«Molekulyar fizika» faniga kirish». Modda haqidagi molekulyar-kinetik tasavvurlar ning rivojlanishi va uning tuzilishi haqidagi mumtoz va kvant fizikasi modellari. Modda xossalari o’rganishdagi dinamik, statistik va termodinamik usullar

---

«Molekulyar fizika» faniga kirish». Modda haqidagi molekulyar-kinetik tasavvurlar 
ning rivojlanishi va uning tuzilishi haqidagi mumtoz va kvant fizikasi modellari. Modda 
xossalari o’rganishdagi dinamik, statistik va termodinamik usullar 
 
Kursning ushbu tomiga bag’ishlangan termodinamika va molekulyar fizika ayni bir doiradagi 
hodisalarni, xususan, jismlardagi makroskopik prosesslarni, ya’ni jismlar tarkibidagi ulkan 
miqdordagi atomlar va molekulalar bilan bog’liq bo’lgan hodisalarni o’rganadi. Biroq fizikaning 
bu bo’limlari bir-birini o’zaro to’ldirgan holda o’rganilayotgan hodisalarga turlicha yondoshishi 
bilan farq qiladi. 
Termodinamika yoki issiqlikning umumiy nazariyasi aksiomatik fandir. U moddaning 
tuzilishi va issiqlikning fizik tabiati to’g’risida hech qanday maxsus gipotezalar va konkret 
tasavvurlar kiritmaydi. Uning xulosalari tajriba dalillarini umumlashtiruvchi umumiy prinsiplar va 
qonunlarga asoslangan. U issiqlikni biror ichki harakat turi deb qaraydi, biroq bu qanday harakat 
ekanini konkretlashtirishga urinmaydi. 
Molekulyar fizika, aksincha, moddaning atom-molekulyar tuzilishi haqidagi tasavvurlardan 
kelib chiqadi va issiqlikni atom va molekulalarning tartibsiz harakati deb qaraydi. Keng ma’noda 
molekulyar fizika faqat makroskopik hodisalarnigina o’rganib qolmasdan, balki u ayrim atom va 
molekulalarning tuzilishi va xossalarini ham o’rganadi. Biroq biz bu erda bu masalalar to’g’risida 
gapirmaymiz. Ular boshqa bo’limda — atom fizikasi bo’limida ko’rib chiqiladi. Molekulyar 
fizikani ko’pincha modda tuzilishining molekulyar-kinetik nazariyasi deb ham yuritiladi. 
Atom va molekulalarning mavjud ekanligiga hali shubha bilan qaraladigan 19 - asrda 
molekulyar-kinetik nazariyaning gipotetik metodlari har qanday gipotezalarga va ularga 
asoslangan nazariyalarga salbiy munosabatda bo’lgan fiziklar orasida qo’llab quvvatlanmadi. 
Bunday sharoitlarda termodinamika bilan molekulyar-kinetik nazariya orasida qat’iy 
farqlanishning bo’lishi tabiiy edi; garchi gipotezalar yuksak darajada haqiqat ko’rinishida 
bo’lsada, ishonchli dalillarni gipotezalardan farq qilish kerak edi. Biroq yigirmanchi asrga kelib, 
atomlar va molekulalar realligining rad qilib bo’lmaydigan uzil-kesil isbotlari keltirildi. 
Molekulyar-kinetik nazariya asosan o’z taraqqiyotining boshlang’ich davridagi o’ziga xos bo’lgan 
gipotetik xarakterini yo’qotdi. Molekulyar-kinetik nazariyada gipotetik element faqat uning real 
jismlarning xossalarini to’liq emas, faqat qismangina bera oladigan soddalashtirilgan, ideallashgan 
molekulyar modellardan foydalanish borasidagina saklanib qoldi. Bunday modellardan 
foydalanish zaruriyati yoki jismlarning molekulyar strukturasi haqidagi bilimlarimizning 
etishmasligidan yoki hodisalarni sxemalashtirish va soddalashtirishdan kelib chiqadi, bunday 
sxemalashtirish va soddalashtirishlarsiz esa bu hodisalarni nazariy o’rganish umuman mumkin 
bo’lmas edi. Fizik ximiya va ximiyaviy fizika singari chegaraviy. fanlar asosan 
termodinamikaning ximiyaviy hodisalarga tatbiqi bilan shug’ullanadi. 
Termodinamika 19-asrning birinchi yarmida o’sha vaqtda rivojlana boshlagan 
teplotexnikaning nazariy asosi sifatida vujudga keldi. Uning dastlabki vazifasi issiklik 
dvigatellarida issiqlikning mexanik ishga aylanish qonuniyatlarini o’r- ganish va bunday 
aylanishlar eng optimal bo’ladigan sharoitlarni aniqlashdan iborat edi. Fransiyalik injener va fizik 
Sadi Karnoning (1796—1832) birinchi marta termodinamikaning kurtaklariga asos solingan 
«Olovning harakatlantiruvchi kuchi haqida va bu kuchni yuzaga keltiruvchi mashinalar haqida» 
asarida (1824y.) xuddi shu maqsad ilgari surilgan edi, lekin bu asarda issiqlikni yaratilishi va yo’q 
qilinishi mumkin bo’lmagan qandaydir vaznsiz modda deb qarovchi eski xato tasavvurlar 
saklangan edi. Kelgusida termodinamika bu ko’rsatilgan texnik masala doirasidan ancha chiqib 
ketdi. Unda fizik masalalarni o’rganish markaziy masala bo’lib qoldi. Hozirgi zamon fizik 
termodinamikasining asosiy mazmuni materiya harakatining issiqlik formasi qonuniyatlarini va u 
bilan bog’liq bo’lgan fizik hodisalarni o’rganishdan iborat. Termodinamikaning issiqlik 
dvigatellari, sovitgich qurilmalar va teplotexnikaning boshqa masalalariga tatbiqlari texnik 
termodinamika deb ataluvchi mustaqil bo’lim bo’lib ajralib chiqdi. Bizning kursda texnik 
termodinamika masalalari faqat umumiy fizik qonunlarni illyustrasiya qilish uchungina jalb 
qilinadi. 

---

Materiya harakatining issiqlik formasi — makroskopik jismlar atomlari va molekulalarining 
xaotik harakatidir. Uning o’ziga xosligi har qanday makroskopik jismdagi molekulalar va atomlar 
sonining haddan tashqari ulkanligidadir. Masa- lan, normal sharoitda bir kub santimetrdagi havoda 
2,7*10
19
molekula bo’ladi. Issiqlik harakatida molekulalar o’zaro va sistema qamalgan idishning 
devorlari bilan to’qnashadi. To’qnashishlarda molekulalar harakat tezligining kattaligi va 
yo’nalishi keskin o’zgaradi. Natijada molekulalar tezliklarining barcha yo’nalishlari teng 
ehtimollikka ega bo’lgan va tezliklarning o’zlari esa juda kichik qiymatdan tortib, juda katta 
qiymatgacha bo’lgan keng chegarada o’zgaradigan to’la ma’nodagi tartibsiz harakat yuzaga 
keladi. 
Gaz molekulalari harakatining xarakteri to’g’risida dastlabki tasavvur hosil qilish uchun gazlar 
kinetik nazariyasining ba’zi natijalarini keltiramiz. 
Gaz molekulalari issiqlik harakatining o’rtacha tezligi nihoyatda katta. Havo molekulalari 
uchun bu tezlik xona temperaturasida 500 m/s ga yaqin bo’lib, temperatura ortgan sari ortib boradi. 
Gaz molekulalari haddan tashqari ko’p to’qnashadi. Masalan, havo molekulasi normal zichlikda 
bir to’qnashuvdan ikkinchi to’qnashuvgacha bor yo’g’i YU-5 sm gina masofa o’ta oladi. 
Molekulaning o’rtacha tezligini bilgan holda normal temperatura va zichlikda havoning 
molekulasi bir sekundda 5000 million marta to’qna shishini hisoblab chiqish qiyin emas, buning 
ustiga gazning temperaturasi va zichligi ortgan sari to’qnashishlar soni hamortib boradi. 
Suyuqliklar ichida molekulalar yanada ko’proq to’qnashadi, chunki ular fazoda gaz 
molekulalariga nisbatan anchagina zich joylashgan. Ilgarilanma harakatdan tashqari 
molekulalarning tartibsiz aylanma harakati, shuningdek, molekulalarni tashkil qilgan atomlarning 
ichki tebranish harakatlari ham bo’ladi. Buning hammasi favqulodda xaotik holat manzarasini 
tashkil qiladi, bunday xaotik holatda gazlar, shuningdek, suyuq va qattiq jism- larning nihoyatda 
ko’p sondagi molekulalari qatnashadi. Modda tuzilishining molekulyar kinetik nazariyasi nuqtai 
nazaridan issiqlikning tabiati ana shunday. 
O’rganilayotgan fizik sistema faqat makroskopik bo’lgandagina issiqlik harakati to’g’risida 
gapirish mumkin. Sistema bir yoki bir necha atomlardan iborat bo’lganda issiqlik harakati 
to’g’risida gapirishning ma’nosi bo’lmaydi. 
Termodinamika faqat jismlarning termodinamik muvozanat holatini va biri-biridan keyin 
uzluksiz davom etadigan, amalda muvozanat holatlari deb qaralish mumkin bo’lgan sekin 
prosesslarni o’rganadi.1 (Termodinamik muvozanat tushunchasi 1- § da beriladi.) Termodinamika 
sistemalarning termodinamik muvozanat holatiga o’tishining umumiy qonuniyatlarini ham 
o’rganadi. Molekulyar-kinetik nazariya masalalari doirasi anchagina keng. U jismlarning 
termodinamik muvozanat holatlarinigina emas, balki jismlarda chekli tezliklar bilan o’tadigan 
prosesslarni ham o’rganadi.
Molekulyar-kinetik nazariyaning moddaning muvozanat holatidagi xossalarini o’rganadigan 
qismi statistik termodinamika yoki statistik mexanika deb ataladi. Uning chekli tezliklar bilan 
harakatlanayotgan jismlarda o’tadigan prosesslarni o’rganadigan qismi esa fizik kinetika deb 
ataladi. Aksiomatik termodinamika, shuningdek, fenomenologik yoki forshxl termodinamika deb 
ham ataladi. Termodinamikaning afzalligi uning xulosalarining katta umumiylik bilan 
xarakterlanishidadir, chunki bu xulosalar soddalashtiruvchi modellar qo’llanmagan holda olinadi, 
holbuki molekulyar-kinetik nazariya bunday modellarsiz ishlay olmaydi. Biroq molekulyar-
kinetik nazariya, hech bo’lmaganda prinsip jihatidan, nazariy o’rganilishi faqat birgina aksiomatik 
termodinamika metodlarini qo’llash bilan echilmaydigan masalalarni ham echishga imkon beradi. 
Bunday masalalarga, masalan, modda holatining termik va kalorik tenglamalarini keltirib 
chiqarish masalalari misol bo’la oladi. Termodinamikaning umumiy xulosalariga tugal konkret 
xarakter berish uchun bunday tenglamalarni bilish zarur. Aksiomatik termodinamika bunday 
tenglamalarni tajribadan keltirib chiqaradi. Bundan tashqari, molekulyar fizikaning turli 
problemalariga 
bog’liq holda qo’yilgan tajribalar shuni ko’rsatdiki, aksiomatik 
1 30-yillardan boshlab muvozanatsiz prosеsslar tеrmodimikasi vujudga kеldi va rivojlana 
boshladi. Biroq fizikaning bu bo’limini biz bu еrda ko’rib o’tirmaymiz. 

---

termodinamikaning prinsiplari uning asoschilari hisoblaganlaridek mustahkam va universal emas 
ekan. Fizikaning ko’plab boshqa qonunlari singari bu prinsiplarning ham qo’llanish sohalari chekli 
ekan. Masalan, aksiomatik termodinamika termodinamik muvozanat holatining o’z-o’zidan 
buzilishlarini yoki fluktuasiyalarni tushuntirib bera olmaydi, bunday fluktuasiyalar sistemaning 
o’lchamlari qanchalik kichik bo’lsa, shunchalik ravshanroq namoyon bo’ladi. Statistik 
termodinamika bu hodisalar doirasini ham qamrab oladi va bu bilan formal termodinamikaning 
ko’llanish chegarasini belgilab beradi. 
Biz molekulyar fizikani klassik mexanikadan keyin o’rganamiz. Bunda ma’lum ilmiy-
pedagogik qiyinchilik mavjuddir. Molekulyar fizika atom va molekulalar bo’ysunadigan 
qonunlarga asoslanishi kerak. Bu qonunlar esa kvant mexanikasi qonunlari bo’lib, biz ularni 
keyinroq o’rganamiz. Bu qonunlarni bilmagan holda hozirgi zamon fizikasini to’la va qat’iy bayon 
etish mumkin emas. SHunga qaramasdan, biz molekulyar fizikani klassik mexanikadan keyin 
bayon qilamiz. Buning sababi bor. Makroskopik hodisalarning keng doirasi atomlar tuzilishining 
detallari va ularni boshqaruvchi qonunlar bilan emas, balki makroskopik sistemalardagi 
atomlarning o’zlarining haddan toshqari ko’p sonli ekanligi bilan xarakterlanadi. Bunday tur 
hodisalarni o’rganishda kvant mexanikasini bilish hamma vaqt ham shartemas. To’g’ri, klassik 
mexanika asosida qurilgan molekulyar fizika eksperimental dalillarning butun diapazonini qamrab 
olmaydi. Atom va molekulalarning kvant tabiati ertami-kechmi namoyon bo’ladi, masalan, 
jismlarning issiqlik sig’imi masalalarida yoki absolyut nol temperatura yaqinidagi hodisalarda 
shunday bo’ladi. Biroq bu hollarda, hech bo’lmaganda, eng asosiy vamuhim jihatlarni tushunib 
olish uchun kvant fizikasidan oldindan beriladigan kichik ma’lumotlar etarlidir, ularni esabayon 
qilish davomida keltirish mumkin. Kvant mexanikasini garchi elementar shaklda bo’lsada, 
sistemali ravishda bevosita klassik mexanikadan keyin bayon qilish pedagogik jihatdan o’rinli 
emas. O’rganishni boshlayotgan odam dastavval klassik tasavvurlarning etarli emasligini va kvant 
tasavvurlarni kiritish zarur bo’lganligini aniq ko’rsatib beruvchi eksperimental dalillarning keng 
doirasi bilan tanishishi kerak. Fenomenalogik termodinamikani bayon qilishdan avval shunday 
mulohazani aytib o’tish kerak bo’ladi. 18-asr fiziklari va qisman 19-asr birinchi yarmining fiziklari 
issshushkni jismlarda bo’ladigan maxsus vaznsiz modda deb qarar edilar. Issiqlik yaratilishi ham, 
yo’qotilishi ham mumkin emas.
Bu gipotetik modda teplorod deb atalgan edi. Jismlarning isishi ular ichidagi teplorodning 
ortishi bilan, jismlarning sovishi esa uning kamayishi bilan tushuntirilar edi. Teplorod nazariyasi 
asossizdir. Bu nazariya eng oddiy hodisalarni, masalan, jismlarning ishqalanishdan isishini 
tushuntira olmaydi. Bu nazariyani qarab chiqishning hojati yo’q. Bizning bu nazariyani eslatib 
o’tishimizning boisi shundaki, issiqlik haqidagi ta’limotda ishlatiladigan terminologiya tarixiy 
jihatdan teplorod nazariyasi ta’sirida shakllangan. Teplorod nazariyasining asosiy tushunchasi 
issiqlik miqdori edi. Bu nazariya nuqtai-nazaridan issiqlik miqdori tushunchasi o’z-o’zidan 
tushunarli, uni ta’riflashning keragi yo’q. Garchi bu tushuncha noo’rin, uning bilan issshushkning 
fizik tabiati haqidagi noto’g’ri tasavvurlar bog’langan bo’lsada, bu tushunchadan hozir ham 
foydalaniladi. Terminologiya hamma vaqt ham bir-biri bilan o’rin almashinuvchi fizik 
tasavvurlarga nisbatan yashovchanroq bo’ladi. Fiziklarga ko’pincha unchalik rasional bo’lmagan, 
tarixiy o’rnashib qolgan terminlar bilan ish ko’rishga to’g’ri keladi. Buning unchalik qusuri yo’q, 
faqat bunda har bir terminni unga berilgan aniq ta’rif ma’nosida tushunish va uni ana shu ta’rifdan 
kelib chiqmaydigan hech qanday tasavvurlar bilan bog’lamaslik kerak. Issiqlik haqidagi ta’limotda 
issiqlik miqdorini ta’rifi talab qilinmaydigan birlamchi tushunchalar qatoriga qo’shib qo’yishdan 
xavflirok narsa yo’q. «Issiqlik miqdori» tushunchasidan unga teplorod nazariyasi tasavvurlari 
bilan bog’lamaydigan aniq va ravshan ta’rif berish sharti bilangina foydalanish mumkin. Bu 
aytilganlar fanga teplorod nazariyasi: dan meros bo’lib qolgan issiqlik sig’imi, yashirin issiqlik va 
shunga o’xshash boshqa tushunchalar uchun ham taalluqlidir.