Qoraqalpoq davlat universitet fizika fakulteti elektr energetika kafedrasasi

О‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA О‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI

QORAQALPOQ DAVLAT UNIVERSITET

FIZIKA FAKULTETI

ELEKTR ENERGETIKA KAFEDRASASI

GAZLARNING MOLEKULYAR-KINETIK NAZARIYASI

MAVZU BО‘YICHA

REFERAT

BAJARDI: ELEKTIR TEXNIK -1B talabasi: Sobirjonov A.

QABULQILDI Fizika Fani o‘qituvchisi: Asqarov.M
N

MAVZU: GAZLARNING MOLEKULYAR-KINETIK NAZARIYASI

Reja:

• 
  1.Sistema holatini xarakterlovchi parametrlar(hajm,temperature,bosim,modda miqdori) 2.Ideal gaz bosimi uchun molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tenglamasi.
  

3.Izojarayonlar. Ideal gaz qonunlari

4.Absolyut temperatura.

5.Ideal gaz holat tenglamasi.

KIRISH

Molekulyar fizikada ko'p zarralar ta'sirida sodir bo'ladigan hodisalar o'rganiladi. Molekulyar fizika qonunlarini mexanika qonunlariga keltirib bo'lmaydi. Makrosistemadagi molekulyar hodisalarga baho berish uchun sistema tarkibidagi mikrozarralar orasidagi jarayonlarni o'rganish kerak. Molekulyar fizikadagi hodisalar molekulyar kinetik (stalistik) usul va termodinamik (energiya almanishuvi tarzi) usuli yordamida o'rganiladi.

Jismlar nihoyat kap mikrozarralar (atom va molekulalar) yig'indisidan tashkil topgan. Molekulyar-fizikada jism mikrozarralar sistemasi yoki oddiygina qilib sistema deyiladi. Sistema xossalarini o'rganish uchun tegishli fizik kattaliklarni kiritishimiz kerak. Bu kattaliklar sistema parametrlari deb ataladi. Ular: hajm; temperatura; bosim va modda miqdori bo'lib hisoblanadi.

Hajm. Qattiq va suyuq holatlarda moddani tashkil etgan molekulalarning tortilishi ancha kuchli bo'ladi. Shu sababli bu jismlar o'zining hajmini va qattiq jismlar o’z shaklini ham saqlaydi. Gazsimon holatlarda esa modda molekulalari orasidagi tortishish kuchlari ancha zaif bo'ladi. Shuning uchun gazlar shaklga ega emas va qanday idishga solinsa o’sha idish shaklini va hajmini to'liq egallaydi. Shunday qilib, sistema hajmi deganda gaz solingan idishning hajmini tushinishimiz kerak.

SI sistemasida hajm birligi qilib _m ³ qabul qilingan. Hajmni litrlarda ham ifodalash mumkin l litr=10 ^3 m ³ ga teng.

Temperatura. Sistemaning isiganlik darajasini miqdor jihatdan baholash uchun temperatura degan kattalikni kiritamiz. SI sistemasida temperaturaning absolyut termodinamik shkalasi (Kelvin) shkalasidan foydalaniladi. SI sistemasida temperaturaning Selsiy(°C) shkalasi ham ishlatiladi. Selsiy shkalasidan Kelvin shkalasiga o’tish uchun quyidagi formuladan foydalaniladi:

^{T  t  273 ,15} (1)

Bu yerda T-Kelvin shkalasidagi temperatura, t Selsiy shkalasidagi temperatura.

Odatda T ni absolyut yoki termodinamik temperatura, t ni esa Selsiy temperaturasi deyiladi.

Bosim. Yuza birligiga normal ravishda ta'sir eluvchi kuch bilan xarakterlanuvchi kattalik bosim deyiladi. Bosimning o'lchov

бирлиги qilib Si sistemas ida Паскал qabul qilingan,_{1Pa } ^1N₂ га тенг.Bundan

m tashqari bосимнинг mm sim ust va атм бирликларидан ham фойдаланилади Ular orasida quyidagicha bog’lanish bor 1mm sim ust =133,32Pa,1 atm=101325 .

Модда miqdori. Modda miqdorining o'lchov birligi sifatida mol qаbul qilingan. Modda miqdori modda tarkibidagi atom, molekulalar miqdorini ifodalaydi. 1 mol moddadagi molekulalar miqdorini Avagadro soni deb atalaди. ^{N A  6,022 10 23 / молъ}

Shunday qilib jism tarkibidagi modda miqdorini quyidagi формула bilan ifodalaymiz: N

 _ A (2)

N

Bu yerda N jismdagi molekulalar soni, m-jismda мужассаmlashgan molekulaning kilogrammlardagi massasi, _ модданинг моляр массаси.

Ideal gaz bosimi uchun molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tenglamasi. Ideal gaz bosimi uchun molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tenglamasi quyidagi ko'rinishda ifodalanadi:

P _ nm_o²_'rkv (3)

Bu yerda _o²_'rkv -gaz molekulasining o'rtacha kvadralik tezligi, m-gaz molekulasining massasi, n-gaz molekulalarining birlik hajmdagi soni, ya'ni konsentratsiyasi. Ifodaning surat va maxrajini 2 ga kо‘paytirsak bosim bilan gaz molekulalarining kinetik energiyasi orasidagi bog‘lanish kelib chiqadi, ya’ni:

m2

P _{ n} (4)

2

m2

W _k  ga teng ekanini e’tiborga olsak

2

P _ nW (5)

Demak gaz molekulalarining bosimi molekulalarning ilgarilanma harakat kinetik energiyasiga bog'liq ekan.

Izojarayonlar. Ideal gaz qonunlari. Ideal gaz tushunchasi tabiat hodisalarini sun’iy ravishda soddalashtirishni natijasida vujudga keltirilgan tasavvurlardan biridir.

Ideal gaz deb, molekulalarning moddiy nuqta, ya’ni gaz hususiy hamiga ega emas va molekulalari о‘zaro tavsirlvshmaydi deb faraz qilingan gazga aytiladi. Beriglan massasi gaz holatini xarakterlovchi _{P ,V ,} va _T parametrlarni bir-biriga bog‘lovchi tenglamaga idjeal holati tenglamasi deb ataladi.

Gazni harakterlovchi parametrlardan biri о‘zgarmas qolgan protsesslarga izojarayonlar deyiladi.

Boyl’-Mariott vonuni.

Izotermik jarayonda ideal gaz bosimining uning hajmiga bog‘lanishi qonunining uning hajmiga bog‘lanish qonuni 1662 yilda ingliz fizigi Robert Boyl’ va 1676 yili mustaqil ravishda fransuz olimi Emde Mariott tomonidan aniqlangan.

Izotermik jarayonda berilgan ideal gaz massasi uchun hajmini bosimiga kо‘paytmasi о‘zgarmasdir, ya’ni

PV  const

1-rasmda Boyl’-Mariott qonunining grafik tasviri kо‘rsatilgan bо‘lib uni izoterma deb ataladi.

Berilgan gaz massasi uchun о‘zgarmas temperaturada uning ikki holati uchun qо‘yidagi munosabatni yozish mumkin:

P1 V1

P₁V₁  P₂V ₂ yoki  (7)

P2 V 2

О‘zgarmas temperatura berilgan massali gazning bosimi uning hajmiga teskari proporsional.

Gey-Lyussak qonuni.

Ideal gaz bosimi о‘zgarmaganda, ya’ni izoarik protsessda gaz hajmining temperaturadagi qarab о‘zgarish qonuni tajriba yordamida 1802 yilda fransuz fizigi gey-Lyussak tomonidan kashf etildi.

Gey-Lyussak qonuni qо‘yidagicha ta’riflanadi. Berilgan gaz massasi uchun bosim о‘zgarmas bо‘lganda gazning hajmi temperatura о‘zgarishi bilan chiziqli о‘zlaradi, ya’ni:

V _ V ₀ (1 _t) (8)

bunda V ₀  gazning _C ⁰ temperaturadagi hajmi; _{V } gazning _t ⁰_C temperaturadagi hajmi;

 _ gazning hajmiy kengayish termik koeffitsiyenti, (8) ifodadan

V  V  _ 0 (9)

V ₀t

gaz hajmiy kengayish termik koeffitsiyenti deb, ₀ ⁰ _C temperaturadagi gaz hajmining temperaturasi bir gradusga о‘zgargandagi hajmining nisbiy о‘zgarishiga miqdor jihatdan teng bо‘lgan fizik kattalikka aytiladi.

Gey-Lyussak tajriba asosida, hajmiy kengayish termik koeffitsiyenti barcha gazlar uchun bir xil va qо‘yidagiga teng ekanligi aniqladi.

  град ^1

О‘zgarmas bosimi P _ const _ da gaz hajmining temperaturaga bog‘lanish grafigi tо‘g‘ri chiziqdan iborat bо‘lib, uni izobara deb ataladi. (2-rasm).

Gey-Lyussak qonuni haddan tashqari siqilgan gazlar, shuningdek, temperaturalarda bо‘lgan gazlar uchun qо‘llab bо‘lmaydi.

-273,15 2-rasm.

Sharl qonuni

О‘zgarmas hajmda, ya’ni izoxorik jarayonda gaz bosimining temperaturasiga qarab о‘zgarishini 1787 yili fransuz fizigi Sharl tajribada tekshirib, qо‘yidagi qonunni kashf qildi.

Berilgan gaz massasi uchun о‘zgarmas hajmidagi zagning bosimi temperatura о‘zgarishi bilan chiziqli о‘zgaradi, ya’ni;

P _ P₀ 1 _ pt _ (11)

Bunda P₀ -gazning ₀ ⁰ _C temperaturadagi bosimi, _P gazning _t ⁰ _C temperaturadagi bir gradusga о‘zgarganda ₀ ⁰ _C temperaturadagi bir gradusga о‘zgarganda 0 ⁰ _C temperaturadagi bosimining nisbiy о‘zgarishiga miqdor jihatdan teng bо‘lgan fizik kattalika aytiladi.

Sharl gaz bosimining termik koeffitsiyenti gazning tabiatiga bog‘liq bо‘lmay, barcha gazlar uchun bir xil va qо‘yidagiga teng ekanligini aniqladi:

  град ^1

О‘zgarmas hajmida gaz bosimining temperaturaga bog‘lanishi grafigi (11) formulaga muvofiq 3-rasmda tasvirlangan, u izoxora deb ataluvchi tо‘g‘ri chiziqdan iboratdir.

4.Absolyut temperatura. Gaz temperaturasi qancha yuqori bо‘losa, uning hajmi shuncha katta bо‘ladi va aksincha. Biroq hajmi manfiy bо‘la olmaydi. Gey-Lyussak qonunining matematik ifodasidan kо‘rinadiki, gazning hajmi manfiy bо‘la olmaganligi sababli temperaturaning qо‘yi chegarasi mavjuddir.

Ideal gazning hajmi nolga teng bо‘la oladigan chegaraviy past temperatura temperaturaning absolyut noli deb ataladi.

Absolyut nol’ temperaturaning seliy shkalasi orqali qiymati Gey-Lyussak qonuni ifodasidan aniqlash mumkin. Buning uchun Gey-Lyussak qonuni ifodasidan aniqlash mumkin. Buning uchun Gey-Lyussak qonuni ifodasidagi _V hajmi nolga tenglashtirib va

  град ^1

Qiymati о‘rniga qо‘yilsa

0  V 0 1   t  (13)



Tenglik hosil bо‘ladi. Bundan temperaturaning absoyut noli seliy shkalasi orqali quyidagiga teng bо‘ladi.

t₀  273 ⁰ C

Juda aniq hisoblashlar absolyut nol’ temperatura -273,15⁰ S ga mos kelishini kursatadi.

Kelvin shkalasidagi nol temperatura absolyut nol temperaturaga mos kelib, har bir gradusi esa seliy shkalasidagi gradusga tengdir.

Bu shkalada ifodalangan temperatura T harfi bilan belgilangan va birligi Kelvin deb qabul qilingan.

Kelvin gradusida ifodalangan T temperatura seliy gradusida ifodalangan t temperatura bilan qо‘yidagi formula orqali bog‘langandir:

T  273 ,15  t Ideal gaz holat tenglamasi.

Umumiy holda gaz holatining uchta parametrlari: _P bosim, _{V } hajim, va _{T } temperaturasi о‘zgara boradi.

Agar gazning birinchi va ikkinchi holati parametrlari mos ravishda _P1 ,_V1 ,_T1 va P₂ ,_{V 2} ,_T2 larga teng bо‘lsa, ularning orasidagi bog‘lanishni ifodalovchi gaz holatining tenglamasini ideal gaz qonunlari asosida aniqlash mumkin.

Gey-Lyussak va Sharl qonunlari ifodalarini termodinamik temperatura orqali

V1 V 1 P1 V 2

  ₁

T1 T2 P2 V

Kо‘rinishlarda yozamiz. (16) ifodalardagi _V ^/ gazlarning oraliq formada egallagan hajmilari ularni tenglashtirsak

P1V1 P2V

 ² (17)

T1 T2

Tenglik hosil bо‘ladi.

Bu ifodani umumiy holda ^PV _ const (18) T Kо‘rinishda yozish mumkin.

(18) ifoda Klapeyron tenglamasi deb yuritiladi.

Berilgan gaz massasi uchun gaz hajmining bosimiga kо‘paytmasi gazning absolyut

Temperaturasiga nisbati о‘zgarmas kattalikdir.

D.I.Mendeleyev Avgadro qonuniga binoan Klapeyron tenglamasini gazlarning kilomoligatatbiq etilganda umumiy tenglamaga aylanishini kо‘rsatdi. U holda (18) tenglikni

PV ^m _ const (19) T

Bu munosabat 1 kiol gazning holat tenglamasi bо‘lib, undagi doimiy kattalik barcha gazlar uchun bir xil bо‘lganligi sababli u gazning universal doimiysi deb ataladi va u _R harfi bilan belgilanadi. Shunday qilib, bir kilomol ixtiyorriy gazning holat tenglamasi qо‘yidagicha bо‘ladi:

PV ^m _{ R} (20)

T

Ж

R  8,31

моль  К

Gaz istalgan massaga ega bо‘lganda (20) tenglama PV _ ^m _RT (21) kо‘rinishiga  keladi. (21) Bu tenglamaga ixtiyoriy massasi ideal gaz uchun Mendeleyev Klateyron tenglamasi deyiladi. Bu еrda  - mоlyar massa, m - iхtiyoriy оlingan gaz massasi.

Avоgadrо qоnuniga ko’ra bir хil sharоitda turli gazlarning kоntsеntratsiyasi tеng bo’ladi. Bu natija ^{P  nkT} tеnglamadan to’g’ridan-to’g’ri kеlib chiqadi, tеnglama gazning turiga bоg’liq emas. 0 ⁰ S tеmpеratura (^{T0 } 273,15 K) va 1 atmоsfеra

( ^{P0 } 101325 Pa) bоsimli sharоitni nоrmal sharоit dеyishga оdatlanilgan. Bunday sharоitda gazning 1 sm³ hajmdagi zarralar sоni (15) hоlat tеnglamasiga asоsan L  ^{2.69 10 19} bo’lib, bu sоnni Lashmidt sоni dеyiladi. Nоrmal sharоitda bir mоl gazning hajmi ^{V 0 } 22.41 litr bo’lishini hisоblash ham qiyin emas. Bu miqdоrlar оrasida

P0V 0  RT 0 va P0  LkT 0 bоg’lanishlar o’rinli.

Yuqоridagi bоsim uchun ifоda kеltirib chiqarishdan ko’rinadiki, gaz bir-nеcha turdagi zarralar (malеkulalar) aralashmasidan ibоrat bo’lsa, bu kоmpоnеntalarning har biri idish dеvоrlariga uriladi va bоsim хоsil qiladi, har biri uchun hоlat tеnglamasini yozish mumkin, ularda sistеmaning barcha tashkil etuvchilari uchun umumiy bo’lgan hajm V ishtirоk etadi: P_iV _ n _i kT . Bunday tеnglamalarni qo’shib yubоrib, umumiy bоsimni tоpiladi, va u хususiy bоsimlarni yig’indisiga tеng bo’ladi. Gazlarning bоsimini bunday хоssasini Daltоn qоnuni dеyiladi.

Xulosa. Gazlar kinetik nazariyasi gaz holatini harakterlovchi kattaliklari bilan molekulalar harakati o`rtasidagi boglanishni hosil qilishda asosiy rol o`ynaydi.

Jismlar nihoyat kap mikrozarralar (atom va molekulalar) yig'indisidan tashkil topgan. Molekulyar-fizikada jism mikrozarralar sistemasi yoki oddiygina qilib sistema deyiladi. Sistema xossalarini o'rganish uchun tegishli fizik kattaliklarni kiritishimiz kerak. Bu kattaliklar sistema parametrlari deb ataladi. Ular: hajm; temperatura; bosim va modda miqdori bo'lib hisoblanadi.

Biror idishda olingan gaz haotik harakatdagi molekulalar teplamidan iboratdir. Har bir molekula idish devoriga urilganda deyorga biror kichik kuch bilan tasir qiladi, ammo morlekulalar to`plami esa kattagina kuch bilan tasir qiladi. Idish devorining yuz birligiga tasir etuvchi kuch gaz molekulalarining bosimiga teng. Demak, gazning bosimi gaz molekulalarini issiqlik harakati tufayli idish devoriga urilishidan kelib chiqadi. Molekuljar–kinetik nazariyaning asosiy tenglamasini keltirib chiqarish maqsadida, quyidagicha shartlashib olamiz: tekshiraiotgan gaz, birinchidan, siyraklashtirilgan, muvozanat holatda, yani temperatura, bosim berilgan gazning barcha qismlarida bir hil, ko`b shaklidagi idishda olingan bo`lsin; ikkinchidan, gaz bir hil massali molekulalrdan tashkil topgan bo`lsin; uchinchidan, gaz molekulalarining o`lchami ular orasidagi masofaga nisbatan juda kichik bo`lsin (bunday sharoitda molekulalar betartib harakati natijasida bir–biri bilan deyarli toqnashmaydi); va nihoyat, to`rtinchidan, har bir molekulaning harakati N`yuton mehanikasi qonuniga bo`ysunadi va molekulalarning idish devoriga urilib qaytganda hech qanday energiya yo`qotmaydi.