Ma`ruza №7
7-Mavzu: “Qattiq jism sirtining suyuqlik bilan ho`llanilishi”
Dars maqsadi:
Ta`lim beruvchi: talabalarni qattiq jism sirtining suyuqlik bilan ho`llanishini, gidrofob
va gidrofil sirtlar xususiyatlarini tushuntirish.
Rivojlantiruvchi: talabalarning qattiq jism sirtining suyuqlik bilan ho`llanishi
tushuntirgan holda ho`llanish turli texnologik jarayonlarda, xususan ruda va ko`mirlarni
boyitishda va boshqalarda katta rol o`ynashi haqidagi tasavvurlarni kengaytirish, ularning bilim
olish, ko`z bilan ko`riladigan ma`lumotlar ichidan asosiysini tanlab olish qobiliyatlarini
rivojlantirishni davom ettirish.
Tarbiyalovchi: diqqatli bo`lish, kuzatuvchanlik, estetik hissiyot va ro`zg`or asboblari va
texnika bilan ishlash qobiliyatini tarbiyalashni davom ettirish.
Ko`rgazmali vosita: kompyuter, ekran, proektor.
Texnologiya: o`quv texnika vositalaridan foydalanib ma`ruza o`qish (kompyuter
texnologiyasi)
Dars bo`limlari:
I. Tashkiliy qism
II. Asosiy qism
III. Yakiniy qism
Dars jarayonining mazmuni:
Reja.
I. Tashkiliy qism
Auditoriyani darsga tayyorlash (5+5 min)
II. Asosiy qism (60 min)
1. Qattiq jism sirtining suyuqlik bilan ho`llanishi.
2. Ho`llanishning animatsiyasini ko`rsatish.
3. Ho`llanishning miqdoriy ifodasi
4. Kogeziya va adgeziya
5. Kogeziya va adgeziya animatsiyasini ko`rsatish.
6. Ho`llanish issiqligi
III. Yakuniy qism (10 min)
Uyga vazifa berish. Takrorlash uchun savollar.
I. Tashkiliy qism
Auditoriyani darsga tayyorlash.
II. Asosiy qism
1. Qattiq jism sirtining suyuqlik bilan ho`llanishi.
Suyuqlik va qattiq jism chegarasida bo`ladigan hodisalarni, jumladan, qattiq jism
sirtining suyuqlik bilan ho`llanishini tekshirishda ikki kuchni: suyuqlik molekulalarining o`zaro
va suyuqlik molekulalari bilan qattiq jism molekulalari orasidagi tortishish kuchlarini hisobga
olish kerak bo`ladi.
1. Agar suyuqlik molekulalarining o`zaro tortishish kuchi suyuqlik molekulalari bilan
qattiq jism molekulalari orasidagi tortishish kuchidan kam bo`lsa, suyuqlik qattiq jismni
ho`llaydi.
1 – rasm. Vertikal qattiq jismni ho`llayotgan suyuqlik va bunday suyuqlikning gorizontal qattiq
jism sirtiga tushurilgan tomchisi.
Suyuqlik sirtiga o`tkazilgan urinma bilan qattiq jism sirtiga o`tkazilgan urinma orasidagi
burchak chet burchak (yoki ho`llanish burchagi) deb ataladi va θ harfi bilan ifodalanadi. Agar
suyuqlik qattiq jismni ho`llasa θ≤π/2 bo`ladi. Agar θ=0 bo`lsa, suyuqlik qattiq jismni to`la
ho`llagan bo`ladi. 1-rasmda vertical qattiq jismni ho`llayotgan suyuqlik va suyuqlikning
gorizontal qattiq jism sirtiga tushirilgan tomchisi tasvirlangan.
2. Agar suyuqlik molekulalarining o`zaro tortilish kuchi suyuqlik molekulalari bilan
qattiq jism molekulalari orasidagi tortilish kuchidan ortiq bo`lsa, suyuqlik qattiq jismni
ho`llamaydi (2-rasm).
2-rasm. Qattiq jismni ho`llamaydigan suyuqlik
Qattiq jismni ho`llamaydigan suyuqlik tomchisi qattiq jism sirtida ellipsoid shaklini oladi.
