O‘lchash natijalarini ishlab chiqish

6 – laboratoriya ishi

Havoning issiqlik sig‘imlari nisbatini adiabatik kengayish jarayoni yordamida aniqlash

Ishning maqsadi: Ideal gaz qonunlarini o‘rganish va shu qonunlar yordamida havo uchun Puasson koeffitsientini aniqlash.
Kerakli asboblar: U simon suvli manometr, qo‘l nasosi va havo damlanadigan ma’lum hajmli shisha idish.


NAZARIY QISM
Tekshirilayotgan jismlar to‘plamiga jismlar sistemasi yoki soddagina sistema deb ataladi. Juda kichik o‘lchamlar va massalarga ega bo‘lgan jismlar sifatida qaraluvchi ko‘p sonli molekulalardan tuzilgan sistemalarga misol kilib, gazlarni olish mumkin. O‘zaro ta’sir kuchi hisobga olinmas darajada kichik bo‘lib, betartib harakatlanuvchi va molekulalarning o‘lchamlari ular orasidagi masofaga nisbatan juda kichik bulgan sistemaga ideal gaz deb ataladi. Gazning holati quyidagi parametrlar deb yuritiluvchi fizik kattaliklar bilan xarakterlanadi: harorat T, bosim r va gaz massasi egallagan hajmi V.
Tashqi muhit o‘zgarmas bo‘lganda, barcha holat parametrlari uzoq vaqt davomida o‘zgarmas qoladigan sistema holatiga muvozanat holati deyiladi.
Sistemaning bir holatdan ikkinchi holatga o‘tishiga jarayon deyiladi, ya’ni (p₁,V₁,T₁) dan (p₂,V₂,T₂) ga.
Agar sistemaga (gazga) tashqaridan issiqlik miqdori berilsa, yoki undan issiqlik miqdori olinsa, sistema bir holatdan ikkinchi holatga o‘tadi, ya’ni holati o‘zgaradi. Natijada uning ichki energiyasi ham o‘zgaradi. Ichki energiyaning o‘zgarishini energiyaning saqlanish qonunidan iborat bo‘lgan termodinamikaning birinchi qonuni izohlaydi.
Sistemaga berilgan issiqlik miqdori Q sistema ichki energiyasining o‘zgarishi U₂–U₁ ga va sistemaning tashqi kuchlar ustidan bajaradigan ishi A ga sarflanadi, ya’ni
QU₂–U₁A. (7.1)
Sistema bajargan ishini yoki sistema olgan issiklik mikdorini hisoblashda, odatda, tekshirilayotgan jarayon bir qator elementar jarayonlarga ajratiladi. Bu elementar jarayon uchun (7.1) tenglamani differensial ko‘rinishda quyidagicha yozish mumkin:
QdUA, (7.2)
bunda, Q – issiqlikning elementar miqdori, A – elementar ish va dU – sistema ichki energiyasining mana shu elementar jarayon davomidagi o‘zgarishi. Molekulalarning fazodagi vaziyati va konfiguratsiyasini aniqlovchi bir-biriga bog‘lanmagan koordinatalar soniga molekulaning erkinlik darajasi i deyiladi va u molekulaning necha atomli bo‘lishiga bog‘liq.
Masalan, moddiy nuktaning, shuningdek, bir atomli molekulaning harakati faqat ilgarilanma harakatdan iborat bo‘lib, fazodagi holati uchta koordinata (x,y,z) bilan aniqlanadi (7.1–rasm).
D emak, bir atomli molekulaning erkinlik darajasi i3 bo‘ladi. Ikki atomli molekulada esa, uning atomlari bir-biri bilan kimyoviy qattiq bog‘langan bulib (7.2–rasm), uning inersiya markazi S uchta koordinata bilan aniqlansa, atomlarni birlashtiruvchi o‘q esa, sistema o‘qlariga nisbatan  va  burchaklar orqali aniqlanadi.
D emak, ikki atomli molekulaning erkinlik darajasi i5 bo‘lib, uning uchtasi ilgarilanma, ikkitasi esa molekulaning aylanma harakatini xarakterlaydi. Agar ikki atomli molekulada harorat ortishi natijasida tebranma harakat vujudga kelsa, ya’ni molekula tarkibidagi ikkala atom orasidagi masofa vaqt o‘tishi bilan o‘zgarsa, bunday molekulaning fazodagi vaziyatini aniqlash uchun x, y, z, ,  larni bilish etarli emas.
Bunday holda istagan vaqt uchun ikki atom orasidagi masofa l ni ham bilish kerak. Demak, bu holda molekulaning erkinlik darajasi 6 ga teng bo‘ladi.
U ch va undan ortiq atomlardan tashqil topgan molekularning, shuningdek, ixtiyoriy ko‘rinishga ega bo‘lgan qattiq jismning fazodagi vaziyatini 6 ta kattalik orqali ifodalash mumkin. Ularning 3 tasi inersiya markazini, 2 tasi inersiya markazidan o‘tuvchi o‘qning sistema kooordinatalari bilan hosil qilgan burchaklari ,  ni ifodalasa, bittasi molekulaning yoki qattiq jismning shu o‘qqa nisbatan burilish burchagi  ni ifodalaydi (7.3–rasm). Molekulyar kinetik nazariyada bir atomli ideal gaz molekulasining kinetik energiyasi quyidagicha aniqlanadi: