning gaz holatidan farqi shundaki, u siqilganda suyuqlikka aylanadi. Kritik
temperaturadan yuqori temperaturadagi gaz esa hech qanday bosimda ham
suyuqlikka aylanmaydi. Temperatura ortishi bilan to`yingan bug`ning
zichligi ortib boradi, suyuqlikning zichligi esa kengayishi natijasida kamayib
boradi. Temperatura ko`tarilgan sari bu zichliklarning qiymatlari bir-biriga
yaqinlashadi va ma’lum bir temperaturada tenglashishadi. Boshqacha
aytganda suyuqlik va bug` orasidagi farq yo’qoladi. Suyuqlikning bunday
holatiga kritik holat, temperaturaga esa kritik temperatura deyiladi. Agar
barcha izotermalardagi to`lqinlarning eng chekka nuqtalarini tutashtirib
chiqsak qung`iroqqa o`xshash chiziq hosil bo`ladi (2- chizma). Bu chiziq va
kritik izoterma-P, diagrammani 3 qisimga bo`ladi. Qo`ng`iroqsimon chiziq
ostida ikki xil suyuqlik va to`yingan bug` holati yotadi. Chap tomonda suyuq
holat, o`ng tomonda esa bug` holati yotadi. Buning gaz holatidan farqi
shundaki, u siqilganda suyuqlikka aylanadi. Kritik temperaturadan yuqori
temperaturadagi gaz esa hech qanday bosimda ham suyuqlikka aylanmaydi.
Temperatura ortishi bilan to`yingan bug`ning zichligi ortib boradi,
suyuqlikning zichligi esa kengayishi natijasida kamayib boradi. Temperatura
ko`tarilgan sari bu zichliklarning qiymatlari bir-biriga yaqinlashadi va
ma’lum bir temperaturada tenglashishadi. Boshqacha aytganda suyuqlik va
bug` orasidagi farq yo’qoladi. Suyuqlikning bunday holatiga kritik holat,
temperaturaga esa kritik temperatura deyiladi. Yuqorida aytilganidek kritik
holat kritik parametrlar bilan xarakterlanadi. Har bir suyuqlik uchun kritik
temperaturaning qiymatlari turlicha bo`ladi. Masalan geliy uchun suv uchun
Yuqorida aytilganidek kritik holat kritik parametrlar bilan xarakterlanadi. Har
bir suyuqlik uchun kritik temperaturaning qiymatlari turlicha bo`ladi.
Masalan geliy uchun suv uchun Qizdirilgan bug` va undan texnikada
foydalanish. Bir xil bosimda o`zining to`yinish temperaturasidan yuqori

temperaturaga ega bo`lgan bug`ga qizdirilgan bug` deyilad. Qizdirilgan
bug` issiqlik dvigatellari‚ trubinalarida ishchi jism bo`lib hizmat
qiladi.Ma’lumki yoqilg`ining ichki energiyasidan unumli foydalanishning
samarali usullaridan biri uni bug`ning energiyasiga aylantirishdir. Bug`
kengayib ish bajaradi va sovuydi. Uning ichki energiyasi harakatlanayotgan
porshenning yoki aylanayotgan trubinaning mexanik energiyasiga aylanadi.
Qozonda hosil qilingan qizdirilgan bug` turbinalarga yuboriladi. Qizdirilgan
bug`ning temperaturasi shu qadar yuqoriki bunday turbinalarning F.I.K. 40
% dan yuqori bo`ladi. Turbinada ish bajargandan keyin ham bug` yuqori
temperaturaga va katta energiyaga zaxirasiga ega bo`ladi va isitish
sistemalarida foydalaniladi.Turbinada ish bajargandan keyin ham bug`
yuqori temperaturaga va katta energiyaga zaxirasiga ega bo`ladi va isitish
sistemalarida foydalaniladi.Suv bug`ining energiyasidan issiqlik
elektrostantsiyalarining bug` turbinalarida, issiqlik mashinalarida va
oziq-ovqat ishlab chiqarish sanoatida keng foydalaniladi. Gazning suyuqlik
holatiga o`tishiga gazning suyulishideyiladi. Xlor, karbonat angidrid,
ammiak kabi gazlar oson suyultirilgan bo`lsada, kislorod, azot, vodorod,
geliy kabi gazlarni suyultirish yo`lida qilingan urinishlar uzoq vaqtlargacha
muvaﬀakiyatsizlikka uchrab keldi. Kislorod va azot gazlari umuman suyuq
holatda bo’lolmaydi degan ﬁkrlar ham paydo bo`ldi. Ammo bu
urinishlarning muvaﬀaqiyatsizlikka uchraganligining sababini birinchi
bo`lib D.I. Mendeleev tushuntirib berdi. Gazning temperaturasi kritik
temperaturadan past, bosimi esa kritik bosimdan yuqori bo`lsagina uni
suyultirish mumkin.Kritik temperatura ancha yuqori bulgan gazlarni
suyultirish uchun oldin gaz qisiladi, so`ngra esa sovitiladi. Shu yo`l bilan
suyuq xlor (Kritik temperatura ancha yuqori bulgan gazlarni suyultirish
uchun oldin gaz qisiladi, so`ngra esa sovitiladi. Shu yo`l bilan suyuq xlor
(Suyiq kislorod ( va geliy ( larni olish uchun esa - detanderdeb nomlanuvchi
maxsus qurilmadan foydalaniladi.Detandyerda gazning temperaturasini
pasaytirishning yuqorida keltirilgan har ikkala usuli ham
qo`llaniladi.Reaktiv tipdagi eng takomil turbodetander akademik
P.L.Kapitsa tomonidan yaratilgan.Bu qurilmada, siqilgan gaz trubinani
aylantiradi va bir vaqtning o`zida kengayadi, ya’ni ham tashqi kuchlarga
qarshi, ham molekulalararo tortishish kuchlariga qarshi ish bajaradi.Bunda
gaz kuchli soviydi va kondensatsiyalanadi. Suyuq havoning olinishi texnika
taraqqiyoti uchun muhim ahamiyatga ega.Uning tarkibida kislorodning
kupligi yonish jarayoniga katta yordam beradi.Suyuq havo shimdirilgan
ko`mir kukunining portlash kuchi dinamitnikidan qolishmaydi.Suyuq havo
strotosferaga uchadigan samolyotlarning yoqilg`i aralashmasini
boyitish,domna pechlaridagi jarayonlarni tezlatish va hokozolarga
ishlatiladi.Suyuq havoning olinishi texnika taraqqiyoti uchun muhim
ahamiyatga ega.Uning tarkibida kislorodning kupligi yonish jarayoniga
katta yordam beradi.Suyuq havo shimdirilgan ko`mir kukunining portlash
kuchi dinamitnikidan qolishmaydi.Suyuq havo strotosferaga uchadigan
samolyotlarning yoqilg`i aralashmasini boyitish,domna pechlaridagi
jarayonlarni tezlatish va hokozolarga ishlatiladi.

Van der Vaals tenglamasi
Van der Vaals tenglamasi ( yoki van der Vaals tenglamasi [K 1] ) van der
Vaals gaz modelidagi asosiy termodinamik miqdorlarni bog'laydigan
tenglamadir .
Ideal gaz modeli past bosim va yuqori haroratlarda haqiqiy gazlarning
harakatini yaxshi tasvirlab bergan bo'lsa -da , boshqa sharoitlarda uning
eksperiment bilan muvoﬁqligi ancha yomonroq. Xususan, bu haqiqiy gazlar
suyuq va hatto qattiq holatga aylanishi mumkinligida namoyon bo'ladi , lekin
ideal gazlar mumkin emas.
Haqiqiy gazlarning past haroratdagi xatti-harakatlarini aniqroq tasvirlash
uchun molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlarini hisobga oladigan Van der Vaals
gaz modeli yaratildi. Ushbu modelda ichki energiya u nafaqat haroratning ,
balki hajmning ham funktsiyasiga aylanadi .
Van der Vaals tenglamasi haqiqiy gazning xossalarini tavsiﬂovchi, ixcham
shaklga ega bo'lgan va molekulalararo o'zaro ta'sirga ega gazning asosiy
xususiyatlarini hisobga oladigan taniqli taxminiy holat tenglamalaridan
biridir.
Holat tenglamasi
Van der Vaals gaz
izotermlari:
P —bosim;
V - hajm;
K - kritik nuqta;
abKcd - binodal (ikki fazali muvozanat mintaqasining chegarasi;
binodalning qo'ng'irog'i ostidagi maydon - ikki fazali suyuqlik-bug'
muvozanatining mintaqasi);
eKf - spinodal (metastabil va termodinamik jihatdan beqaror holatlar
mintaqalari orasidagi chegara; spinodal qo'ng'iroq ostidagi mintaqa - amalga
oshirib bo'lmaydigan holatlar);
bc - konnod (kondensatsiya chizig'i);
abK - haddan tashqari qizib ketgan suyuqlik hududi;
dcKf - o'ta sovutilgan bug'ning hududi; izobar ostidagi va ustidagi
soyali ﬁguralarning maydonlari teng ( Maksvell qoidasi , 1875)
Holatning termal tenglamasi (yoki oddiygina holat tenglamasi) bosim , hajm
va harorat o'rtasidagi munosabatdir .
Bir mol van der Vaals gazi uchun u quyidagi shaklga ega:

Qayerda
p - bosim ,
V_{m} - molyar hajm ,
T - mutlaq harorat ;
R - universal gaz doimiysi .
Ko'rinib turibdiki, bu tenglama aslida ikkita tuzatish bilan ideal gazning
holat tenglamasi . Tuzatish amolekulalar orasidagi tortishish kuchlarini
hisobga oladi (devordagi bosim pasayadi, chunki chegara qatlami
molekulalarini ichkariga tortuvchi kuchlar mavjud), tuzatish b gaz
molekulalarining umumiy hajmi.
Uchun van der Vaals gazining mollari holati tenglamasi quyidagicha
ko'rinadi:
Qayerda
V - hajm .
