|
Qattiq jismlarning issiqlikdan kengayishi
Qattiq jismlarning harorati oshirilganda ularning kengayishini tajribalar tasdiqlaydi. Bu hodiusani xarakterlash uchun chiziqli va hajmiy kengayish koeffitsiyenti tushunchasi kiritiladi. Jismning 00C haroratdagi uzunligini l0 deb belgilasak, uni t0C gacha qizdirganimizda uzunligining ortishi Δl jismning boshlang’ich uzunligiga (l0) hamda haroratga to’g’ri mutanosib bo’ladi, ya’ni
Δl=αl0t
bunda α-chiziqli kengayish koeffitsiyenti, jismning haroratini bir gradusga orttirganimizda, uzunligining nisbiy uzayishini xarakterlaydi
Jismning t haroratdagi uzunligi:
l=l0+Δl=l0(1+αt)
Jismning chiziqli o‟lchamlari o„zgarishi natijasida uning hajmi ham o‟zgaradi. Agar jismning 00C haroratdagi hajmini V0 deb belgilasak, t0C haroratdagi hajmini Vt desak, u vaqtda yuqoridagi mulohazalarga asosan
Vt=V0(1+βt)
bo‟ladi. Bu yerda β-hajmiy kengayish koeffitsiyenti, jismning haroratini bir gradusga orttirganimizda jism hajmining nisbiy o’zgarishini xarakterlaydi. Izotrop jismlar uchun, yuqoridagi formulalardan β≈3α ekanligini oson keltirib chiqarish mumkin.
Qattiq jismlarning issilqlikdan kengayishi jismlarni tashkil qilgan zarralarning o‟zaro ta‟sir kuchlarining xarakteriga bog‟liqdir.
Bizga ma‟lumki, kristallarda atomlar muvozanat holatlari atrofida tebranadi. Agar jismning harorati ko‟tarilsa, atomlarning tebranish amplitudasi ortadi, lekin bu fakt, jismlarni issiqlikdan kengayishini tasdiqlamaydi. Jismlarning kengayishi, jismni tashkil qilgan zarralarning energiyasi ortishi bilan sodir bo‟ladi. Buni tushuntirish uchun o‟zaro ta‟sir energiyasi, ular orasidagi masofa bog‟liqlik grafigidan foydalanamiz. Kristall panjaradagi atomning energetik sathini ma‟lum bir haroratda a gorizontal to‟g‟ri chiziq bilan tasvirlaylik va uning energiyasini U1 deb belgilaylik. Atom mana shu a gorizontal to‟g‟ri chiziq bo‟yicha tebranadi, eng chetki holatlari r1 va r2 bo‟lib atomning muvozanat holati bu to‟g‟ri chiziqning o‟rtasida bo‟ladi. Agar jismning harorati ko‟tarilsa, uning energiyasi ortib (U2) atom yuqori energetik sathga o‟tadi (quyidagi rasmda b to‟g‟ri chiziq bilan ko‟rsatilgan). b to‟g‟ri chiziq, a to‟g‟ri chiziqqa nisbatan katta, bu esa atomning tebranish amplitudasi ortganligini ko‟rsatadi. Bu b to‟g‟ri chiziqda atomning muvozanat nuqtasi ham ko‟chganligi rasmdan ko‟rinib turibdi (potensial egrilikni asimmetriyasi natijasida muvozanat nuqta ko‟chadi).
Mana shu fakt atomlar orasidagi masofa ortganligini tasdiqlaydi, bu esa qattiq jismni issiqlikdan kengayishiga olib keladi.
Shunday qilib, qattiq jismlarni issiqlikdan kengayishiga uni tashkil qilgan zarralar (atomlar) orasidagi masofaning ortishi sabab bo’lar ekan.
Xulosa
Temperatura ko`tarilganda atomlarning energiyasi ortadi, demak ularning orasidagi masofa ham ortadi. Jismlarning temperature ortishi natijasida chiziqli o`lchamlarining va hajmining ortishi issiqlikdan kengayish deb ataladi.
Jismning boshlang`ich uzunligi L0, teperaturasi T0 ga teng, S yuzasi juda kichik bo`lsin. Jismni T teperaturagacha isitdik. . Natijada uni uzunligi ga uzgaradi. Demak qizigan jismning uzunligi temperatura o`zgarishlariga chiziqli bogliq.
chiziqli kengayishning temoeratura koeffisienti
V0 hajmli va T0 temperaturali jismni T temperatura
gacha isitaylik. jismni hajmi ortadi. Demak
- jism hajmining nisbiy kengayishining temperatura o`zgarishiga nisbati bilan aniqlanadi, ya`ni temperatura 1K ga o`zgarganda uning hajmi oldingi hajmining qancha qismiga o`zgarishini ko`rsatadi.
Agar V=L3 ekanligini hisobga olsak chiziqli va hajmiy kengayishlarning temperature koeffisientlari orasidagi bog`lanish quyidagicha bo`ladi;
Hisoblashlarning ko’rsatishicha atomlar orasidagi o’rtacha masofa temperaturaga proporsanal ravishda ortib borishi va mos ravishda chiziqli kengayish koyeffisenti temperaturaga bog’liq bo’lmaytdi. Ammo juda past temperaturalarda chiziqli kengayish koeffisiyenti Cv(T)ning o’zgarish qonuniga o’xshash kamayib boradi.
Jadvalda bazi qattiq jismlarning chiziqli kengayishining harorat koeffisiyentining o’rtacha qiymatlari keltirilgan
Jism
|
Harorat yoki,
harorat intervali, T,C
|
ά*10-6 grad-1
|
Beton
|
20
|
10-14
|
Chinni
|
20-700
|
3.4-4.1
|
Ebonit
|
20
|
70
|
Ftoroplast
|
20
|
100
|
Grafit
|
0-1000
|
3.5-8.0
|
Granit
|
20
|
6-9
|
Kvarts oyna
|
20-200
|
0.56
|
Marmar
|
20
|
3-15
|
Muz
|
-20-0
|
51
|
Olmos
|
1-100
|
1.2
|
Parafin
|
0-38
|
130
|
Do'stlaringiz bilan baham: | 