Bu holda chet burchak o`tmas (ya`ni θ>π/2) ekanligi 2-rasmda aniq ko`rsatilgan.
Agar chet burchak 180
o
ga teng (ya`ni θ=π) bo`lsa, suyuqlik qattiq jismni sira ham
ho`llamaydi. Lekin amalda bunday moddalar uchramaydi, juda o`z bo`lsa ham suyuqlik qattiq
jismni ho`llaydi. Shuni ham aytib o`tish kerakki, har bir suyuqlik ba`zi qattiq jismlarni ho`llaydi,
ba`zilarini ho`llamaydi. Masalan, suv toza shisha sirtini ho`llaydi, ammo paraffin sirtini
ho`llamaydi; simob shisha sirtini ho`llamaydi, lekin toza temir sirtini ho`llaydi. Suv bilan
ho`llanadigan qattiq jism sirti gidrofil sirt deb ataladi, ho`llanmaydigan sirt gidrofob yoki olefil
sirtlar deyiladi. paraffin, talk, grafit, oltingugurt sirtlari shular jumlasiga kiradi.
Sirtlarni sun`iy ravishda biror suyuqlik bilan ho`llanadiganyoki ho`llanmaydigan qilish
mumkin. Masalan, biror qattiq uglevodorodning sirtiga sirt-faol modda surkab, uni suv bilan
ho`llanadigan holatga keltirish mumkin.
Ho`llanish turli texnologik harayonlarda chunonchi, ruda va ko`mirlarni boyitishda katta
rol o`ynaydi. Suvda ―kambag`al ruda‖ suspenziyasi tayyorlab, unda maxsus sirt-faol modda
qo`shilganida, qimmanbaho rudaning sirti gidrofoblanadi, bo`sh jins, ya`ni kvarts, silikatlar,
ohaktoshlar ho`llanib, suv tagiga cho`kadi. Suspenziya orqali havo oqimi o`tkazilganida sirti
gidrofoblangan ruda zarrachalari ko`pik holida suyuqlikning yuziga chiqadi. Bu jarayon
rudaning flotatsiyasi (boyitilishi) deb ataladi. Keyingi vaqtlarda flotatsiya sanoatning boshqa
sohalarida ham qo`llaniladigan bo`ldi.
2. Ho`llanishning animatsiyasini ko`rsatish.
3. Ho`llanishning miqdoriy ifodasi
Agar qattiq jism ustiga bir tomchi ho`llovchi suyuqlik tushirsak, qattiq jism sirt
energiyasi o`z qiymatini kamaytirishga intilib, suyuqlik tomchisini yoyiltirib yuboradi (3-rasm).
3-rasm. Chet burchak bilan σ
3,1
, σ
3,2
va σ
2,1
orasidagi bog`lanish. 1-havo, 2-suyuqlik, 3-qattiq
jism.
Qattiq jismning gaz (havo) bilan chegarasidagi surt tarangligini σ
3,1
orqali ifodalaylik.
Qattiq jism bilan suyuqlik chegarasidagi fazalararo sirt energiya σ
1,2
, suyuqlik tomchisini siqish
yo`li bilan o`zining qiymatini kamaytirishga intiladi. Tomchi ichidagi molekulalararo kuchlar
ham suyuqlik tomchisining yoyilib ketishiga qarshilik ko`rsatadi. Bu kuch rasmda σ
2,1
bilan
ko`rsatilgan. Bu 3 ta o`rtasida muvozanat qaror topishining sharti Yung tomonidan chiqarilgan
quyidagi tenglama bilan ifodalanadi:
cos
1
,
2
3
,
2
1
,
3
Bu tenglamadan foydalanib, ho`llanishning miqdoriy xarakteristikasi chet burchak
kosinusi ekanligini aniqlaymiz:
1
,
2
3
,
2
1
,
3
cos
Ushbu tenglamadan ko`ramizki, cosθ qanchalik katta bo`lsa, ho`llanish shunchalik kuchli
bo`ladi, agar θ o`tkir burchak bo`lsa, cosθ>0; bu holda qattiq jism ayni suyuqlik bilan yaxshi
ho`llanadi; bunday sirt liofil sirt hisoblanadi. Aksincha, cosθ<0 bo`lsa, bu sirt yomon ho`llanadi
va u liofob sirt deyiladi.
4. Kogeziya va adgeziya
Ayni fazadagi modda zarrachalari (atom va molekula) orasidagi o`zaro tortishish
kuchlarining namoyon bo`lishi kogeziya deb ataladi. Kogeziya moddaning uzilishiga bo`lgan
qarshiligini, ichki bosimi va hokazo xossalarini xarakterlaydi. Kogeziyani yengish uchun
sarflanadigan energiya modda ko`ndalang kesimi yuzining 1 sm
2
ga to`g`ri keladigan ish miqdori
bilan ifodalanadi. Agar kesim yuzi 1 sm
2
bo`lgan jism uzilsa, 2 sm
2
, yangi sirt hosil bo`ladi. Shu
sababli kogeziyani yengish uchun bajarilgan ish:
A
k
=2σ
formula bilan ifodalanadi (bu yerda σ sinaladigan jismning havo bilan chegarasida sirt
tarangligi). Endi adgeziyani qarab chiqamiz. Turli fazalardagi moddalar zarrachalari orasida
o`zaro ta`sir kuchlarining namoyon bo`lishi adgeziya deb ataladi. Bir moddaning sirti boshqa
modda sirtiga tekkanda va bir-biriga tortilganida adgeziya hodisasi sodir bo`ladi. Demak,
adgeziyada bajarilgan ishni fazalararo sirt qavatni bir-biridan ajratish uchun zaruriy energiya deb
qarash mumkin. Bu holda 2 ta faza mavjud bo`lgani uchun fazalararo yangi sirt hosil bo`ladi.
Natijada sistemaning dastlabki erkin energiyasi adgeziyada bajarilgan ish qiymati qadar
kamayadi. Shunga ko`ra Dyupre adgeziyada bajarilgan ish uchun quyidagi tenglamani taklif
qildi:
A
a
=σ
2,1
+σ
3,1
-σ
2,3
Bu yerda: A
a
– adgeziyada bajarilgan ish; σ
2,1
– birinchi faza bilan havo chegarasidagi sirt
taranglik; σ
3,1
– ikkinchi faza bilan havo orasidagi sirt taranglik, σ
2,3
– birinchi va ikkinchi
fazalararo sirt taranglik.
A
a
ni suyuqlikning sirt tarangligi σ
2,1
va ho`llanish birchagining kosinusidan hisoblab
chiqarish mumkin.
Aa= σ
2,1
(1+cosθ)
Adgeziya qancha kuchli namouon bo`lsa, cosθ shuncha katta qiymatga ega bo`ladi.
Adgeziya hodisasi fazalararo sirt taranglikning o`z – o`zicha kamayishi natijasida kelib
chiqadi. Binobarin, adgeziya termodinamik jihatdan o`z-o`zicha sodir bo`la oladigan jarayonlar
jumlasiga kiradi. Adgezion o`zaro ta`sirning kattaligi Van-der-Vaals kuchlari qiymatlaridan
tortib, to sof kimyoviy bog`lanish energiyalariga qadar bo`lishi mumkin.
Endi yana kogeziyaga qaytib, shuni aytish kerak-ki, uni suyuqlikning qaynash
temperaturasi va bug`ga aylanish issiqliklari qiymati bilan xarakterlash mumkin.
Biror adsorbent suyuqlikka tushirilganida ho`llanish issiqligi ajralib chiqadi. Uning
qiymati:
Q=S
sol
(E
1
-E
2
) bilan ifodalanadi.
Bu erda S
sol
adsorbentning solishtirma sirti; E
1
– adsorbentning adsorbent-havo
chegarasidagi to`liq sirt energiyasi; E
2
– adsorbentning adsorbent-suyuqlik chegarasidagi to`liq
sirt energiyasi.
0> Dostları ilə paylaş: |