Van der Vaals gaz izotermlarini ko'rsatadigan rasmdan ma'lum bir
haroratdan past bo'lgan bog'liqlik aniq ko'rinadi. p(V) monotonik bo'lishni
to'xtatadi: van der Waals halqasi hosil bo'ladi , unda bosimning oshishi
hajmning oshishiga to'g'ri keladi, bu termodinamika qonunlariga zid keladi .
Loopning paydo bo'lishi van der Vaals tenglamasining o'zgarish mintaqasida
ekanligini anglatadi.
p va V gaz-suyuqlik fazasi o'tishi sodir bo'lganda va haqiqiy izoterm to'g'ri
chiziq segmenti - binodalning ikkita tasviriy nuqtasini bog'laydigan konnod
(tugun) bo'lgan haqiqiy vaziyatni tasvirlashni to'xtatadi.
Tenglamani hosil qilish
Eng yaxshi ma'lum bo'lgan tenglamani olishning ikkita usuli: Van der
Vaalsning an'anaviy kelib chiqishi va statistik ﬁzika usullari bilan hosil
bo'lishi .
An'anaviy olib tashlash
Keling, birinchi navbatda zarralari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmaydigan
gazni ko'rib chiqaylik; bunday gaz ideal gaz holat tenglamasini qondiradi :
Keling, ushbu gazning zarralari bir xil radiusli elastik sharlar deb faraz
qilaylik. Gaz cheklangan hajmli idishda bo'lgani uchun zarrachalar
harakatlanishi mumkin bo'lgan bo'shliq biroz kichikroq bo'ladi. Asl formulada
uning ma'lum bir qismini umumiy hajmdan olib tashlashingiz kerak bu,
umuman olganda, faqat gazning tarkibiga bog'liq. Shunday qilib, quyidagi
tenglama olinadi:

Chiqarilgan hajm barcha zarrachalarning umumiy hajmiga to'liq teng
bo'lmaydi. Agar zarralar qattiq va mutlaq elastik to'plar deb hisoblansa, unda
chiqarilgan hajm taxminan to'rt baravar ko'p bo'ladi. Bu elastik to'plarning
markazlari yaqinroq yaqinlasha olmasligi bilan osonlik bilan izohlanadi.
Keyinchalik, van der Vaals gaz zarralari orasidagi jozibador kuchlarni ko'rib
chiqadi va quyidagi taxminlarni qiladi:
1.Zarrachalar butun hajm bo'ylab teng ravishda taqsimlanadi.
2.Tomir devorlarining jozibali kuchlari hisobga olinmaydi, bu umumiy
holatda to'g'ri emas.
3.Idishning ichida va to'g'ridan-to'g'ri devorlarda joylashgan zarralar o'ziga
jalb qilishni turli yo'llar bilan his qiladilar: idish ichida boshqa zarralarning
ta'sir qiluvchi tortishish kuchlari bir-birini to'ldiradi.
Shunday qilib, idish ichidagi zarralar uchun jozibali kuchlar hisobga
olinmaydi. To'g'ridan-to'g'ri idishning chetida joylashgan zarralar
konsentratsiyaga mutanosib kuch bilan ichkariga tortiladi:
To'g'ridan-to'g'ri devorlarda joylashgan zarrachalar soni, o'z navbatida,
konsentratsiyaga proportsional deb hisoblanadi.
Idishning devorlariga bosim ma'lum miqdorda kamroq, hajm kvadratiga
teskari proportsional deb taxmin qilishimiz mumkin:
Van der Vaals gazining ichki energiyasi
Molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlarining potentsial energiyasi molekulalarni
cheksizlikka ko'chirishda ushbu kuchlar bajaradigan ish sifatida hisoblanadi:
Van-der-Vaals gazining ichki energiyasi uning kinetik energiyasidan
(molekulalarning issiqlik harakati energiyasi) va biz hisoblagan potentsialdan
iborat. Ha, uchun v gaz mollari:
Qayerda
C_V haroratga bog'liq bo'lmagan deb qabul qilingan doimiy hajmdagi molyar
issiqlik sig'imi .

Adiabata
Van der Vaals gazi uchun adiabatik tenglama:
Kritik parametrlar
Gazning kritik parametrlari uning makroparametrlarining (bosim, hajm va
harorat) kritik nuqtadagi , ya'ni moddaning suyuq va gazsimon fazalarini
ajratib bo'lmaydigan holatda bo'lgan qiymatlaridir. Holat tenglamasini
o'zgartirib, van der Vaals gazining ushbu parametrlarini topamiz:
Kritik nuqtada tenglamaning barcha uchta ildizi bittaga birlashadi, shuning
uchun oldingi tenglama quyidagilarga ekvivalent bo'ladi:
Tegishli kuchlarda koeﬃtsientlarni tenglashtirish V, biz tenglikni olamiz:
Ulardan biz kritik parametrlarning qiymatlarini hisoblaymiz
va kritik koeﬃtsient:

Berilgan parametrlar
Berilgan parametrlar munosabatlar sifatida aniqlanadi
Agar van der Vaals tenglamasini almashtirsak
qisqartirilgan holat tenglamasini olamiz (uchun v=1 mol).
