Reja: 1.Tog‘ jinsida issiqlik tо‘planishi va tarqalishi.
2.Tog‘ jinslarining issiqlik sig‘imi.
3.Tog‘ jinsinig xarorat va issiqlik о‘tkazuvchanligi.
Xar doim tog‘ jinsi issiqlikni о‘ziga olishi bilan atom va molekulalarning kneyetik energiyasi oshadi natijada tog‘ jinsining xarorati о‘zgaradi. Molekula va ionlarning tebranish amplitudasi oshishi bilan xarorat kо‘tariladi. Bunda issiqlik miqdori dQ orasidagi tо‘g‘ri proporsionallikdan tog‘ jinsining ichki energiyasi va temperaturasi ortishi kuzatiladi.
dQ=Cdt Bunda: C-proporsionallik koyeffitsiyenti ya’ni tog‘ jinsining xaroratini 10 C ga о‘zgartirish uchun kerak bо‘ladigan issiqlik miqdori tog‘ jinsiga issiqlik sig‘imi deyiladi, J/K. Ma’lumki elektronlarning о‘zaro tо‘qnashuvida kinetik energiyalarini almashish yoʻli bilan bir jinsli qattiq tog‘ jinslarida issiqlik uzatish (issiqlik о‘tkazuvchanlik) rо‘y beradi. Bunda kristal panjaradagi elementar zarralar biri boshqasiga tebranishni uzatadi. Birinchi turdagi issiqlik о‘tkazuvchanlik elektronlar orqali Yuzaga kelgani uchun bunday issiqlik uzatishni elektronli issiqlik uzatish deyish mumkin. Bundan ma’lumki elektr tokini yaxshi о‘tkazadigan jismlar (metall va yarim о‘tkazgichlar va xokoza) issiqlikni ham yaxshi о‘tkazadi.
Ikkinchi turdagi issiqlik о‘tkazuvchanlik ham kristal panjaralardagi elementar zarralarning elastik tebranishidan yuzaga keladi. Faqatgina bunda elektronlar emas fononlar (yelektromagnit maydonidagi fotonlarga о‘xshash elementar zarra) tebranadi.
Fanon bu kvant nazariyasiga asosan kvant maydonida kristal panjarlarda tebranuvchi elementar zarra.
Tog‘ jinsi tarkibidagi fononlar soni doimiy bо‘lmaydi ularning soni issiqlik haroratining jadalligiga qarab о‘zgarib turadi. 3000 C haroratda tog‘ jinsining 1sm3 о‘rtacha 1020 ta fanon bо‘ladi. Fononlarning issiqlik uzatish jarayoni gazlarning harakat qonuni kabi zichligi Yuqori bо‘lgan muhitdan zichligi past bо‘lgan muhitga harakatlanadi. YA’ni tog‘ jinsining harorati Yuqori bо‘lgan qismida fononlar kо‘p bо‘ladi unda fononlar zichligi ham Yuqori , natijada harorati nisbatan past bо‘lgan qismiga harakatlanib о‘zi bilan issiqlik olib о‘tadi.
Ikkinchi turdagi issiqlik о‘tkazuvchanlikni fononlar orqali Yuzaga kelgani uchun bunday issiqlik uzatishni fononli issiqlik uzatish deyish mumkin. Fonon ham foton kabi energiyaga ega bо‘lib quyidagicha ifodalanadi.
YE=f·h Bunda: h - Plank doimiysi, h=6,64·10-34 J·s. f - fononning tebranish chastotasi, 1/s.
1900-yilda nemis fizigi M. Plank atomlar elektromagnit energiya’ni alohida parsiol kvantlar shaklida nurlantirish haqidagi gepotezani ilgari surdi.
Tog‘ jinslarining fizik xossalari turlicha bо‘lganligi sababli bir xil miqdordagi Q issiqlik berilganda ularvfpsh harorati о‘zgarishi turlicha bо‘ladi. Tog‘ jinsining issiqlik sig‘imining miqdorini quyidagicha hisoblaymiz.
C=c·m Bunda: m - tog‘ jinsining massasi, kg.
c - solishtirma issiqlik sig‘imi, J/(kg·K). Solishtirma issiqlik sig‘imi bu 1kg tog‘ jinsining xaroratini 10 C ga oshirish uchun kerak bо‘ladigan issiqlik miqdori
c= dQ/(m·dt) Tog‘ jinslari va minerallarda solishtirma issiqlik sig‘imi 0,2 kJ/(kg·K) dan 4 kJ/(kg·K) gacha о‘zgaradi.
Minerallarning zichligi kamayib borishi bilan ularning solishtirma issiqlik sig‘imi ortib borishi kuzatiladi. Bunda ularning hajmiy issiqlik sig‘imi 1,5·106 J/(m3·K) dan 3·106 J/(m3·K) gacha о‘zgaradi.
Tog‘ jinslarining solishtirma issiqlik sig‘imi tog‘ jinsi tarkibidagi minerallarga bog‘liq bо‘lib quyidagi formula bilan hisoblanadi.
Bunda: ci- har bir mineralning solishtirma issiqlik sig‘imi, J/(kg·K).
mi - mineral massasini tog‘ jinsi massasidan hissasi (ulishi).
Ruda tarkibli tog‘ jinsi solishtirma issiqlik sig‘imi rudasiz tog‘ jinslarining solishtirma issiqlik sig‘imiga nisbatan past kо‘rsatkichda bо‘ladi.
Tog‘ jinslarining solishtirma issiqlik sig‘imi uning tuzilish holatiga (amorf yoki kristal) bog‘liq bо‘lmay, uning mineral tarkibiga va sezilarli darajadagi havo miqdorini yuzaga keltiruvchi g‘ovakdorligiga bog‘liq.
5-rasm. Tog‘ jinsining solishirma issiqlik sg‘imi va zichligi orasidagi munosabat.
Tog‘ jinslari va minerallar issiqlikni yomon о‘tkazuvchilar hisoblanadi (0,1 Vt/(m·K) dan 7 Vt/(m·K) gacha). Bir qancha minerallar masalan sfolerit Yuqori issiqlik о‘tkazuvchanlik (30 Vt/(m·K) dan 40 Vt/(m·K) gacha) xususiyatiga ega. Olmosda katta miqdordagi issiqlik о‘tkazuvchanlik mavjud bо‘lib 200 Vt/(m·K) ga teng. Olmosning yuqori issiqlik о‘tkazuvchanlik xususiyatiga ega ekanligiga sabab, uning kristal panjaralarida nuqsonlar (defektlar) miqdori katta emasligi va fononlarning erkin yugurish yoʻli katta uzunlikga ega ekanligi.
dt vaqt mobaynida elementar ∆S Yuza orqali T1 haroratli bir tekislikdan T2 haroratli boshqa tekislikga kо‘chuvchi issiqlik miqdori quyidagicha.
dQ=λ(∆T/∆x)∆S·dt Bunda: λ – berilgan moddadagi issiqlik о‘tkazuvchanlik kо‘rsatkichi,
Vt/(m·K). ∆T/∆x – x о‘qi bо‘yicha harorat uzatish gradiyenti.
6-rasm. Elementer parallelepiped shaklidagi tog‘ jinsi namunasida issiqlik oqimining о‘tishi.
Chiziqli va hajmiy issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti issiqlik fizikasining muxum parametrlaridan hisoblanadi va mexaniqada issiqlik energiyasini boshqa turdagi energiyalarga aylantirish uchun xizmat qiladi.
Chiziqli issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti α minerallarning zichligi va kristal panjaralaridagi energiya ortishi bilan kamayadi. Minerallarda chiziqli issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti miqdorining о‘zgarish chegarasi 10-6 K-1 dan 10-4 K-1 gacha о‘zgaradi. Tog‘ jinslarida esa chiziqli issiqlik tarqalish koyeffitsiyentining о‘zgarishi diapazoni juda kichik 10-6 K-1 dan 10-5 K-1 gachaqiymatni tashkil etadi.
Chiziqli issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti yuqori bо‘lgan minerallar oltingugurt (8·10-5 K-1), osh tuzi (4·10-5 K-1) va kvars (1,3·10-5 K-1) hisoblanadi.
Hajmiy issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti γt kо‘p mineralli tog‘ jinslarida namoyon bо‘ladi. Hajmiy issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti miqdori har bir minerallar issiqlik tarqalish koyeffitsiyenti kо‘rsatkichlari orqali aniqlanadi. Bundan tashqari barcha tomonlama siqlish moduliga ham bog‘liq holda aniqlanadi.
