Qattiq jismlarning mexanik xossalari. Moddalarning issiqlikdan kengayishi



Download 51.12 Kb.
Sana10.09.2017
Hajmi51.12 Kb.

Aim.uz

Qattiq jismlarning mexanik xossalari. Moddalarning issiqlikdan kengayishi

Reja:


  1. Qattiq jismlarning deformatsiyasi va ularning tuzilishi.

  2. Qattiq jismlarning issiqlikdan kengayishi.

  3. Masalalar yechish

O’quvchi bilishi kerak:

Qattiq jismlarning mexanik xossalari. Moddalarning issiqlikdan kengayishi. Qattiq jismning deformatsiyasi, deformatsiya va qattiq jismning tuzilishi, materialning mustahkamligi, moddaning plastikligi, moddaning mo’rtligi, issiqlikdan kengayish, chiziqli kengayish, suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi, suv zichligining temperaturaga bog’liqligi, suv muzlaganida kengayishi va uning oqibatlari.



Mavzuning maqsadi: O’quvchilarga Qattiq jismning deformatsiyasi. Qattiq jismlarning issiqlikdan kengayishi va ularning qo’llanishi haqida turshunchalar berish.

Mavzuning bayoni:



1. Mexanika bo`limida qattiq jism deformatsiyasiga to`xtalib o`tilgan edi. Shuni ta’kidlash lozimki jism na faqat tashqi kuch, balki qizitish va sovitish natijasida ham o`z shaklini, va demak ichki energiyasini o`zgartirishi mumkin.

Tashqi kuchlar ta’sirida, qizitilganda yoki sovitilganda jism hajmining va shaklining o`zgarishiga qattiq jismning deformatsiyasi deyiladi.

Deformatsiyalovchi sabab olingandan so`ng jism o`zining dastlabki holatini to`la tiklasa elastik deformatsiya, tiklamasa plastik deformatsiya deyiladi. Moddalar elastiklik va plastiklik xossalariga ega bo`ladi. Masalan po`lat, rezina, teri, mis, mum-plastik moddalardir. 

Deformatsiya va qattiq jismning tuzilishi. Deformatsiya natijasida kristall panjara tugunlarida joylashgan zarralarining bir birlariga nisbatan siljishlari ro`y beradi. Bu esa zarralar o`rtasida vujudga kelgan o`zaro ta’sir kuchlari muvozanatining buzilishiga olib keladi. Natijada zarralarni dastlabki o`rnilariga qaytarishga harakat qiluvchi ichki elastiklik kuchlari Fel­ vujudga keladi.

Har qanday deformatsiyani amalga oshirish uchun ish bajariladi yoki issiqlik miqdori beriladi. Deformatsiyalangan jism ichki energiyasining o`zgarishi tashqi kuchlar ta’sirida bajarilgan ish yoki berilgan issiqlik miqdoriga teng bo`ladi. Misol uchun elastik ravishda cho`zilgan yoki siqilgan sterjenning potentsial energiyasi qo`yidagicha o`zgaradi.



bu yerda A shu deformatsiyani amalga oshirgan tashqi kuchlar ishi. S-deformatsiyalanuvchi jismning ko`ndalang kesimi yuzasi, l-uzunligi, E-yung moduli.

Ko`rinib turibdiki elastik ravishda cho`zilgan sterjenning potentsial energiyasi deformatsiya kvadrati (Δl)2 ga to`g`ri proportsional.

Turli xil qurilmalarni loyihalashda materiallarning mustahkamligini hisobga olish kerak. Materiallarning mustahkamligi deb, u buzilmasdan chidashi mumkin bo`lgan yukka (og`irlikka) aytiladi. Mahkamlik chegarasi σm deb normal mexanik kuchlanishning yuk chidashi mumkin bo`lgan eng katta qiymatiga aytiladi;



Elastiklik chegarasi σe deb σ ning deformatsiya va unga qo`yilgan kuch orasidagi proportsionallik saqlanadigan chegaradagi qiymatiga,ya’ni Go`k qonuni bajariladigan chegaradagi qiymatiga aytiladi.

Endi cho`zilish diagrammasi deb nom olgan kuchlanganlik σ va nisbiy deformatsiya orasidagi bog’lanishni ko`raylik.

 Guk qonuni bajariladigan OA qismga elastik deformatsiya mos keladi, σe- elastiklik chegarasi. U materiallarning turiga bog’liq bo`lib po`lat uchun 58Pa, mis uchun esa 1,28 Pa ni tashkil etadi.ABCD qismga plastik deformatsiya mos keladi. AB qismda qattiq jismning oqishi vujudga keladi, ya’ni nisbiy deformatsiya mexanik kuchlanishga nisbatan tezroq o`sadi. VS qismda esa mexanik kuchlanish o`zgarmay qoladi, nisbiy deformatsiya esa ortadi. Oqish chegarasi –qismga mos keladi.D nuqta mahkamlik chegarasi ga mos keladi. Po`lat uchun u 7,85108Pa ga, mis uchun esa 2,45Pa ga teng.

  Moddaning plastikligi Juda ko`p moddalarning plastikligi ularning elastiklik chegarasidan juda katta bo`ladi. Bunday moddalarga qayishqoq moddalar deyiladi. Ular ham elastik, ham plastik deformatsiyaga ega bo`ladi. Bundaylarga mis, ruh, temir va boshqalar misol bo`ladi.

Mum,loy,plastilin kabi elastik deformatsiya sohasi mavjud bo`lmagan moddalarga esa plastiklar deyiladi.

Mahsulotning sinishga qarshilik qilish qobiliyati nafaqat moddaning sifatiga, balki mahsulotning shakliga va ko`rinishiga ham bog’liq bo`ladi. Masalan tayoqchani cho`zishdan ko`ra bir tomonlama siqish yordamida tezroq sindirish mumkin.

Moddaning murtligi. Uncha katta bo`lmagan deformatsiya natijasida bo`laklanib ketadigan jismga murt jism deyiladi. Misol uchun shisha, chinni idishlar murt hisoblanadi. Cho`yan, marmar, kahrabo judayam yuqori mo`rtlikka ega. Po`lat, mis, qo`rg`oshinlar esa murt bo`lmagan moddalar hisoblanadi. Murt moddalarning elastiklik va mustahkamlik chegarasi qariyib bir xil. Shuni ta’kidlab o`tish lozimki u yoki bu moddadan ma’lum maqsadda foydalanishda uning murtligiga e’tibor beriladi.

 Moddaning qattiqligi. Texnikada moddalarning qattiqligi ham muhim ahamiyatga ega bo`ladi. Ikkita material berilgan bo`lsa ularning qaysinisi ikkinchisining sirtida chizib iz qoldira olsa o`sha qattiq hisoblanadi. Metallarni arralash va kesish uchun ishlatiladigan moddalar, qayta ishlanadiganlariga nisbatan qattiqroq bo`lishi kerakligi shubhasiz.Hozirgi paytda bu maqsadlarda o`ta qattiq qotishmalardan foydalaniladi.Tabiiy moddalar ichida eng qattig`i olmosdir.



2. Qizitilgan jism o`lchamlarining kattalashuvi, sovutilganining esa, kichiklashuvi kundalik hayotdan ma’lum. Haroratning ko`tarilishi natijasida jism chiziqli o`lchamlarining va hajmining ortishiga issiqlikdan kengayishi deyiladi.

Harorat ortishi bilan atomlarning to`la energiyasi ortadi, demak issiqlik tebranma harakat amplitudasi ortadi. Natijada qattiq jism zarralarining muvozanat holatlari orasidagi o`rtacha masofa kattalashadi, ya’ni issiqlikdan kengayish ro`y beradi.



Chiziqli kengayish. Bizga haroratli va l0 uzunlikli qattiq jism berilgan bo`lsin. Uni bir o`lchamli, ya’ni ko`ndalang kesim yuzasi uzunligiga nisbatan e’tiborga olmaydigan darajada kichik deb olamiz. Jismni T haroratgacha, ya’ni haroratga isitaylik. Natijada uning uzunligi gacha, yaniga ortadi. Qizigan jismning uzunligi harorat o`zgarishiga chiziqli bog’liq.

bu yerda -ga chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti deyiladi. Agar ni aniqlasak



birligi


  • Moddalar




    ,106K-1

    Moddalar

    ,106K-1

    Alyumin
    Volfram

    YOg`och

    Tola bo`ylab

    Ko`ndalang

    Temir


    Jez

    Mis


    24

    4

     



    6

    30

    12



    0.9

    18

    17



    Qo`rg`oshin

    Shisha


    Oddiy

    Kvarts


    Superinvor

    (temir,nikel,xrom

    qotishmasi)

    Ruh


    Chinni

    29

     

    10



    0,7

     

    0,03



     

     30


    3

    jismni nisbiy chiziqli kengayishi ning harorat o`zgarishi ga nisbati bilan aniqlanadi. Boshqacha aytganda jismning harorati 1 K ga o`zgarganda, uning uzunligi dastlabki uzunligining qancha qismiga o`zgarganini ko`rsata ba’zi moddalar uchun 273 K da chiziqli kengayishning harorat koeffitsienti.

Hajmiy kengayishi V0 hajm, T0 haroratli jismni T haroratgacha, ya’ni haroratga qizitaylik. Natijada jismning hajmi V gacha ya’ni ga ortadi.

Qizigan jismning hajmi harorat o`zgarishiga chiziqli bog’liq.

V=V0(1+β bu yerda

Agar V=ekanligini e’tiborga olsak chiziqli va hajmiy kengayishlarning harorat koeffitsientlari orasida



=3α munosabatdan topish mumkin.

Suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi. Suyuqlik qizdirilganda molekulalarning betartib harakat o`rtacha kinetik energiyasi ortadi. Bu esa molekulalar orasidagi masofaning ortishiga olib keladi. Natijada suyuqlikning hajmi ortadi. Qattiq jismlarniki kabi, suyuqliklarning issiqlikdan kengayishi ham hajmiy kengayishining harorat koeffitsienti bilan xarakterlanadi. Qizitilgan suyuqlikning hajmi ifoda bilan aniqlanadi.

 Ba’zi suyuqliklar uchun 273K da hajmiy kengayishning harorat koeffitsienti:




Modda

Β,10-3K-1

Simob

Kerosin


Spirt

Efir


0,54

3,0


3,3

1,7

 Qizdirilgan suyuqlikning zichligi Ma’lumki zichlik ρqifoda yordamida aniqlanadi. Demak qizitilgan suyuqlikning hajmi ortsa uning zichligi kamayishi kerak.

Zichlik o`zgarishining haroratga bog’liqligini aniqlash uchun T0 va T haroratlardagi suyuqlik zichliklarini ρ0 va ρ lar bilan belgilaymiz. V=V0(1+β dan olamiz.

yoki

 Issiqlikdan kengayishni texnikada va hayotda etiborga olish. Har qanday asbob-uskuna, mashinalarni yasashda ular tayyorlanadigan materiallarning issiqlikdan kengayishi hisobga olinadi. Misol uchun elektr qurilmalarida turli xil metallar, yoki metall va shishalarning kavsharlanishiga zarurat bo`lsa unda chiziqli kengayish harorat koeffitsientlari bir-biriga yaqin bo`lganlarinigina tanlash zarur. Aks holda qizish yoki sovush natijasida mexanik kuchlanish vujudga kelib asbobni ishdan chiqarishi mumkin.

Ko`plab mashina va mexanizmlarning issiqlikdan kengayishi maqsadga muvofiq bo`lmagan qismlari invordan yasaladi. Ko`rsatishi haroratga bog’liq bo`lmasligi uchun invordan soat mayatniklari, geodeziya uzunlik o`lchov asboblari yasaladi.

Quvur yo`llarini ko`rishda ma’lum masofada bukri qismlar qilinadi. Bu qismlar quvurlarni isishda yoki sovushda uzunligi o`zgarishi natijasida buzilishdan saqlaydi.

Elektr uzatish simlarining osiltirib qo`yilishida ham o`tkazgich materialining issiqlikdan kengayishi hisobga olinadi. Elektr yordamida yuruvchi transport vositalarining o`tkazgichlari yuklar yordamida tortib qo`yiladi va hokazolar.

Texnikada suyuqliklarning ham issiqlikdan kengayishini hisobga olish zarur. Yopiq idishda saqlanadigan suyuqlik qizdirilganda portlab ketishi mumkin. Shuning uchun ham turli idishlar suyuqliklar bilan to`ldirilganda yoki juda qattiq yopilmaydi, yoki suyuqlik hajmining ortishi hisobga olinib bo`shliq qoldiriladi.

Suv zichligining haroratga bog’liqligi. Ko’pgina suyuqliklar harorat ortishi bilan suyuqliklarning zichligi kamayadi. Lekin suv bundan mustasno.

Suv o`zining eng katta zichligiga 40Cda erishadi. Bunga sabab muz kristall panjarasining o`ziga xos xususiyatga ega ekanligidir. Agar suyuq holatda H2O molekulalari bir-biriga jips joylashsa, kristallanishda molekulalar orasidagi masofa ortadi va muz kristali molekulalari orasida bo`shliq vujudga keladi. Natijada muz holatidagi suvning hajmi ortadi.

Suvning zichligi 40Sda eng katta qiymatiga erishadi va muzdagidan ham katta bo`ladi. SHuning uchun ham muz suvda suzib yuradi. Harorat 40C dan ko`tarilganda ham, pasayganda ham suyuqlikning zichligi kamayadi va demak hajmi ortadi.

Suv zichligi o`zgarishining tabiatga ta’siri. Yer shari sirtining sakson foizini suv qoplab turgani uchun ham, uning issiqlikdan kengayishining o`ziga xos xususiyati obi-havoga katta ta’sir ko`rsatadi.

Bunga suv havzalarida turli haroratli suv qatlamlarining tinimsiz o`rin almashuvi yaqqol misol bo`ladi.

Suvning harorati 40C ga etguncha issiqroq suvning zichligi sovuqroq suvning zichligiga nisbatan kichikroq bo`ladi va shuning uchun ham issiqroq suv yuqoriga ko`tarilib, sovuqrog`i pastga tushadi.

Haroratning 0dan 40C gacha bo`lgan oralig`ida esa teskari hol ro`y beradi. Endi yuqoriroq haroratli suv pastga tushadi, sovuqrog`i esa yuqoriga ko`tarilib yanada sovuydi va muzlaydi. Shu sababli suv havzalarining yuqori qatlami muzlab qo`yi qatlamlari muzlamaydi. Natijada suv havzasi tubigacha muzlamay undagi baliqlar va boshqa jonzotlar hayoti saqlanib qolinadi.

Suvning muzlaganda kengayishi va uning oqibatlari. Yuqorida qayd etilganidek suv muzlaganda uning molekulalari orasidagi masofa, va demak muz holatidagi suvning hajmi ham ortadi.

Bu hol tog` jinslarining emirilishiga olib keladi. Jins qatlamlari orasiga kirib qolgan suv muzlaydi va hajmi ortib qatlamlarni emiradi. SHuningdek suv solingan idishlar ham uning muzlashi natijasida yorilishi yoki sinishi mumkin. Buning oldini olish uchun turli usullardan foydalaniladi. Masalan avtomobillarning sovutgichlariga suv o`rniga ancha past haroratlarda ham muzlamaydigan boshqa suyuqliklardan foydalaniladi.



3. 1-masala: 10l sig`imli idishda 0,25 kg massali azot bor:

1) gazning ichki bosimi ; 2) molekulalarning xususiy hajmi lar –aniqlansin.



Berilgan:

V=10l=10-2 m3;

M=0,25kg

------------



=?

=?

Echish: Gazning ichki bosimi

R=

Ifoda yordamida aniqlanadi. Agar azot uchun =0,135va M=28ekanligini va berilganlarni nazarda tutsak


2) Molekulalarning xususiy hajmini topish uchun bir moldagi molekulalarning hajmi Van-der-Vaals doimiysi ning to`rtdan bir qismiga tengligidan foydalanamiz:



azot uchun q3,86 ligidan





2-masala: Glitserin kapilyar nayda 20mm balandlikka ko`tarildi. Agar nay kanalining diametri 1mm bo`lsa, glitserinning sirt tarangligi aniqlansin.

 


Berilgan:

h=20mm=2

d=1mm=10-3m

------------------





Echish: Suyuqlikning kapilyar nayda ko`tarilish balandligi

h=

formula yordamida aniqlanadi. Ushbu ifodadan ni aniqlasak

 


.

Bu yerda -giltserining zichligi ; R=kapilyar nayning radiusi; gq9,81 mG`s2- erkin tushish tezlanishi. Kattaliklarining qiymatlaridan foydalanib topamiz.



 

Xulosalar: Tashqi kuchlar ta’sirida, qizitilganda yoki sovitilganda jism hajmining va shaklining o`zgarishiga qattiq jismning deformatsiyasi deyiladi.



Materiallarning mustahkamligi deb, u buzilmasdan chidashi mumkin bo`lgan yukka (og`irlikka) aytiladi Haroratning ko`tarilishi natijasida jism chiziqli o`lchamlarining va hajmining ortishiga issiqlikdan kengayishi deyiladi.

Uyga vazifa: Masalalar echish

1) Kislorod uchun Van-der-Vals doimiysi =0,136 ga teng.Kislorodning ichki bosimi hisoblansin?.

2) Kapilyar naydan oqib chiqayotgan 100 tomchi spirtning massasi 0,71 g. Agar uzilish paytida tomchi bo`ynining diametri 1mm bo`lsa, spirtning sirt tarangligi aniqlansin?

3) Har birining radiusi 1mm dan bo`lgan ikkita simob tomchisi bitta katta tomchiga birlashishadi. Bu ko`shilishda qanday energiya ajraladi? Jarayon izotermik hisoblansin?



Mavzuga oid didaktik jihozlar va texnik vositalar: slaydlar, plakatlar, issiqlikdan kengayishni namoyish etuvchi tajriba.

O’qitish uslublari:O’quv mavzusini og’zaki bayon qilish, savol-javob, tadqiqot metodlari.

Adabiyotlar: A.G’.G’aniev, A.K. Avliyoqulov, G.A. Almardonova “Fizika” I –qism 172-179 bet

X.Axmedov, M.Doniyev,Z.Husanov.Fizikadan ma’ruza matni 2004 yil



Sinov savollari:

  1. Elastik va plastik deformatsiya deganda nimani tushunasiz?

  2. Absolyut va nisbiy deformatsiya tushunchalarini izohlang.

  3. Guk qonuni tushuntiring.

  4. Kuchlanish va uning o’lchov birligi nima?

  5. Yung modulining ma’nosini tushuntiring.

  6. Jismlarning issiqlikdan kengayishini tajribada qanday kuzatish mumkin?

  7. Jism isishida chiziqli kengayish qanday bo’ladi?

  8. Jism isishda hajmiy kengayishni tushuntiring.

  9. Qattiq jismlarning issiqlikdan kengayishi qanday ahamiyatga ega?



Aim.uz



Do'stlaringiz bilan baham:


Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2017
ma'muriyatiga murojaat qiling

    Bosh sahifa