Agar moddalar uchtadan ikkita bir xil qisqartirilgan parametrlarga ega bo'lsa,
ularning uchinchi berilgan parametrlari mos keladi.
Fazaviy o
ʻ
tish — keng maʼnoda — tashqi sharoit (tra, bosim, elektr va magnit
maydonlari va boshqalar)lar o
ʻ
zgarishi natijasida moddaning bir fazadan
boshqa fazaga o
ʻ
tishi; tor maʼnoda — tashqi parametrlar uzluksiz
o
ʻ
zgarganda modda ﬁzik xususiyatlarining sakrab o
ʻ
zgarishi. Masalan,
gazning suyuqlikda, suyuqlikning qattiq jismga aylanishi, metallning
ferromagnit holatidan paramagnit holatiga o
ʻ
tishi va boshqa Kristall qattiq
moddalarning bir agregat holatdan ikkinchi agregat holatiga o
ʻ
tishi fazaviy
o
ʻ
tishning xususiy holidir. Umuman Fazaviy o
ʻ
tishda tizimni izoxlovchi
parametrlar sakrab o
ʻ
zgaradi. Misol uchun gazsimon holatdan suyuqlikka va
suyuqlikdan qattiq holatga o
ʻ
tishda zichlik qiymati keskin o
ʻ
zgaradi. Fazaviy
o
ʻ
tish sodir bo
ʻ
ladigan tra, bosim yoki b. ﬁzik kattaliklarning qiymatini faza
o
ʻ
tishi nuqtasi deyiladi. I tur va II tur fazaviy o
ʻ
tish mavjud.
Moddaning bir fazadan ikkinchp fazaga utishi issikdik yutilishi yoki ajralib
chiqishi bilan sodir bo
ʻ
lsa, bunday o
ʻ
tishlar birinchi tur fazaviy o
ʻ
tish deb
ataladi. Erish va qotish, bug
ʻ
lanish va kondensatlanish, moddalarning
polimorf almashinishlari, magnit maydonida sof o
ʻ
ta o
ʻ
tkazgichning normal
holatiga o
ʻ
tishi I turdagi Fazaviy o
ʻ
tishlarga misolDir. Agar fazaviy o
ʻ
tishda
issiqlik miqdori yutilmasa yoki ajralib chiqmasa, bunday o
ʻ
tishlar II tur fazaviy
o
ʻ
tish deb ataladi. Ikkinchi tur fazaviy o
ʻ
tishga quyidagi misolni keltirish
mumkin: geliy gazsimon, qattiq va ikki xil suyuq fazada bo
ʻ
ladi. Agar
gazsimon holatdagi geliyni bosimi bir atm bosimiga teng bo
ʻ
lgan sharoitda
sovitib, temperatura 4,2 K ga yetkazilsa, u gazsimon holatdan suyuq holatga
o
ʻ
tadi. temperatura yana pasaya borib, 2,17 K ga teng bo
ʻ
lganida esa geliy
birinchi suyuq holatdan ikkinchi suyuq holatga o
ʻ
tadi, bunda hech qanday
issiqlik yutilmaydi ham, ajralmaydi ham. Lekin o
ʻ
tish trasidan yuqori tralarda
yopishqoqlik taxminan 210~5 Pz bo
ʻ
lgan bo
ʻ
lsa, o
ʻ
tish trasidan past tralarda u
nolga teng bo
ʻ
ladi. Yaʼni, 2,17 K dan past tralarda geliy ugla okuvchanlik
xususiyatiga ega bo
ʻ
lib qoladi. Bundan tashqari, temir, nikel kabi elementlar
va turli qotishmalarning har bir moddasi uchun aniq Kyuri nuqtasi deb
ataluvchi trada ferromagnit holatdan paramagnit holatga o
ʻ
tadi, mutlaq
nolga yaqin tralarda esa elektr qarshiliklari sakrab kamayadi va boshqa

Fazaviy o'tish - keng ma'noda tashqi sharoit (tra, bosim, elektr va magnit
maydonlari va boshqalar) o'zgarishi natijasida moddaning bir fazadan
boshqa fazaga o'tishi: tor ma'noda - tashqi parametrlar uzluksiz o'zgarganda
modda ﬁzik xususiyatlarining sakrab o'zgarishi. Mac, gazning sugoklikka,
suyuqlikning qattiq jismga aylanishi metallning ferromagnit holatidan
paramagnit holatiga o'tishi va boshqa Kristall qattiq moddalarning bir
agregat holatdan ikkinchi agregat holatiga o'tishi fazaviy o'tishning xususiy
holidir. Umuman Fazaviy o'tishda tizimni izoxlovchi parametrlar sakrab
o'zgaradi. Misol uchun gazsimon holatdan suyuqlikka va suyuqlikdan qattiq
holatga o`tishda zichlik qiymati keskin o'zgaradi. Fazaviy o'tish sodir
bo'ladigan tra. bosim yoki boshq ﬁzik kattaliklarning qiymatini faza o'tishi
nuqtasi deyiladi. I tur va Il tur fazaviy o'tish mavjud.
Moddaning bir fazadan ikkinchi fazaga o'tishi issiqlik yutilishi yoki ajralib
chiqishi bilan sodir bo'lsa, bunday o'tishlar birinchi tur fazaviy o'tish _ deb
ataladi. Erish va qotish. bug'lanish va kondensatlanish. Moddalarning
polimorf almashinishlari, magnit maydonida sof o'ta o'tkazgichning normal
holatiga o'tishi I turdagi Fazaviy o'tishlarga misoldir. Agar fazaviy o'tishda
issiqlik miqdori yutilmasa yoki ajralib chiqmasa, bunday o' tishlar Il tur _
fazaviy_o'tish deb ataladi. Ikkinchi turga quyidagi misolni keltirish
mumkin:_geliy gazsimon, qattiq_va ikki xil suyuq fazada bo'ladi. Agar
gazsimon holatdagi geliyni bosimi bir atm bosimiga teng bo'lgan sharoitda
sovitib, temperatura 4.2 K _ga yetkazilsa. u gazsimon holatdan suyug holatga
o'tadi. temperatura yana pasaya borib, 2.17 K ga teng bo'lganida esa geliy
birinchi suyuq holatdan ikkinchi suyuq_ holatga o 'tadi, bunda hech qanday
issiqlik yutilmaydi ham, ajralmaydi ham. Lekin o'tish trasidan yuqori tralarda
yopishqoqlik taxminan 210~5 Pz bo'lgan bo'lsa, o'tish trasidan past tralarda u
nolga teng bo ladi. Ya'ni. 2,17 K dan past tralarda geliy ugla oquvchanlik
xususiyatiga ega bo`lib qoladi. Bundan tashqari, temir, nikel kabi elementlar
va turli qotishmalarning har bir moddasi uchun aniq Kyuri nuqtasi deb
ataluvchi trada ferromagnit holatdan paramagnit holatga o'tadi, mutlaq
nolga yaqin tralarda esa elektr qarshiliklari sakrab kamayadi va boshqa. Biz
suyuq_gazsimon holatlarning qattiq holatga o'tishi, ya'ni kristallanish va
aksincha o'tish, erish va qaynashni ko'rdik.
Avval VII bobda suyuqlikning bug'ga o'tishini - bug'lanishni va aksincha
o'tish - kondensatsiyani ko`rdik. Bu barcha fazoviy o'tishlarda jism yoki
tegishli o'tishning yashirin issiqligi erish _ issiqligi bug'lanish issiqligi va h.k)
sifatida energiya ajratadi yoki energiya yutadi. Energiyaning yoki energiya
bilan bog 'liq bo'lgan boshqa kattaliklar, masalan, zichlikning sakrashsimon
o'zgarishi bilan bo'ladigan fazaviy o'tishlar birinchi tur fazaviy o'tishlar deb
ataladi.
Birinchi tur fazaviy o'tishlar uchun modda xossalarining_ sakrash simon _,
ya'ni juda qisqa temperaturalar intervalida o'zgarishi xarakterlidir.
Binobarin. aniq o'tish temperaturasi yoki o'tish nuqtasi haqida.masalan.
qaynash nuqtasi. erish nuqtasi va hokazo haqida gapirish mumkin. Fazaviy
o'tishlar temperaturalari tashqi parametr -p bosimga bog'liq berilgan
temperaturada o'tish sodir bo'ladi. Fazaviy muvozanat chizig'i bizga ma'lum
bo'lgan Klapeyron - Klauzius tenglamasi bilan ifodalanadi:

Bu yerda. L- o'tish molyar issiqligi V, va V2 har ikkala fazaning molyar
hajmlari. Birinchi tur fazaviy o'tishlarda yangi faza biroto'la butun hajmda
paydo bo'lmaydi.Dastlab yangi fazaning markazlari hosil bo'lib so'ngra ular
o'sib butun hajmga tarqaladi. Markazlarning hosil bo'lish protsessi bilan
suyuqlikning kondensatsiyasida duch kelgan edik. Kondensatsiya uchun
chang zarralari, ionlar va hokazo ko'rinishida kondensatsiya markazlari
bo`lishi zarur. Xuddi shuningdek suyuqlikning qotishi uchun kristallanish
markazlari bo'lishi zarur: Bunday markazlar bo'lmaganida bug' va suyuqlik
o'ta sovigan holatda bo'lishi mumkin. Masalan, 10°C temperaturada ham,
agar suv toza bo'lsa, uzoq muddat muzlamasligini kuzatish mumkin. Biroq
shunday fazaviy o'tishlar ham bo'ladiki, ularda aylanish butun hajmda kristall
panjaraning uzluksiz o'zgarishi ya'ni panjarada zarralarning o'zaro qayta
joylashishi natijasida darhol ro'y beradi. Bu ma'lum temperaturada panjara
simmetriyasining o'zgarishi, masalan. past simmetriyali panjaraning yuqori
simmetriyali panjaraga aylanishiga olib kelishi mumkin. Bu temperaturada
fazaviy o'tish ikkinchi tur fazaviy o'tish deb ataladi.
Ikkinchi tur fazaviy o'tish sodir bo'ladigan bu temperatura Kyuri nuqtasi deb
ataladi. Bu birinchi marta ferromagnetiklarda ikkinchi tur fazaviy o'tishlarini
kashf qilgan olim Per Kyuri sharaﬁga shunday deb atalgan.
Holat bunday uzluksiz o'zgarganida o'tish nuqtasida ikki turli fazaning
muvozanati bo'lmaydi, chunki o'tish butun hajmda birdaniga sodir bo'ladi.
Shuning uchun o'tish nuqtasida U ichki energiyaning sakrashi ham ro'y
bermaydi. Demak, bunday o'tishda o'tish yashirin issiqligining ajralishi ham .
ro'y bermaydi. Biroq o'tish nuqtasidan yuqori va past temperaturada modda
turli kristall modiﬁkatsiyali bo`lgani uchun ularning issiqlik sig 'imi turlicha
bo'ladi. Demak, fazaviy o'tish nuqtasida issiqlik sig'imi. ya'ni ichki
energiyadan vaqt bo'yicha olingan hosilasi sakrashsimon o'zgaradi. Garchi
o'tish nuqtasida hajmning o'zi o'zgarmasa-da, hajmiy kengayish koeﬃtsienti
sakrash bilan o'zgaradi. Shunday ikkinchi tur fazaviy o'tishlar ham borki,
ularda holatning uzluksiz o'zgarishi kristall strukturasining o'zgarishini
bildirmaydi, biroq bu o'tishlarda holat birdaniga butun hajmida o'zgaradi.
Bunday tur o'tishlarning eng mashhuri moddalarning ferromagnit holatdan
ferromagnit bo'lmagan holatga o'tishidir, bunday o'tish Kyuri nuqtasi deb
atalgan temperaturada sodir bo'ladi: ba'zi metallaring normal holatda o'ta
o'tkazuvchan elektr qarshiligi yo'qoladi. Ikkala holda ham o'tish uzluksiz va
birdaniga butun hajmda o`zgaradi. Suyuq geliyning Ne I holatdan Ne II
holatga o'tishi ham ikkinchi tur o'tishga misol bo'ladi. Bu barcha hollarda
o'tish nuqtasida issiqlik sig`imining sakrashi kuzatiladi. Shu munosabat
bilan ikkinchi tur fazaviy o'tish temperaturasi ikkinchi nomga ega bo'lib, unga
Kyuri nuqta deb ataladi. Fazaviy o'tishlarning qanday bo'lishini endi
batafsilroq ko'raylik. Fazaviy aylanishlarda asosiy rolni ﬁzikaviy kattaliklarning
ﬂuktuatsiyalari o'ynaydi. Biz ﬂuktuatsiyalar bilan suyuqliklardagi muallaq
qattiq zarralarning Broun harakati to'g'risida gapirganimizda duch kelgan
edik.

Faza (yun. phasis — paydo bo
ʻ
lish) — 1) biror jarayon (ijtimoiy, geologik va
boshqalar)ning taraqqiyot yo
ʻ
lidagi davr; 2) ﬁzikaning tebranishlar nazariyasi
— muayyan vaqtning har bir momentida tebranish jarayoni holatini
ifodalaydigan kattalik. Davr ulushlarida, burchak yoki yey birliklarida
o
ʻ
lchanadi. Garmonik tebranish harakatining tenglamasi jc=Asin (wt+ f) da
cot+f tebranishning to
ʻ
liq (o
ʻ
zgaruvchan), f — boshlang
ʻ
ich vaqt nolga teng
bo
ʻ
lgandagi (o
ʻ
zgarmas) F.sidir; 3) termodinamikada — tizimning boshqa
qismlari bilan aniq chegara orqali ajralib turgan, bir jinsli va xossalari
bir-biridan farq qiladigan hamda mexanik usul orqali ajratib olinishi mumkin
bo
ʻ
lgan har bir qismi. Suv muz suv bug
ʻ
i (gaz) bir komponentli tizim bo
ʻ
lib, u
uchta F.dan tashkil topgan. Agar berk idishdagi suvga maʼlum miqdorda
simob, muz va temir parchalari solinsa, vaqt o
ʻ
tishi bilan muvozanat xrlati
yuzaga keladi va 2 qattiq faza — muz va temir hamda 2 suyuk, faza — suv va
simob va, nihoyat, bitta gazdan iborat 5 fazali tizim hosil bo
ʻ
ladi. Har qanday
tizim bir qancha qattiq F.dan, bir qancha suyuq F.dan va bittadan
oshmaydigan gazsimon F.dan tashkil topgan bo
ʻ
lishi mumkin. Modda har bir
F.da termodinamik muvozanat holatida bo
ʻ
ladi. Bu holat ﬁzik xossalari
bo
ʻ
yicha moddaning boshqa muvozanat holat (boshqa faza) laridan farq
kidali. Modda bir F.dan boshqa F.ga o
ʻ
tganda uning xossalari sifat jihatidan
o
ʻ
zgaradi (qarang Fazaviy o
ʻ
tish). Yuqori temperatura va bosimda modda
plazma holatiga o
ʻ
tadi. Turli kristall F.lari bir-biridan elektr o
ʻ
tkazuvchanligi,
elektr va magnit momentlari, o
ʻ
ta o
ʻ
tkazuvchanligi, kristall tuzilishi va boshqa
bilan farq qiladi. Turli suyuklik F.lari ham bir-biridan konsentratsiyasi, o
ʻ
ta
oquvchanligi, elektr xossalari va boshqa bilan farqlanadi; 4) elektrotexnika da
— ko
ʻ
p F.li, xususan, 3 F.li liniyadagi o
ʻ
tkazgichlardan biri.
