|
208
§ 6.7. Harorat - issiqlik harakatining o’rtacha kinetik energiyasidir.
Agar biz noaniq yangi ifodaga duch kelsak, dunyodagi n tahliliy
o‟lchovlarni bilishimiz kerak. Shunday qilib, tabiat qonuniga ko‟ra qurilma
energiyasi fundamental va universal konstantani tashkil qiladi. Biz hali bu
konstanta qiymatini izohlamadik, lekin qurilmani bilish momenti davomida biz
bunga erishamiz. Agar zichlik etarlicha kamaytirilsa (ideal gaz) molekulalar bir-
biriga qarab tez-tez harakat qilmaydi. Ammo shubhasiz, hammasi idish
devorlarini shikastlaydi va devorning doimiy shikastlanishi bosim tushunchasini
aniqlashga imkon beradi. Faraz qilaylik, m massali gaz molekulalari uzunligi L
bo‟lgan kub shakldagi idishda uning bir qirrasida
tezlik bilan harakatlanadi
(6.8a-rasm).
6
.8-rasm: (sxema). L uzunlikli kub shaklli idishdagi gaz bosimi. (a) molekulalar
tezlik bilan idish qirralarida parallel harakatlanadi. Harakatlanayotgan
molekulalar 2mv
x
b impuls bilan idish devoriga uriladi. (b) molekulalar v
tasodifiy tezlik bilan harakatlanadi. Agar molekulalarning keyingi to‟qnashuvi
yza tekisligiga parallel bo‟lsa, effektiv to‟qnashuv idish devoriga
impuls
bilan ta‟sirlashuvchi molekulalar x komponentlari qaytadan tiklanadi.
Idish devoriga ta‟sir qiluvchi har bir molekula ta‟sirlashuvchi impulsi
dan
ga o‟zgartiradi: bunda idish devoriga
impuls ta‟sir
etadi. Bu holat molekula har safar u tomondan bu tomonga
vaqt
209
sarflab harakat qiladi. Agar molekula shunday tezlikka ega bo‟lsa, devor
tomonga harakatlanuvchi impuls (
)(
/2L)N ga teng bo‟ladi. Ammo
fizika kursidan ma‟lumki, harakatlanuvchi kuchning qiymat ko‟rsatkichi idish
devoriga aniq impuls bilan ta‟sir qiladi.
Haqiqatdan ham har bir molekula o‟zining xususiy va individual
tezligiga ega bo‟ladi. Shunday qilib, bitta molekulaning kvadrat tezligi N
marta talab qilinmaydi, lekin ularning o‟rniga barcha molekulalarning yo`li
ularning ekvivalent qiymatlari N marta o‟rtacha kvadratik tezligi beriladi.
Devorga ta‟sir qiluvchi kuch bosim deb ataladi:
(6.21)
6.21-tenglama gaz molekulalar harakatini tashkil qilshini ko‟rsatadi. Bundan
bosim N va 1/V ga to‟g‟ri proporsional ekanligini ko‟rishimiz mumkin.
Skeptiklar shuni ko‟rsatadiki, “Bir daqiqa. Real gazlarda molekulalar x
yo‟nalishda harakatlanadi. Bu haqiqat” (6.8b-rasm). Har bir individual molekula
tezlik vektoriga ega. Idish devori x=L bo‟lganda
komponenta belgisi
o‟zgaradi, ammo x
y
va
o‟zgarmaydi. Bunda devorga qo‟yiladigan impuls,
yana
ga teng bo‟ladi. Bundan tashqari bu ikki devor orasiga sakrash
⁄
ga teng bo‟ladi, hattoki molekula bir devordan boshqasiga sakrashi va
natijada o‟zining y va z o‟qi bo‟yicha harakatlanishi mumkin. 6.21-tenglamaga
argumentni qayta kiritish orqali modifikatsiya talab qilinmaydigan umumiy
holatni aniqlaymiz.
Ideal gaz qonunini 6.21-tenglama bilan birlashtirsak quyidagi
tenglamaga ega bo‟lamiz:
(6.22)
Gaz molekulalari atrofda erkin uchib yuradi. Bunda (
) ning o‟rtacha
qiymati nolga teng bo‟ladi: ko‟plab molekulalar idishning chap va o‟ng
tomonida bir xil harakatda bo‟ladi, lekin kvadrat tezlik ham nolga teng bo‟lishi
mumkin. Chap va o‟ng tashuvchilarning
qiymati musbat bo‟ladi.
210
Dalillarga ko‟ra x yo‟nalishi bo‟yicha maxsus tushunchalar mavjud.
O‟rtacha qiymat
va
larga teng bo‟ladi. Sunday qilib, ularning
yig‟indisi individual holatdagiga qaraganda uch marta katta bo‟ladi. Ularning
umumiy tezlik vektori uzunligi
ga teng bo‟ladi. Bunga asosan
6.22-tenglamani quyidagi ko‟rinishga keltirish mumkin:
(6.23)
Endi biz 3.23-tenglamadagi kinetik energiya ifodasini
ekanligini inobatga
olsak, ideal gazning o‟rtacha kinetik energiyasi quyidagiga teng bo‟ladi:
(3.24)
Hattoki, aralashmali gaz molekulalari ham 3.24-tenglamaga bo‟ysunadi.
3.24-tenglamaga oid tahlillat Rudolf Gauss tomonidan 1857 yilda
o‟rganilgan: bu ideal gaz qonunining chuqur molekulyar qiymatini namoyon
qiladi. Bundan tashqari ideal gaz maxsus holatlarida 3.24-tenglama harorat
to‟g‟risida tushuncha beradi.
Atmosfera bosimi nima? Bu bosim shunday bosimki, u suv sathidan
taxminan 10 metr balandlikda bo‟ladi (siz bu sathni undan yuqori ko‟tara
olmaysiz). Atmosfera bosimini quyidagicha hisoblash mumkin:
(
) (
)
(3.25)
Bu yerda bosimning o‟lchov birligi SI tizimida Paskal hisoblanadi.
va
ekanligini inobatga olsak,
ideal gaz qonuni quyidagi ko‟rinishga keladi:
(
)
Havoning asosiy qismini azot molekulalari tashkil qiladi. Azot N ning
nisbiy atom massasi 14g, nisbiy molekulyar massasi N
2
28 g ga teng bo‟ladi.
Shunga ko‟ra bitta azot molekulasining massasi
ga teng bo‟ladi.
211
Shunday qilib, xona ichidagi havo molekulalari to‟xtovsiz tartibsiz
harakat qiladi. O‟rtacha kinetik energiya formulasi:
(6.26)
Bu bo‟limda ideal gaz qonuniyatlarini va boshqa ko‟plab faktlarni
tushuntiradigan absolyut haroratga proporsional bo‟lgan o‟rtacha kinetik
energiyali molekulalar harakatining tasodifiy gipotezasini qarab chiqdik.
Philip Nelson.
Biological Physics
.
Energy, Information, Life. 2008.Pp 78-80
Do'stlaringiz bilan baham: | 