Fazalar qoidasi. Faza, komponent va sistemaning erkinlik darajasi
Ko'p fazali geterogen sistemalardagi muvozanatlarni xarakterlash uchun
V.Gibbs 1873-1878-yillarda termodinamikaning I va II qonunlariga asoslanib,
fazalar qoidasini taklif qildi.
Sistemaning boshqa qismlaridan chegara sirtlar bilan ajraladigan va
termodinamik xossalari bilan farq qiladigan qismi faza deb ataladi.
Faza geterogen sistemaning bir moddadan yoki bir necha moddalar
aralashmasidan iborat gomogen qismdir.
Har bir sistema bir yoki bir necha moddadan iborat bolib, bu moddalar
sistemaning tarkibiy qismlari deyiladi. Sistemaning tarkibiy qismlari kimyoviy
jihatdan bir jinsli moddalar bolib, uzoq vaqt davomida alohida tura oladi.
Sistemaning mustaqil tarkibiy qismlari komponentlar deb ataladi.
Komponentlar oddiy va murakkab moddalar bolishi mumkin. Masalan: tuz va
suv tarkibiy qism. Tuzning suvdagi eritmasi ikki komponentli sistema.
Sistemada har qaysi fazaning kimyoviy tarkibini xarakterlash uchun yetarli
bolgan modda xillarining eng kichik soni sistemaning mustaqil tarkibiy
qismlari yoki komponent soni deb ataladi.
Kimyoviy sistemadagi komponentlar sonini topish uchun sistemadagi
tarkibiy qismlar sonidan shu sharoitda borayotgan kimyoviy reaksiyalar
sonini ayirib tashlash kerak.
Malum bir sistemaning termodinamik holatini tola xarakterlash uchun
yetarli bolgan mustaqil ozgaruvchilar soni sistemaning erkinlik darajasi
deyiladi. Malum chegarada ixtiyoriy ozgartirish mumkin bolgan parametrlar
soni sistemaning erkinlik darajasi sonidir.

Fazalar qoidasi
K komponentdan iborat sistemadagi fazalar soni Ф bilan sistemaning
erkinlik darajasi F yigindisi sistemaning komponentlar soni - K plyus ikkiga
teng, ya’ni
Ф + F = K + 2
F - sistemaning erkinlik darajasi
F = K - Ф + 2
Demak, murakkab sistemalarda erkinlik darajasini topish uchun
komponentlar sonidan fazalar sonini ayirib, qoldiqqa ikkini qoshish kerak.
Bosim kam tasir etadigan kondensatlangan yani qattiq va suyuq fazalardan
iborat sistemalar uchun fazalar qoldigi: F =K Ф + 1.
Muvozanatdagi sistemalar, komponentlar soniga qarab bir komponentli, ikki
komponentli va hokazolarga bo’linadi.
Bir komponentli sistemaga misol - suv. Bu sistema uch fazali: muz, suv, bug’.
Fazalarning bir-biriga bu kabi aylanishida harorat va bosim orasidagi
bog'lanish KLAUZIUS KLAPEYRON tenglamasi bilan ifodalanadi.
Bu yerda: Q - bir fazaning ikkinchi fazaga aylanish issiqligi,
V2 - yuqoriroq haroratda barqaror bolgan fazaning hajmi,
V1 - pastroq haroratda barqaror bolgan fazaning hajmi,
T - bu ikki fazaning muvozanat harorati.
Suyuq holatdagi metallarning bir jinsli aralashmasi yoki bu aralashmaning
qotishidan hosil bolgan mahsulot qotishma deyiladi.
Muayyan metallardan tayyorllangan barcha qotishmalar ichida eng past
haroratda qotadigan qotishma evtektika deb ataladi.
Endi ikki modda ozaro qattiq eritma hosil qiladigan yani suyuq holatda
ham qattiq holatda ham bir-biriga cheksiz eriydigan hollarni korib chiqamiz.
Ikki modda ozaro qattiq eritma hosil qilishi uchun bir moddaning oddiy
zarrachalari (molekula, atom yoki ionlari) ozining kristallik panjarasida
ikkinchi modda zarrachalari bilan orin almasha olishi yoki ikkinchi modda
kristallik panjarasidagi bosh orinlarga kirib olishi kerak, ular aralash kristallar
hosil qiladi. Bunday sistemalarda bir modda zarrachalari ikkinchi modda
zarrachalarining ornini almashtirganligi sababli, qattiq faza gomogen
sistemani tashkil etadi.
Barcha qattiq eritmalar ikkiga bolinadi:
1) joylashish (singish) bilan;
2) o'rin olish bilan.
Singish bilan hosil bo'ladigan qattiq eritmalar vujudga kelganda, eruvchi
metallning atomlari erituvchi metallning kristall panjarasida panjara
tugunlararo bo'shliqqa joylashadi.
O'rin olish bilan hosil bo'ladigan qattiq eritmalar vujudga kelishida eruvchi
metall atomlari bilan erituvchi metall atomlari kristall panjara tugunlarida
bir-birining o'rnini almashtiradi. Buning natijasida metallarning kristall
panjarasida katta o'zgarish sodir bo'lmasligi uchun ikkala metall atomlarining
kattaliklari bir-biriga yaqin bo'lishi kerak.
Agar radiuslar orasidagi ayirma 12-15% dan ortiq bo'lsa, bunday metallar
bir-birida malum generagacha eriydi.

Xulosa
Qattiq eritmalar hosil bo'ladigan ikki komponentli sistemalarning
suyuqlanish diagrammasi yuqorida ko'rib o'tilgan diagrammadan shunisi
bilan farq qiladiki, qattiq eritma hosil bo'ladigan konsentratsiyalar intervalida
suyuq fazaning qotish va qattiq fazaning suyuqlanishi boshqa-boshqa
haroratlarda sodir bo'ladi. Suyuqlanish egri chiziqlari diagrammada pastroq
joylashadi, qotish egri chiziqlari suyuqlanish egri chizig'i ustida yotadi. Pastki
chiziq solidus chizig'i deb, ustki chiziq esa likvidus chizig'i deb ataladi.
Likvidus chizig'i suyuq aralashmadan kristallar ajralib chiqadigan
haroratlarni ko'rsatadi. Solidus chizig'i qattiq qotishmalar suyuqlana
boshlaydigan haroratlarni ko'rsatadi.
Likvidus va solidus chiziqlari toza metallarning suyuqlanish haroratlarida
bir-biri bilan birlashadi. Shuning uchun qattiq eritmalar hosil bo'ladigan
sistemalarning holat diagrammalari linza shakliga o'xshaydi.
Qattiq eritmalar faqat metallar orasida emas, balki ikki tuz, ikki oksid,
(masalan: Al2O3 va Cr2O3) metall bilan metallmas orasida ham hosil bo'ladi.
Metallar orasida hosil bo'ladigan qattiq eritmalar katta nazariy va amaliy
ahamiyatga ega. Metallar o’zaro qotishmalar hosil qilganda, metallik
bog'lanish bilan bir qatorda ma’lum darajada kovalent bog’lanish ham yuzaga
chiqadi.
Asosiy adabiyotlar
1. Physics for Scientists and Engineers. Sixth edition. Paul A. Tipler. Gene
Mosca 2008.
2. Fundamentals of Physics Hallidyy & Resnics 10 th edition. Jearl walker.
Cleveland State University.
3. Physics for Scientists and Engineers Raymond A.Serway-Emeritus, James
Madison University John W. Jemett-California State Polytechnic University,
Pomona
Thomson BrooksG`Cole 2004, 6th Edition.
4. Physics principles with applications Douglas C. Giancoldi. 2014
5. Kikoin A.K., Kikoin I.K. Umumiy ﬁzika kursi. Molekulyar ﬁzika, O’kituvchi,
Toshkent-2004
6. Karabayeva M.A. Molelulyar ﬁzika. Toshkent. Universitet-2014. 298 bet
Qo’shimcha adabiyotlar
7. Kikoin A.K., Kikoin I.K. Umumiy ﬁzika kursi. Molekulyar ﬁzika. O’qituvchi,
Toshkent-1978, 507 bet.
8. Sivuxin D.V. Umumiy ﬁzika kursi. Termodinamika va molekulyar ﬁzika.
O’qituvchi. Toshkent-1984, 526 bet.
9. Reyf F. Statisticheskaya ﬁzika. M., Nauka 1977, 351 bet. Axmadjonov O.
Mexanika va molekulyar ﬁzika. O’qituvchi. T-1985, 287 bet.
10. Kittel CH. Elementarnaya statisticheskaya ﬁzika. IL 1980.
11. Matveev A.N. Molekulyarnaya ﬁzika M., Vo`sshaya shkola, 1987, 360 str.
12. Telesnin R.V. Molekulyarnaya ﬁzika. M., Vo`sshaya shkola, 1965, 298 str.
13. Abdullaev R.M., Xamidjonov I, Karabaeva M.A. «Molekulyar ﬁzika»,
Universitet, T- 2003, 121 bet

Zoho Show
Загрузите Zoho Show из Play Store
https://zoho.to
/cy7
для создания привлекательных презентаций
ﬁzika 16 mavzu.pdf
(Этот файл PDF сгенерирован в Zoho Show)

Yüklə 121,65 Kb.

Dostları ilə paylaş: