“Daimi sürətlənmə ilə xətti hərəkət zamanı sürət” mövzusunda dərs planı
Tarix :
Mövzu: “Daimi sürətlənmə ilə düz xətt hərəkəti zamanı sürət”
Məqsədlər:
Maarifləndirici : Daimi sürətlənmə ilə düz xətt hərəkəti zamanı sürət haqqında biliklərin şüurlu mənimsənilməsini təmin etmək və formalaşdırmaq;
İnkişaf : Müstəqil fəaliyyət bacarıqlarını və qrup işi bacarıqlarını inkişaf etdirməyə davam edin.
Maarifləndirici : Yeni biliklərə idrak marağı formalaşdırmaq; davranış intizamını inkişaf etdirmək.
Dərsin növü: yeni biliklərin öyrənilməsi dərsi
Avadanlıq və məlumat mənbələri:
İsachenkova, L. A. Fizika: dərslik. 9-cu sinif üçün. dövlət qurumları orta rus dili ilə təhsil dil təlim / L. A. İsachenkova, G. V. Palçik, A. A. Sokolski; tərəfindən redaktə edilmiş A. A. Sokolski. Minsk: Xalq Asveta, 2015
İsachenkova, L. A. Fizika problemləri toplusu. 9-cu sinif: ümumi təhsil müəssisələrinin tələbələri üçün dərslik. orta rus dili ilə təhsil dil təlim / L. A. İsachenkova, G. V. Palchik, V. V. Dorofeychik. Minsk: Aversev, 2016, 2017.
Dərsin strukturu:
Təşkilati məqam (5 dəq)
Əsas biliklərin yenilənməsi (5 dəq)
Yeni materialın öyrənilməsi (15 dəq)
Bədən tərbiyəsi dəqiqəsi (2 dəq)
Biliyin möhkəmləndirilməsi (13 dəq)
Dərsin xülasəsi (5 dəq)
Təşkilat vaxtı
Salam, oturun! (İştirak edənləri yoxlayır).Bu gün dərsdə sabit sürətlənmə ilə xətti hərəkətin sürətini başa düşməliyik. Və bu o deməkdir kiDərs mövzusu : Daimi sürətlənmə ilə düz xətt hərəkəti zamanı sürət
İstinad biliklərinin yenilənməsi
Bütün qeyri-bərabər hərəkətlərin ən sadəsi - sabit sürətlənmə ilə düzxətli hərəkət. Buna bərabər dəyişən deyilir.
Bədənin vahid hərəkəti zamanı sürəti necə dəyişir?
Yeni materialın öyrənilməsi
Bir polad topun meylli bir oluk boyunca hərəkətini düşünün. Təcrübə göstərir ki, onun sürətlənməsi demək olar ki, sabitdir:
Qoy V zaman anı t = 0 topun ilkin sürəti var idi (şək. 83).
Topun sürətinin vaxtından asılılığını necə tapmaq olar?
Topun sürətləndirilməsiA =. Bizim nümunəmizdəΔt = t , Δ - . O deməkdir ki,
, harada
Daimi sürətlənmə ilə hərəkət edərkən, cismin sürəti xətti olaraq asılıdır vaxt.
bərabərliklərdən ( 1 ) və (2) proqnozlar üçün düsturlar aşağıdakılardır:
Gəlin asılılıq qrafiklərini quraqa x ( t ) Və v x ( t ) (düyü. 84, a, b).
düyü. 84
Şəkil 83-ə uyğun olaraqA X = A > 0, = v 0 > 0.
Sonra asılılıqlar a x ( t ) cədvəlinə uyğundur1 (bax Şəkil 84, A). Buzaman oxuna paralel düz xətt. Asılılıqlarv x ( t ) cədvəlinə uyğundur, proyeksiya artımını təsvir edirsko böyümək (şək. bax. 84, b). Artdığı aydındırmodulsürət. Top hərəkət edirbərabər sürətləndirdi.
İkinci misalı nəzərdən keçirək (şək. 85). İndi topun ilkin sürəti yiv boyunca yuxarıya doğru yönəldilir. Yuxarı doğru hərəkət edən top tədricən sürətini itirəcək. nöqtədəA O haqqındaan dayanacaq vəbaşlayacaqaşağı sürüşdürün. NöqtəA çağırdıdönüş nöqtəsi.
görə rəsm 85 A X = - a< 0, = v 0 > 0 və düsturlar (3) və (4) qrafika uyğun gəlir2 Və 2" (santimetr. düyü. 84, A , b).
Cədvəl 2" göstərir ki, başlanğıcda top yuxarıya doğru hərəkət edərkən, sürətin proyeksiyasıv x müsbət idi. Eyni zamanda azaldıt= sıfıra bərabər oldu. Bu anda top dönüş nöqtəsinə çatdıA (bax Şəkil 85). Bu nöqtədə topun sürətinin istiqaməti əks istiqamətdə dəyişdit> sürət proyeksiyası mənfi oldu.
Qrafikdən 2" (bax Şəkil 84, b) o da aydın olur ki, fırlanma anından əvvəl sürət modulu azalıb - top bərabər sürətlə yuxarıya doğru hərəkət edib. Att > t n sürət modulu artır - top bərabər sürətlə aşağı hərəkət edir.
Hər iki nümunə üçün sürət modulunun zamana qarşı öz qrafiklərini qurun.
Vahid hərəkətin başqa hansı qanunlarını bilmək lazımdır?
§ 8-də sübut etdik ki, vahid düzxətli hərəkət üçün qrafik arasındakı rəqəm sahəsiv x və zaman oxu (bax. Şəkil 57) ədədi olaraq yerdəyişmə proyeksiyasına Δ bərabərdir.r X . Sübut oluna bilər ki, bu qayda qeyri-bərabər hərəkətə də aiddir. Sonra 86-cı şəkilə görə yerdəyişmə proyeksiyası Δr X bərabər dəyişən hərəkətlə trapezoidin sahəsi ilə müəyyən edilirA B C D . Bu sahə əsasların cəminin yarısına bərabərdirtrapesiya hündürlüyünə vurulurAD .
Nəticə olaraq:
(5) formulunun sürət proyeksiyasının orta qiyməti olduğundan
belədir:
Avtomobil sürərkən iləsabit sürətlənmə, (6) əlaqəsi təkcə proyeksiya üçün deyil, həm də sürət vektorları üçün təmin edilir:
Daimi sürətlənmə ilə hərəkətin orta sürəti ilkin və son sürətlərin cəminin yarısına bərabərdir.
Formulalar (5), (6) və (7) istifadə edilə bilməzüçün hərəkat iləardıcıl olmayan sürətlənmə. Bu səbəb ola bilərKimə kobud səhvlər.
Biliyin konsolidasiyası
57-ci səhifədəki problemin həlli nümunəsinə baxaq:
Avtomobil modulu = 72 olan sürətlə hərəkət edirdi. Qırmızı işıqforu görən sürücü yol hissəsindəs= 50 m bərabər şəkildə azaldılmış sürət = 18 . Avtomobilin hərəkətinin xarakterini müəyyənləşdirin. Əyləc zamanı avtomobilin hərəkət etdiyi sürətin istiqamətini və böyüklüyünü tapın.
Verildi: Reshe tion:
72 = 20 Avtomobilin hərəkəti bərabər yavaş idi. usko-
avtomobil sürməkəks istiqamət
18 = 5 hərəkət sürəti.
Sürətləndirmə modulu:
s= 50 m
Əyləc vaxtı:
A - ? Δ t =
Sonra
Cavab:
Dərsin xülasəsi
Avtomobil sürərkən iləDaimi sürətlənmə ilə sürət xətti zamandan asılıdır.
Vahid sürətlənmiş hərəkətdə ani sürət və sürətlənmənin istiqamətləri üst-üstə düşür, bərabər yavaş hərəkətlə isə əksinədir.
Orta sürmə sürətiiləsabit sürətlənmə ilkin və son sürətlərin cəminin yarısına bərabərdir.
Ev tapşırığının təşkili
§ 12, məs. 7 № 1, 5
Refleksiya.
İfadələrə davam edin:
Bu gün dərsdə öyrəndim...
Maraqlı idi…
Dərsdə əldə etdiyim biliklər faydalı olacaq
Vahid sürətlənmiş hərəkət üçün törəmə olmadan təqdim etdiyimiz aşağıdakı tənliklər etibarlıdır:
Anladığınız kimi, soldakı vektor düsturu və sağdakı iki skalyar düstur bərabərdir. Cəbr nöqteyi-nəzərindən skalyar düsturlar o deməkdir ki, vahid sürətlənmiş hərəkətlə yerdəyişmə proyeksiyaları kvadrat qanuna görə zamandan asılıdır. Bunu ani sürət proqnozlarının təbiəti ilə müqayisə edin (bax § 12-h).
sx = x – xo və sy = y – yo olduğunu bilərək (bax § 12), yuxarı sağ sütundakı iki skalyar düsturdan koordinatlar üçün tənliklər əldə edirik:
Bədənin vahid sürətlənmiş hərəkəti zamanı sürətlənmə sabit olduğundan, koordinat oxları həmişə elə yerləşdirilə bilər ki, sürətlənmə vektoru bir oxa, məsələn, Y oxuna paralel yönəlsin.Nəticədə, X oxu boyunca hərəkət tənliyi belə olacaq. nəzərəçarpacaq dərəcədə sadələşdirilmişdir:
x = xo + υox t + (0) və y = yo + υoy t + ½ ay t²
Nəzərə alın ki, sol tənlik vahid düzxətli hərəkət tənliyi ilə üst-üstə düşür (bax § 12-g). Bu o deməkdir ki, vahid sürətlənmiş hərəkət bir ox boyunca vahid hərəkətdən və digəri boyunca bərabər sürətlənmiş hərəkətdən "təşkil edə" bilər. Bu, yaxtada nüvə ilə təcrübə ilə təsdiqlənir (bax § 12-b).
Tapşırıq. Qız qollarını uzadaraq topu atdı. 80 sm yüksəldi və tezliklə 180 sm uçaraq qızın ayaqlarına düşdü. Top hansı sürətlə atıldı və top yerə dəydikdə hansı sürətlə atıldı?
Ani sürətin Y oxuna proyeksiyası üçün tənliyin hər iki tərəfini kvadratlaşdıraq: υy = υoy + ay t (bax § 12). Bərabərliyi əldə edirik:
υy² = ( υoy + ay t )² = υoy² + 2 υoy ay t + ay² t²
Mötərizədə yalnız sağ tərəfdəki iki şərt üçün 2 amilini çıxaraq:
υy² = υoy² + 2 ay ( υoy t + ½ ay t² )
Qeyd edək ki, mötərizədə yerdəyişmə proyeksiyasını hesablamaq üçün düstur alırıq: sy = υoy t + ½ ay t². Bunu sy ilə əvəz edərək, əldə edirik:
Həll. Bir rəsm çəkək: Y oxunu yuxarıya doğru yönəldin və koordinatların mənşəyini yerə qızın ayaqlarına qoyun. Sürət proyeksiyasının kvadratı üçün əldə etdiyimiz düsturu əvvəlcə topun yüksəlişinin yuxarı nöqtəsində tətbiq edək:
0 = υoy² + 2·(–g)·(+h) ⇒ υoy = ±√¯2gh = +4 m/s
Sonra yuxarıdan aşağıya doğru hərəkət etməyə başladıqda:
υy² = 0 + 2·(–g)·(–H) ⇒ υy = ±√¯2gh = –6 m/s
Cavab: top 4 m/s sürətlə yuxarıya atıldı və yerə enmə anında onun Y oxuna qarşı yönəldilmiş sürəti 6 m/s idi.
Qeyd. Ümid edirik ki, ani sürətin kvadrat proyeksiyasının düsturu X oxuna bənzətmə ilə düzgün olacaq:
Hərəkət bir ölçülüdürsə, yəni yalnız bir ox boyunca baş verirsə, çərçivədəki iki düsturdan hər hansı birini istifadə edə bilərsiniz.
Kinematika fizikada klassik mexaniki hərəkəti öyrənir. Dinamikadan fərqli olaraq, elm cisimlərin niyə hərəkət etdiyini öyrənir. Bunu necə edirlər sualına cavab verir. Bu yazıda biz təcil və sabit sürətlənmə ilə hərəkətin nə olduğunu nəzərdən keçirəcəyik.
Sürətləndirmə anlayışı
Bir cisim kosmosda hərəkət edərkən, müəyyən bir müddət ərzində trayektoriyanın uzunluğu olan müəyyən bir yolu əhatə edir. Bu yolu hesablamaq üçün biz sürət və təcil anlayışlarından istifadə edirik.
Fiziki kəmiyyət kimi sürət, qət edilən məsafənin dəyişməsi zamanı sürətini xarakterizə edir. Sürət bədənin hərəkəti istiqamətində traektoriyaya tangensial olaraq yönəldilir.
Sürətlənmə bir az daha mürəkkəb kəmiyyətdir. Qısacası, müəyyən bir zamanda sürətin dəyişməsini təsvir edir. Riyaziyyat belə görünür:
Bu düsturu daha aydın başa düşmək üçün sadə bir misal verək: tutaq ki, hərəkətin 1 saniyəsində bədənin sürəti 1 m/s artdı. Yuxarıdakı ifadə ilə əvəz olunan bu rəqəmlər nəticəyə gətirib çıxarır: bu saniyə ərzində cismin sürətlənməsi 1 m/s 2-ə bərabər idi.
Sürətlənmənin istiqaməti sürət istiqamətindən tamamilə müstəqildir. Onun vektoru bu sürətlənməyə səbəb olan yaranan qüvvənin vektoru ilə üst-üstə düşür.
Sürətlənmənin yuxarıdakı tərifində vacib bir məqamı qeyd etmək lazımdır. Bu dəyər təkcə sürətin böyüklüyündə deyil, həm də istiqamətdə dəyişməsini xarakterizə edir. Sonuncu fakt əyri xətti hərəkət zamanı nəzərə alınmalıdır. Daha sonra məqalədə yalnız düzxətli hərəkət nəzərdən keçiriləcək.
Daimi sürətlənmə ilə hərəkət edərkən sürət
Hərəkət zamanı öz böyüklüyünü və istiqamətini qoruyub saxlayarsa, sürətlənmə sabitdir. Belə hərəkət vahid sürətlənmiş və ya bərabər yavaşlamış adlanır - hamısı sürətlənmənin sürətin artmasına və ya sürətin azalmasına səbəb olub-olmamasından asılıdır.
Sabit sürətlənmə ilə hərəkət edən bir cismin sürəti aşağıdakı düsturlardan biri ilə müəyyən edilə bilər:
İlk iki tənlik vahid sürətlənmiş hərəkəti xarakterizə edir. Onların arasındakı fərq ondadır ki, ikinci ifadə sıfırdan fərqli ilkin sürət halına tətbiq edilir.
Üçüncü tənlik sabit sürətlənmə ilə bərabər yavaş hərəkət sürətinin ifadəsidir. Sürətlənmə sürətə qarşı yönəldilir.
Hər üç v(t) funksiyasının qrafikləri düz xətlərdir. İlk iki halda düz xətlər x oxuna nisbətən müsbət mailliyə malikdir, üçüncü halda isə bu yamac mənfi olur.
Qatılan məsafə üçün düsturlar
Daimi təcilli hərəkət halında yol üçün (sürətlənmə a = const) zamanla sürətin inteqralını hesablasanız, düsturlar əldə etmək çətin deyil. Yuxarıda yazılmış üç tənlik üçün bu riyazi əməliyyatı yerinə yetirdikdən sonra L yolu üçün aşağıdakı ifadələri əldə edirik:
L = v 0 *t + a*t 2 /2;
L = v 0 *t - a*t 2 /2.
Hər üç yol funksiyasının zamana qarşı qrafikləri parabolalardır. İlk iki halda parabolanın sağ qolu artır, üçüncü funksiya üçün isə tədricən müəyyən sabitə çatır ki, bu da bədən tam dayanana qədər qət edilən məsafəyə uyğun gəlir.
Problemin həlli
30 km/saat sürətlə hərəkət edən avtomobil sürətlənməyə başlayıb. O, 600 metr məsafəni 30 saniyəyə qət edib. Maşının sürətlənməsi nə idi?
Əvvəlcə ilkin sürəti km/saatdan m/s-ə çevirək:
v 0 = 30 km/saat = 30000/3600 = 8,333 m/s.
İndi hərəkət tənliyini yazaq:
L = v 0 *t + a*t 2 /2.
Bu bərabərlikdən sürətlənməni ifadə edirik, alırıq:
a = 2*(L - v 0 *t)/t 2.
Bu tənlikdəki bütün fiziki kəmiyyətlər məsələnin şərtlərindən məlumdur. Onları düsturda əvəz edirik və cavabı alırıq: a ≈ 0,78 m/s 2 . Belə ki, sabit sürətlənmə ilə hərəkət edən avtomobil hər saniyə sürətini 0,78 m/s artırıb.
Gəlin (əylənmək üçün) 30 saniyəlik sürətlənmiş hərəkətdən sonra hansı sürəti əldə etdiyini də hesablayaq:
v = v 0 + a*t = 8,333 + 0,78*30 = 31,733 m/s.
Nəticədə sürət 114,2 km/saatdır.
Sürət modulu zamanla artırsa, sabit sürətlənmə ilə düzxətli hərəkət vahid sürətlənmiş və ya azaldıqda bərabər yavaşlayan adlanır.
Sürətli hərəkətə misal olaraq alçaq bir binanın balkonundan düşən çiçək qabı ola bilər. Payızın əvvəlində qazanın sürəti sıfır olsa da, bir neçə saniyə ərzində onlarla m/s-ə qədər yüksəlməyi bacarır. Yavaş hərəkətə misal olaraq, şaquli olaraq yuxarıya doğru atılan daşın hərəkətini göstərmək olar, onun sürəti əvvəlcə yüksəkdir, lakin sonra trayektoriyanın yuxarı nöqtəsində tədricən sıfıra enir. Əgər hava müqavimətinin qüvvəsini laqeyd etsək, onda bu halların hər ikisində sürətlənmə eyni olacaq və həmişə şaquli olaraq aşağıya doğru yönəlmiş, g hərfi ilə işarələnən və təxminən 9,8 m/s2-yə bərabər olan sərbəst düşmə sürətinə bərabər olacaqdır. .
Cazibə qüvvəsinin sürətlənməsi, g, Yerin cazibə qüvvəsindən qaynaqlanır. Bu qüvvə yerə doğru hərəkət edən bütün cisimləri sürətləndirir, ondan uzaqlaşanları isə yavaşlatır.
burada v cismin t zamanındakı sürətidir, sadə çevrilmələrdən sonra haradan alırıq üçün tənlik sabit sürətlənmə ilə hərəkət edərkən sürət: v = v0 + at
8. Sabit təcilli hərəkət tənlikləri.
Sabit sürətlənmə ilə xətti hərəkət zamanı sürət tənliyini tapmaq üçün fərz edək ki, t=0 zamanında cismin ilkin sürəti v0 olub. a sürəti sabit olduğundan, aşağıdakı tənlik istənilən t zamanı üçün etibarlıdır:
burada v bədənin t anındakı sürətidir, buradan sadə çevrilmələrdən sonra sabit sürətlənmə ilə hərəkət edərkən sürət tənliyini alırıq: v = v0 + at
Sabit sürətlənmə ilə düzxətli hərəkət zamanı getdiyi yolun tənliyini əldə etmək üçün əvvəlcə sürətin zamana qarşı qrafikini qururuq (5.1). a>0 üçün bu asılılığın qrafiki Şəkil 5-də solda göstərilmişdir (mavi düz xətt). §3-də müəyyən etdiyimiz kimi, t zamanı ərzində yerinə yetirilən hərəkəti t=0 və t anları arasında sürətə qarşı zaman əyrisinin altındakı sahəni hesablamaqla müəyyən etmək olar. Bizim vəziyyətimizdə, t = 0 və t iki şaquli xətt ilə məhdudlaşan əyri altındakı rəqəm, S sahəsi, məlum olduğu kimi, uzunluqların cəminin yarısının məhsuluna bərabər olan trapezoid OABC-dir. OA və CB əsaslarının və OC hündürlüyünün:
Şəkil 5-dən göründüyü kimi, OA = v0, CB = v0 + at və OC = t. Bu dəyərləri (5.2) ilə əvəz edərək, v0 başlanğıc sürətində sabit a sürəti ilə düzxətli hərəkət zamanı t vaxtında edilən S yerdəyişməsi üçün aşağıdakı tənliyi əldə edirik:
Göstərmək asandır ki, (5.3) düsturu təkcə onun alındığı a>0 sürətləndiricili hərəkət üçün deyil, həm də a>0 sürəti olan hərəkət üçün etibarlıdır.<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.
9. Cəsədlərin sərbəst düşməsi. Cazibə qüvvəsi səbəbindən sabit sürətlənmə ilə hərəkət.
Cismlərin sərbəst düşməsi, hava müqaviməti olmadıqda (vakuumda) cisimlərin Yerə düşməsidir.
Cismlərin Yerə düşmə sürətinə cazibə sürəti deyilir. Sərbəst düşmə sürətləndirilməsi vektoru simvolla göstərilir, o, şaquli olaraq aşağıya doğru yönəldilir. Yer kürəsinin müxtəlif nöqtələrində, coğrafi enlikdən və dəniz səviyyəsindən yüksəklikdən asılı olaraq, g-nin ədədi dəyəri eyni deyil, qütblərdə təxminən 9,83 m/s2-dən ekvatorda 9,78 m/s2-ə qədər dəyişir. Moskva enində g = 9,81523 m/s2. Adətən, hesablamalarda yüksək dəqiqlik tələb olunmursa, o zaman Yer səthində g-nin ədədi qiyməti 9,8 m/s2 və hətta 10 m/s2-yə bərabər götürülür.
Sərbəst düşməyə sadə bir misal, müəyyən bir h hündürlüyündən başlanğıc sürəti olmadan düşən cismi göstərmək olar. Sərbəst düşmə daimi sürətlənmə ilə xətti hərəkətdir.
İdeal sərbəst düşmə yalnız vakuumda mümkündür, burada hava müqaviməti yoxdur və kütlədən, sıxlıqdan və formadan asılı olmayaraq, bütün cisimlər eyni sürətlə düşür, yəni.
Düzgün sürətlənmiş hərəkət üçün bütün düsturlar sərbəst düşən cisimlərə şamil edilir.
İstənilən vaxt cismin sərbəst düşməsi zamanı sürətin böyüklüyü:
bədən hərəkəti:
Bu halda a sürətinin əvəzinə bərabər sürətlənmiş hərəkət üçün düsturlara cazibə qüvvəsinin g = 9,8 m/s2 sürətlənməsi daxil edilir.
10. Cismlərin hərəkəti. Sərt Cismin İrəli Hərəkəti
Sərt cismin köçürmə hərəkəti elə bir hərəkətdir ki, bu hərəkətdə cisimlə daim bağlı olan hər bir düz xəttin özünə paralel hərəkət edir. Bunun üçün gövdəyə bağlı iki paralel olmayan xəttin özlərinə paralel hərəkət etməsi kifayətdir. Tərcümə hərəkəti zamanı bədənin bütün nöqtələri eyni, paralel trayektoriyaları təsvir edir və istənilən vaxt eyni sürət və sürətlərə malikdir. Beləliklə, cismin ötürmə hərəkəti onun O nöqtələrindən birinin hərəkəti ilə müəyyən edilir.
Ümumi halda, tərcümə hərəkəti üçölçülü məkanda baş verir, lakin onun əsas xüsusiyyəti - hər hansı bir seqmentin özünə paralelliyini qorumaq - qüvvədə qalır.
Məsələn, lift vaqonu irəliləyir. Həmçinin, birinci təxminə görə, dönmə təkərinin kabinəsi tərcümə hərəkəti edir. Bununla belə, dəqiq desək, Ferris təkərinin kabinəsinin hərəkətini mütərəqqi hesab etmək olmaz. Əgər cisim translyasiya ilə hərəkət edirsə, onun hərəkətini təsvir etmək üçün ixtiyari bir nöqtənin (məsələn, bədənin kütlə mərkəzinin hərəkəti) hərəkətini təsvir etmək kifayətdir.
Əgər qapalı mexaniki sistemi təşkil edən cisimlər bir-biri ilə yalnız cazibə və elastiklik qüvvələri vasitəsilə qarşılıqlı təsir göstərirsə, onda bu qüvvələrin işi əks işarə ilə alınan cisimlərin potensial enerjisinin dəyişməsinə bərabərdir: A = –(E р2 – E р1).
Kinetik enerji teoreminə görə bu iş cisimlərin kinetik enerjisinin dəyişməsinə bərabərdir
Beləliklə
Və ya E k 1 + E p 1 = E k 2 + E p 2.
Qapalı sistemi təşkil edən və bir-biri ilə cazibə və elastik qüvvələr vasitəsilə qarşılıqlı təsir göstərən cisimlərin kinetik və potensial enerjilərinin cəmi dəyişməz olaraq qalır.
Bu ifadə mexaniki proseslərdə enerjinin saxlanması qanununu ifadə edir. Bu, Nyuton qanunlarının nəticəsidir. E = E k + E p cəminə ümumi mexaniki enerji deyilir. Mexanik enerjinin saxlanması qanunu yalnız qapalı sistemdəki cisimlər bir-biri ilə konservativ qüvvələr, yəni potensial enerji anlayışının tətbiq oluna biləcəyi qüvvələr ilə qarşılıqlı əlaqədə olduqda təmin edilir.
Qapalı cisimlər sisteminin mexaniki enerjisi bu cisimlər arasında yalnız mühafizəkar qüvvələr hərəkət etdiyi təqdirdə dəyişmir. Mühafizəkar qüvvələr hər hansı qapalı trayektoriya boyunca işi sıfıra bərabər olan qüvvələrdir. Cazibə qüvvəsi mühafizəkar qüvvələrdən biridir.
Real şəraitdə hərəkət edən cisimlərə demək olar ki, həmişə cazibə qüvvələri, elastik qüvvələr və digər mühafizəkar qüvvələrlə birlikdə sürtünmə qüvvələri və ya ətraf mühitin müqavimət qüvvələri təsir göstərir.
Sürtünmə qüvvəsi mühafizəkar deyil. Sürtünmə qüvvəsinin gördüyü iş yolun uzunluğundan asılıdır.
Əgər qapalı sistemi təşkil edən cisimlər arasında sürtünmə qüvvələri hərəkət edirsə, mexaniki enerji qorunmur. Mexanik enerjinin bir hissəsi cisimlərin daxili enerjisinə çevrilir (isitmə).
Hər hansı fiziki qarşılıqlı əlaqə zamanı enerji nə görünür, nə də yox olur. Sadəcə bir formadan digərinə dəyişir.
Enerjinin saxlanması və çevrilməsi qanununun nəticələrindən biri də “əbədi hərəkət maşını” (əbədi mobil) – enerji sərf etmədən qeyri-müəyyən müddətə işləyə bilən maşının yaradılmasının qeyri-mümkünlüyü haqqında bəyanatdır.
Tarix xeyli sayda “əbədi hərəkət” layihələrini saxlayır. Bəzilərində "ixtiraçının" səhvləri göz qabağındadır, digərlərində bu səhvlər cihazın mürəkkəb dizaynı ilə maskalanır və bu maşının niyə işləməyəcəyini başa düşmək çox çətin ola bilər. Dövrümüzdə "əbədi hərəkət maşını" yaratmaq üçün nəticəsiz cəhdlər davam edir. Bütün bu cəhdlər uğursuzluğa məhkumdur, çünki enerjinin saxlanması və çevrilməsi qanunu enerji sərf etmədən iş əldə etməyi “qadağan edir”.
31. Molekulyar kinetik nəzəriyyənin əsas prinsipləri və onların əsaslandırılması.
Bütün cisimlər boşluqlarla ayrılan, təsadüfi hərəkət edən və bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olan molekullardan, atomlardan və elementar hissəciklərdən ibarətdir.
Kinematika və dinamika bizə bir cismin hərəkətini təsvir etməyə və bu hərəkətə səbəb olan qüvvəni təyin etməyə kömək edir. Bununla belə, mexanik bir çox suallara cavab verə bilməz. Məsələn, bədənlər nədən ibarətdir? Niyə bir çox maddələr qızdırıldıqda maye olur və sonra buxarlanır? Və ümumiyyətlə, temperatur və istilik nədir?
Qədim yunan filosofu Demokrit 25 əsr əvvəl oxşar suallara cavab verməyə çalışıb. Heç bir təcrübə aparmadan belə nəticəyə gəldi ki, cisimlər bizə ancaq bərk görünür, əslində isə onlar boşluqla ayrılmış kiçik hissəciklərdən ibarətdir. Bu zərrəcikləri əzməyin mümkün olmadığını nəzərə alan Demokrit onları atomlar adlandırdı ki, bu da yunan dilindən tərcümədə bölünməz deməkdir. O, həmçinin atomların fərqli ola biləcəyini və daimi hərəkətdə olduğunu irəli sürdü, lakin biz bunu görmürük, çünki onlar çox kiçikdirlər.
M.V. molekulyar kinetik nəzəriyyənin inkişafına böyük töhfə vermişdir. Lomonosov. Lomonosov ilk dəfə istiliyin bədəndəki atomların hərəkətini əks etdirdiyini irəli sürdü. Bundan əlavə, o, molekulları müvafiq olaraq eyni və müxtəlif atomlardan ibarət sadə və mürəkkəb maddələr anlayışını təqdim etdi.
Molekulyar fizika və ya molekulyar kinetik nəzəriyyə maddənin quruluşu haqqında müəyyən fikirlərə əsaslanır
Beləliklə, maddənin quruluşunun atom nəzəriyyəsinə görə, maddənin bütün kimyəvi xüsusiyyətlərini saxlayan ən kiçik zərrəciyi molekuldur. Minlərlə atomdan ibarət böyük molekullar belə, işıq mikroskopu ilə görünməyəcək qədər kiçikdir. Çoxsaylı təcrübələr və nəzəri hesablamalar göstərir ki, atomların ölçüsü təxminən 10 -10 m-dir.Molekulun ölçüsü onun neçə atomdan ibarət olmasından və onların bir-birinə nisbətən necə yerləşməsindən asılıdır.
Molekulyar kinetik nəzəriyyə kimyəvi maddələrin ən kiçik hissəcikləri kimi atomların və molekulların mövcudluğu ideyasına əsaslanan maddənin quruluşunu və xassələrini öyrənir.
Molekulyar kinetik nəzəriyyə üç əsas prinsipə əsaslanır:
1. Bütün maddələr - maye, bərk və qaz halında - özləri atomlardan ibarət olan ən kiçik hissəciklərdən - molekullardan əmələ gəlir ("elementar molekullar"). Kimyəvi maddənin molekulları sadə və ya mürəkkəb ola bilər, yəni. bir və ya bir neçə atomdan ibarətdir. Molekullar və atomlar elektrik cəhətdən neytral hissəciklərdir. Müəyyən şəraitdə molekullar və atomlar əlavə elektrik yükü əldə edərək müsbət və ya mənfi ionlara çevrilə bilər.
2. Atomlar və molekullar fasiləsiz xaotik hərəkətdədirlər.
3. Hissəciklər bir-biri ilə elektrik xarakterli qüvvələrlə qarşılıqlı təsir göstərir. Hissəciklər arasında qravitasiya qarşılıqlı təsiri əhəmiyyətsizdir.
Atomların və molekulların təsadüfi hərəkəti haqqında molekulyar kinetik nəzəriyyənin ideyalarının ən parlaq eksperimental təsdiqi Broun hərəkətidir. Bu, maye və ya qazda asılı olan kiçik mikroskopik hissəciklərin istilik hərəkətidir. Onu 1827-ci ildə ingilis botanik R.Braun kəşf etmişdir. Broun hissəcikləri molekulların təsadüfi təsirlərinin təsiri altında hərəkət edir. Molekulların xaotik istilik hərəkəti səbəbindən bu təsirlər heç vaxt bir-birini tarazlaşdırmır. Nəticədə, Brown hissəciyinin sürəti böyüklük və istiqamətdə təsadüfi dəyişir və onun trayektoriyası mürəkkəb ziqzaq əyrisidir.
Maddənin molekullarının daimi xaotik hərəkəti digər asanlıqla müşahidə olunan fenomendə - diffuziyada da özünü göstərir. Diffuziya iki və ya daha çox təmasda olan maddələrin bir-birinə nüfuz etməsi hadisəsidir. Proses ən tez qazda baş verir.
Molekulların təsadüfi xaotik hərəkətinə istilik hərəkəti deyilir. İstilik hərəkətinin kinetik enerjisi temperaturun artması ilə artır.
Mole 0,012 kq karbon 12 C-də atomların olduğu qədər hissəciklər (molekullar) olan maddənin miqdarıdır. Karbon molekulu bir atomdan ibarətdir.
32. Molekulların kütləsi, molekulların nisbi molekulyar kütləsi. 33. Molekulların molyar kütləsi. 34. Maddənin miqdarı. 35. Avoqadro sabiti.
Molekulyar kinetik nəzəriyyədə maddənin miqdarı hissəciklərin sayına mütənasib hesab olunur. Maddənin kəmiyyət vahidinə mol (mol) deyilir.
Mole, 0,012 kq (12 q) karbon 12 C-də atomların olduğu qədər hissəciklərin (molekulların) sayına bərabər olan maddə miqdarıdır. Karbon molekulu bir atomdan ibarətdir.
Maddənin bir molunda Avoqadro sabitinə bərabər sayda molekul və ya atom var.
Beləliklə, hər hansı bir maddənin bir molunda eyni sayda hissəciklər (molekullar) olur. Bu ədəd Avoqadro sabiti N A adlanır: N A = 6,02·10 23 mol –1.
Avoqadro sabiti molekulyar kinetik nəzəriyyədə ən mühüm sabitlərdən biridir.
ν maddənin miqdarı maddənin N hissəciklərinin (molekullarının) Avoqadro sabitinin N A nisbətinə nisbəti kimi müəyyən edilir:
Molar kütlə, M, verilmiş bir maddənin m kütləsinin onun tərkibindəki maddənin n miqdarına nisbətidir:
bir mol miqdarında alınan maddənin kütləsinə ədədi olaraq bərabərdir. SI sistemində molar kütlə kq/mol ilə ifadə edilir.
Beləliklə, maddənin nisbi molekulyar və ya atom kütləsi onun molekulunun və atomunun kütləsinin karbon atomunun kütləsinin 1/12 nisbətinə bərabərdir.
36. Broun hərəkəti.
Bir çox təbiət hadisələri maddənin mikrohissəciklərinin, molekullarının və atomlarının xaotik hərəkətini göstərir. Maddənin temperaturu nə qədər yüksək olarsa, bu hərəkət bir o qədər sıx olur. Buna görə də, cismin istiliyi onu təşkil edən molekulların və atomların təsadüfi hərəkətinin əksidir.
Maddənin bütün atom və molekullarının daimi və təsadüfi hərəkətdə olmasının sübutu diffuziya ola bilər - bir maddənin hissəciklərinin digərinə nüfuz etməsi.
Beləliklə, qoxu hava hərəkəti olmadıqda belə otaqda tez yayılır. Bir damla mürəkkəb tez bir zamanda bütün stəkan suyu bərabər şəkildə qara rəngə çevirir.
Diffuziya bərk cisimlərdə də müəyyən edilə bilər ki, onlar bir-birinə möhkəm basılıb uzun müddət saxlanılır. Diffuziya hadisəsi bir maddənin mikrohissəciklərinin bütün istiqamətlərdə kortəbii hərəkətə qadir olduğunu nümayiş etdirir. Maddənin mikrohissəciklərinin, eləcə də onun molekul və atomlarının bu hərəkətinə istilik hərəkəti deyilir.
BROWN HƏRƏKƏTİ - maye və ya qazda asılı vəziyyətdə olan kiçik hissəciklərin ətraf mühit molekullarının təsirinin təsiri altında baş verən təsadüfi hərəkəti; 1827-ci ildə R.Braun tərəfindən kəşf edilmişdir
Müşahidələr göstərir ki, Broun hərəkəti heç vaxt dayanmır. Bir damcı suda (əgər qurumasına icazə verməsəniz) taxılların hərəkəti bir çox günlər, aylar, illərlə müşahidə edilə bilər. Nə yayda, nə qışda, nə gündüz, nə gecə dayanmır.
Brown hərəkətinin səbəbi bərk cismin dənələrinin yerləşdiyi mayenin molekullarının davamlı, heç vaxt bitməyən hərəkətindədir. Təbii ki, bu dənələr molekulların özlərindən qat-qat böyükdür və biz mikroskop altında dənələrin hərəkətini görəndə molekulların özlərinin hərəkətini gördüyümüzü düşünməməliyik. Molekulları adi bir mikroskopla görmək mümkün deyil, lakin biz onların varlığını və hərəkətini onların əmələ gətirdiyi, bərk cismin taxıllarını itələdiyi və hərəkət etməsinə səbəb olan təsirlərə görə qiymətləndirə bilərik.
Braun hərəkətinin kəşfi maddənin quruluşunun öyrənilməsi üçün böyük əhəmiyyət kəsb edirdi. Bu, cisimlərin həqiqətən fərdi hissəciklərdən - molekullardan ibarət olduğunu və molekulların fasiləsiz təsadüfi hərəkətdə olduğunu göstərdi.
Brownian hərəkətinin izahı yalnız 19-cu əsrin son rübündə verilmişdir, o zaman ki, bir çox elm adamları Brown hissəciyinin hərəkətinin istilik hərəkəti keçirən mühitin (maye və ya qaz) molekullarının təsadüfi təsirindən qaynaqlanır. Orta hesabla, mühitin molekulları eyni qüvvə ilə bütün istiqamətlərdən Brown hissəciyinə təsir edir, lakin bu təsirlər heç vaxt bir-birini tam olaraq ləğv etmir və nəticədə Broun hissəciyinin sürəti böyüklük və istiqamətdə təsadüfi dəyişir. Buna görə də, Brown hissəciyi ziqzaq yolu ilə hərəkət edir. Üstəlik, Brown hissəciklərinin ölçüsü və kütləsi nə qədər kiçik olsa, onun hərəkəti bir o qədər nəzərə çarpır.
Beləliklə, Braun hərəkətinin təhlili maddənin quruluşunun müasir molekulyar kinetik nəzəriyyəsinin əsasını qoydu.
37. Molekullar arasında qarşılıqlı təsir qüvvələri. 38. Qaz halında olan maddələrin quruluşu. 39. Maye maddələrin quruluşu. 40. Bərk cisimlərin quruluşu.
Molekullar arasındakı məsafə və onlar arasında hərəkət edən qüvvələr qaz, maye və bərk cisimlərin xassələrini müəyyən edir.
Biz mayenin bir qabdan digərinə tökülə biləcəyinə və qazın ona verilən bütün həcmi tez doldurmasına öyrəşmişik. Su ancaq çayın yatağı boyunca axa bilər və onun üstündəki hava heç bir sərhəd tanımır.
Bütün molekullar arasında molekullararası cəlbedici qüvvələr mövcuddur ki, onların böyüklüyü molekullar bir-birindən uzaqlaşdıqca çox tez azalır və buna görə də bir neçə molekulyar diametrə bərabər məsafədə onlar heç bir şəkildə qarşılıqlı təsir göstərmirlər.
Beləliklə, demək olar ki, bir-birinə yaxın yerləşən maye molekulları arasında cəlbedici qüvvələr hərəkət edərək, bu molekulların müxtəlif istiqamətlərə səpilməsinin qarşısını alır. Əksinə, qaz molekulları arasındakı əhəmiyyətsiz cazibə qüvvələri onları bir yerdə saxlaya bilmir və buna görə də qazlar genişlənərək onlara verilən bütün həcmi doldura bilər. Molekullararası cəlbedici qüvvələrin mövcudluğunu sadə bir təcrübə aparmaqla - iki aparıcı çubuğu bir-birinə basmaqla yoxlamaq olar. Kontakt səthləri kifayət qədər hamar olarsa, çubuqlar bir-birinə yapışacaq və onları ayırmaq çətin olacaq.
Lakin molekullararası cəlbedici qüvvələr qaz, maye və bərk maddələrin xassələri arasındakı bütün fərqləri təkbaşına izah edə bilməz. Niyə, məsələn, maye və ya bərk maddənin həcmini azaltmaq çox çətindir, lakin balonu sıxmaq nisbətən asandır? Bu onunla izah olunur ki, molekullar arasında təkcə cəlbedici qüvvələr deyil, həm də qonşu molekulların atomlarının elektron qabıqları üst-üstə düşməyə başlayanda hərəkət edən molekullararası itələyici qüvvələr var. Məhz bu itələyici qüvvələr bir molekulun başqa bir molekulun artıq tutduğu həcmə nüfuz etməsinə mane olur.
Maye və ya bərk cismə heç bir xarici qüvvə təsir etmədikdə, onların molekulları arasındakı məsafə elə olur ki, nəticədə cazibə və itələmə qüvvələri sıfıra bərabərdir. Bir cismin həcmini azaltmağa çalışsanız, molekullar arasındakı məsafə azalır və nəticədə artan itələyici qüvvələr sıxılmış cismin tərəfdən hərəkət etməyə başlayır. Əksinə, cisim uzandıqda yaranan elastik qüvvələr cazibə qüvvələrinin nisbi artması ilə əlaqələndirilir, çünki Molekullar bir-birindən uzaqlaşdıqda, itələyici qüvvələr cəlbedici qüvvələrdən çox daha sürətli düşür.
Qaz molekulları ölçülərindən onlarla dəfə böyük məsafələrdə yerləşir, nəticədə bu molekullar bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərmir və buna görə də qazlar maye və bərk maddələrə nisbətən daha asan sıxılır. Qazların heç bir xüsusi quruluşu yoxdur və hərəkət edən və toqquşan molekulların toplusudur.
Maye, demək olar ki, bir-birinə yaxın olan molekulların toplusudur. İstilik hərəkəti maye molekulunun vaxtaşırı bir yerdən digərinə atlayaraq qonşularını dəyişməsinə imkan verir. Bu, mayelərin axıcılığını izah edir.
Atomlar və bərk maddələrin molekulları qonşularını dəyişdirmək qabiliyyətindən məhrumdur və onların istilik hərəkəti qonşu atomların və ya molekulların vəziyyətinə nisbətən yalnız kiçik dalğalanmalardır. Atomlar arasındakı qarşılıqlı təsir bərk cismin kristal halına gəlməsinə və içindəki atomların kristal qəfəsin yerlərində mövqe tutmasına səbəb ola bilər. Bərk cisimlərin molekulları qonşularına nisbətən hərəkət etmədiyi üçün bu cisimlər öz formalarını saxlayırlar.
41. Molekulyar kinetik nəzəriyyədə ideal qaz.
İdeal qaz, molekullar arasında qarşılıqlı təsirlərin nəzərə alınmadığı nadirləşdirilmiş qaz modelidir. Molekullar arasında qarşılıqlı təsir qüvvələri olduqca mürəkkəbdir. Çox qısa məsafələrdə molekullar bir-birinə yaxınlaşdıqda, onların arasında böyük itələyici qüvvələr hərəkət edir. Molekullar arasında böyük və ya ara məsafələrdə nisbətən zəif cəlbedici qüvvələr hərəkət edir. Molekullar arasındakı məsafələr orta hesabla böyükdürsə, bu, kifayət qədər seyrəkləşmiş qazda müşahidə olunur, onda qarşılıqlı təsir molekulların yaxından uçduqda bir-biri ilə nisbətən nadir toqquşması şəklində özünü göstərir. İdeal qazda molekulların qarşılıqlı təsiri tamamilə nəzərə alınmır.
42. Molekulyar kinetik nəzəriyyədə qaz təzyiqi.
İdeal qaz, molekullar arasında qarşılıqlı təsirlərin nəzərə alınmadığı nadirləşdirilmiş qaz modelidir.
İdeal qazın təzyiqi molekulların konsentrasiyası və onların orta kinetik enerjisinin məhsulu ilə mütənasibdir.
Bizi hər tərəfdən qaz əhatə edir. Yerin istənilən yerində, hətta suyun altında da biz atmosferin bir hissəsini daşıyırıq, onun aşağı təbəqələri yuxarıdan cazibə qüvvəsinin təsiri altında sıxılır. Buna görə də, atmosfer təzyiqini ölçməklə biz yuxarıda baş verənləri mühakimə edə və havanı proqnozlaşdıra bilərik.
43. İdeal qazın molekullarının kvadrat sürətinin orta qiyməti.
44. Qazın molekulyar kinetik nəzəriyyəsinin əsas tənliyinin çıxarılması. 45. Qaz molekullarının təzyiqi və orta kinetik enerjisi ilə bağlı düsturun alınması.
Verilmiş səth sahəsinə təzyiq p bu səthə perpendikulyar təsir göstərən F qüvvəsinin onun verilmiş sahəsinin S sahəsinə nisbətidir.
SI təzyiq vahidi Paskaldır (Pa). 1 Pa = 1 N/m2.
Kütləsi m0 olan molekulun geri çıxdığı səthə təsir etdiyi F qüvvəsini tapaq. Dt müddətində davam edən səthdən əks olunduqda bu səthə perpendikulyar olan molekulun sürətinin komponenti vy tərsinə (-vy) dəyişir. Buna görə də, səthdən əks olunduqda, molekul 2m0vy impuls alır və buna görə də Nyutonun üçüncü qanununa görə, 2m0vy = FDt, ondan:
Formula (22.2) Dt intervalında bir qaz molekulunun qabın divarına basdığı qüvvəni hesablamağa imkan verir. Qaz təzyiqinin orta gücünü müəyyən etmək üçün, məsələn, bir saniyədə, S sahəsinin səthindən saniyədə neçə molekulun əks olunacağını tapmaq lazımdır və orta sürəti bilmək lazımdır. müəyyən bir səth istiqamətində hərəkət edən molekulların.
Qazın vahid həcminə n molekul olsun. Bütün qaz molekullarının eyni sürətlə hərəkət etdiyini fərz etməklə işimizi sadələşdirək, v. Bu zaman bütün molekulların 1/3 hissəsi Ox oxu boyunca, eyni miqdarda isə Oy və Oz oxu boyunca hərəkət edir (bax şək. 22c). Oy oxu boyunca hərəkət edən molekulların yarısı C divarına, qalan hissəsi isə əks istiqamətdə hərəkət etsin. Onda, açıq-aydın, C divarına doğru tələsik vahid həcmə düşən molekulların sayı n/6 olacaqdır.
İndi bir saniyədə S sahəsinin (Şəkil 22c-də kölgələnmiş) səth sahəsinə dəyən molekulların sayını tapaq. Aydındır ki, 1 saniyədən sonra ona doğru hərəkət edən və v-dən çox olmayan məsafədə olan molekullar divara çatmağa vaxt tapacaqlar. Beləliklə, Şəkildə vurğulanan düzbucaqlı paralelepipeddə yerləşən bütün molekulların 1/6 hissəsi səthin bu sahəsinə dəyəcək. 22c, uzunluğu v, uc üzlərinin sahəsi isə S-dir. Bu paralelepipedin həcmi Sv olduğundan, 1 s-də divar səthinin bir hissəsinə dəyən molekulların ümumi sayı N-ə bərabər olacaqdır. :
(22.2) və (22.3) istifadə edərək, 1 saniyə ərzində qaz molekullarına S sahəsinin divar səthinin bir hissəsini verdiyi impulsu hesablaya bilərik. Bu impuls ədədi olaraq qazın təzyiq qüvvəsinə F-ə bərabər olacaqdır:
buradan (22.1) istifadə edərək, qazın təzyiqi və onun molekullarının ötürmə hərəkətinin orta kinetik enerjisi ilə bağlı aşağıdakı ifadəni əldə edirik:
burada E CP ideal qaz molekullarının orta kinetik enerjisidir. Formula (22.4) qazların molekulyar kinetik nəzəriyyəsinin əsas tənliyi adlanır.
46. İstilik tarazlığı. 47. Temperatur. Temperatur dəyişikliyi. 48. Temperaturun ölçülməsi üçün alətlər.
Cismlər arasında istilik tarazlığı yalnız onların temperaturu eyni olduqda mümkündür.
Əlimizlə hər hansı bir obyektə toxunaraq onun isti və ya soyuq olduğunu asanlıqla müəyyən edə bilərik. Bir cismin temperaturu əlin temperaturundan aşağı olarsa, cisim soyuq görünür, əksinə, isti görünür. Əgər yumruğunuzda soyuq bir sikkə tutsanız, əlin istiliyi sikkəni qızdırmağa başlayacaq və bir müddət sonra onun temperaturu əlin temperaturuna bərabər olacaq və ya necə deyərlər, istilik tarazlığı yaranacaq. Buna görə də, temperatur eyni temperatura malik iki və ya daha çox cismin sisteminin istilik tarazlığının vəziyyətini xarakterizə edir.
Temperatur, qazın həcmi və təzyiqi ilə birlikdə makroskopik parametrlərdir. Temperaturu ölçmək üçün termometrlər istifadə olunur. Onlardan bəziləri qızdırıldıqda mayenin həcminin dəyişməsini, digərləri isə elektrik müqavimətinin dəyişməsini və s. Ən çox yayılmış olan, İsveç fiziki A.Celsiusun adını daşıyan Selsi temperatur şkalasıdır. Maye termometr üçün Selsi temperatur şkalasını əldə etmək üçün əvvəlcə əriyən buzun içərisinə batırılır və sütunun ucunun vəziyyəti qeyd olunur, sonra isə qaynar suya. Sütunun bu iki mövqeyi arasındakı seqment buzun ərimə temperaturunun sıfır dərəcə Selsiyə (o C) uyğun olduğunu və qaynar suyun temperaturunun 100 o C olduğunu nəzərə alaraq 100 bərabər hissəyə bölünür.
49. İstilik tarazlığında qaz molekullarının orta kinetik enerjisi.
Molekulyar kinetik nəzəriyyənin əsas tənliyi (22.4) qaz təzyiqi, molekulların konsentrasiyası və onların orta kinetik enerjisi ilə əlaqədardır. Bununla belə, molekulların orta kinetik enerjisi, bir qayda olaraq, naməlumdur, baxmayaraq ki, bir çox təcrübələrin nəticələri temperaturun artması ilə molekulların sürətinin artdığını göstərir (bax, məsələn, §20-də Brown hərəkəti). Qaz molekullarının orta kinetik enerjisinin onun temperaturundan asılılığını fransız fiziki J.Şarlzın 1787-ci ildə kəşf etdiyi qanundan almaq olar.
50. İstilik tarazlığı vəziyyətində olan qazlar (təcrübəni təsvir edin).
51. Mütləq temperatur. 52. Mütləq temperatur şkalası. 53. Temperatur molekulların orta kinetik enerjisinin ölçüsüdür.
Qaz molekullarının orta kinetik enerjisinin onun temperaturundan asılılığını fransız fiziki J.Şarlzın 1787-ci ildə kəşf etdiyi qanundan almaq olar.
Çarlz qanununa görə, verilmiş qaz kütləsinin həcmi dəyişməzsə, onun təzyiqi pt xətti olaraq t temperaturundan asılıdır:
burada t o C-də ölçülən qazın temperaturu, p 0 isə 0 o C temperaturda qazın təzyiqidir (bax. Şəkil 23b). Beləliklə, Çarlz qanunundan belə nəticə çıxır ki, sabit bir həcm tutan qazın təzyiqi cəminə mütənasibdir (t + 273 o C). Digər tərəfdən, (22.4)-dən belə çıxır ki, molekulların konsentrasiyası sabit olarsa, yəni. qazın tutduğu həcm dəyişməzsə, onda qazın təzyiqi molekulların orta kinetik enerjisi ilə mütənasib olmalıdır. Bu o deməkdir ki, qaz molekullarının orta kinetik enerjisi, E SR sadəcə dəyərlə mütənasibdir (t + 273 o C):
burada b sabit əmsaldır, dəyərini sonra müəyyən edəcəyik. (23.2)-dən belə nəticə çıxır ki, molekulların orta kinetik enerjisi -273 o C-də sıfıra bərabər olacaqdır. Buna əsaslanaraq ingilis alimi U.Kelvin 1848-ci ildə sıfır temperatura uyğun gələn mütləq temperatur şkalasından istifadə etməyi təklif etmişdir. -273 o C-ə qədər və hər dərəcə temperatur Selsi şkalası üzrə dərəcəyə bərabər olacaqdır. Beləliklə, mütləq temperatur, T, Selsi ilə ölçülən temperatur, t ilə aşağıdakı kimi əlaqələndirilir:
Mütləq temperaturun SI vahidi Kelvindir (K).
(23.3) nəzərə alınmaqla (23.2) tənliyi belə çevrilir:
(22.4) bəndini əvəz etməklə aşağıdakıları əldə edirik:
(23.5)-dəki kəsrdən xilas olmaq üçün 2b/3-ü k ilə əvəz edirik və (23.4) və (23.5) əvəzinə iki çox vacib tənlik alırıq:
burada k Boltzman sabitidir, L. Boltzmanın adını daşıyır. Təcrübələr göstərmişdir ki, k=1,38,10 -23 J/K. Beləliklə, qazın təzyiqi və molekullarının orta kinetik enerjisi onun mütləq temperaturu ilə mütənasibdir.
54. Qaz təzyiqinin onun molekullarının konsentrasiyasından və temperaturundan asılılığı.
Əksər hallarda qaz bir vəziyyətdən digərinə keçdikdə onun bütün parametrləri dəyişir - temperatur, həcm və təzyiq. Bu, daxili yanma mühərrikinin silindrində qazın pistonun altında sıxıldığı zaman baş verir ki, bu da qazın temperaturu və təzyiqinin artmasına və həcminin azalmasına səbəb olur. Bununla belə, bəzi hallarda qaz parametrlərindən birində dəyişikliklər nisbətən az olur və ya hətta yoxdur. Üç parametrdən birinin - temperaturun, təzyiqin və ya həcmin dəyişməz qaldığı belə proseslərə izoproseslər, onları təsvir edən qanunlara isə qaz qanunları deyilir.
55. Qaz molekullarının sürətinin ölçülməsi. 56. Stern təcrübəsi.
Əvvəlcə molekulların sürəti dedikdə nəyin nəzərdə tutulduğunu aydınlaşdıraq. Yada salaq ki, tez-tez baş verən toqquşmalara görə hər bir fərdi molekulun sürəti daim dəyişir: molekul bəzən sürətlə, bəzən yavaş-yavaş hərəkət edir və bir müddət (məsələn, bir saniyə) molekulun sürəti çoxlu müxtəlif qiymətlər alır. . Digər tərəfdən, nəzərdən keçirilən qazın həcmini təşkil edən nəhəng sayda molekulların içərisində hər an çox fərqli sürətlərə malik molekullar var. Aydındır ki, qazın vəziyyətini xarakterizə etmək üçün bəzi orta sürət haqqında danışmaq lazımdır. Güman edə bilərik ki, bu, molekullardan birinin kifayət qədər uzun müddət ərzində sürətinin orta qiymətidir və ya bu, müəyyən bir zamanda müəyyən bir həcmdə bütün qaz molekullarının sürətlərinin orta qiymətidir.
Molekulların hərəkət sürətini təyin etmək üçün müxtəlif üsullar mövcuddur. Ən sadə üsullardan biri 1920-ci ildə Stern təcrübəsində tətbiq edilən üsuldur.
düyü. 390. A şüşəsinin altındakı boşluq hidrogenlə dolduqda; sonra huninin ucundan qabarcıqlar çıxır, məsaməli B qabı ilə bağlanır
Bunu başa düşmək üçün aşağıdakı bənzətməni nəzərdən keçirin. Hərəkət edən hədəfə atəş açarkən onu vurmaq üçün hədəfin qarşısındakı nöqtəni nişan almalısan. Bir hədəfi nişan alsanız, güllələr hədəfin arxasına dəyəcək. Zərbə sahəsinin hədəfdən bu sapması hədəf nə qədər sürətli hərəkət edərsə və güllələrin sürəti bir o qədər aşağı olar.
Otto Stern (1888-1969) təcrübəsi qaz molekullarının sürət paylanmasının eksperimental təsdiqinə və vizuallaşdırılmasına həsr edilmişdir. Bu, eksperimental qurğuda bu paylanmanın qrafikini sözün əsl mənasında “çəkməyə” imkan verən başqa bir gözəl təcrübədir. Stern quraşdırması üst-üstə düşən oxları olan iki fırlanan içi boş silindrdən ibarət idi (sağdakı şəklə bax; böyük silindr tam çəkilməyib). Daxili silindrdə bir gümüş sap 1 birbaşa oxu boyunca uzanırdı, onun vasitəsilə bir cərəyan keçdi, bu da onun qızmasına, qismən əriməsinə və səthindən gümüş atomlarının sonradan buxarlanmasına səbəb oldu. Nəticədə, əvvəlcə vakuum olan daxili silindr tədricən aşağı konsentrasiyalı qazlı gümüşlə dolduruldu. Daxili silindrdə, şəkildə göstərildiyi kimi, nazik bir yarıq 2 edildi, buna görə silindrə çatan gümüş atomlarının çoxu onun üzərinə yerləşdi. Atomların kiçik bir hissəsi boşluqdan keçdi və bir vakuumun saxlanıldığı xarici silindrə düşdü. Burada bu atomlar artıq digər atomlarla toqquşmadılar və buna görə də sabit sürətlə radial istiqamətdə hərəkət edərək bu sürətə tərs mütənasib bir müddətdən sonra xarici silindrə çatdılar:
daxili və xarici silindrlərin radiusları haradadır və hissəcik sürətinin radial komponentidir. Nəticədə, zaman keçdikcə xarici silindr 3-də gümüş örtüklü bir təbəqə meydana gəldi. İstirahətdə olan silindrlər vəziyyətində, bu təbəqə daxili silindrdəki yuvanın tam əksinə yerləşən bir zolaq şəklində idi. Lakin silindrlər eyni bucaq sürəti ilə fırlanırsa, molekul xarici silindrə çatdıqda, sonuncu artıq bir məsafə dəyişmişdir.
yarığın birbaşa qarşısındakı nöqtə ilə müqayisədə (yəni, stasionar silindrlər vəziyyətində hissəciklərin yerləşdiyi nöqtə).
57. İdeal qazın hal tənliyinin alınması (Mendeleyev-Klayperon tənliyi)
Qazlar çox vaxt reaktivlər və kimyəvi reaksiyaların məhsullarıdır. Normal şəraitdə onların bir-birinə reaksiya verməsini təmin etmək həmişə mümkün olmur. Buna görə də, normaldan fərqli şərtlərdə qazların mol sayını təyin etməyi öyrənməlisiniz.
Bunun üçün ideal qaz vəziyyəti tənliyindən istifadə edin (Klapeyron-Mendeleyev tənliyi də adlanır): PV = nRT
burada n qazın mollarının sayıdır;
P – qaz təzyiqi (məsələn, atm ilə);
V – qazın həcmi (litrlə);
T – qazın temperaturu (kelvinlə);
R – qaz sabiti (0,0821 l atm/mol K).
Mən tənliyin törəməsini tapdım, lakin bu, çox mürəkkəbdir. Hələ də baxmalıyıq.
58. İzotermik proses.
İzotermik proses, temperaturun sabit qaldığı bir qazın vəziyyətinin dəyişməsidir. Belə bir prosesə misal olaraq avtomobil təkərlərinin hava ilə doldurulmasını göstərmək olar. Bununla belə, təkərin temperaturu və ətrafdakı hava bərabər olduqdan sonra havanın nasosa daxil olmasından əvvəlki vəziyyəti ilə təkərdəki vəziyyətini müqayisə etsək, belə bir prosesi izotermik hesab etmək olar. Sabit temperatura malik böyük qaz, maye və ya bərk kütlə ilə əhatə olunmuş kiçik həcmli qazla baş verən hər hansı yavaş proseslər izotermik hesab edilə bilər.
İzotermik prosesdə verilmiş qaz kütləsinin təzyiqinin və onun həcminin məhsulu sabit qiymətdir. Boyl-Mariot qanunu adlanan bu qanun ingilis alimi R.Boyl və fransız fiziki E.Mario tərəfindən kəşf edilmiş və belə yazılmışdır:
Nümunələr tapın!
59. İzobar proses.
İzobar proses sabit təzyiqdə baş verən qazın vəziyyətinin dəyişməsidir.
İzobar prosesdə verilmiş qaz kütləsinin həcminin onun temperaturuna nisbəti sabitdir. Fransız alimi J.Gey-Lussacın şərəfinə Gey-Lussac qanunu adlanan bu nəticəni belə yazmaq olar:
İzobar prosesin bir nümunəsi xəmir sobaya qoyulduqda onun tərkibində olan kiçik hava və karbon qazı baloncuklarının genişlənməsidir. Fırının içərisində və xaricində hava təzyiqi eynidir və içəridəki temperatur xaricdən təxminən 50% yüksəkdir. Gey-Lussac qanununa görə, xəmirdə qaz qabarcıqlarının həcmi də 50% artır və bu da tortu havadar edir.
60. İzoxor proses.
Qazın vəziyyətinin dəyişdiyi, lakin həcminin dəyişməz qaldığı prosesə izoxorik deyilir. Mendeleyev-Klapeyron tənliyindən belə çıxır ki, sabit bir həcm tutan qaz üçün onun təzyiqinin temperatura nisbəti də sabit olmalıdır:
Nümunələr tapın!
61. Buxarlanma və kondensasiya.
Buxar mayedən qaçmaq üçün kifayət qədər kinetik enerjiyə malik molekullardan əmələ gələn qazdır.
Biz su və onun buxarının bir-birinə çevrilə biləcəyinə öyrəşmişik. Asfaltdakı gölməçələr yağışdan sonra quruyur və havadakı su buxarı səhər tez-tez xırda duman damlalarına çevrilir. Bütün mayelər buxara çevrilmək qabiliyyətinə malikdir - qaz halına keçmək. Mayenin buxara çevrilməsi prosesi buxarlanma adlanır. Onun buxarından maye əmələ gəlməsinə kondensasiya deyilir.
Molekulyar kinetik nəzəriyyə buxarlanma prosesini aşağıdakı kimi izah edir. Məlumdur ki, (bax §21) maye molekulları arasında cəlbedici qüvvə təsir göstərir, onların bir-birindən uzaqlaşmasına mane olur və maye molekullarının orta kinetik enerjisi onlar arasındakı yapışma qüvvələrini aradan qaldırmaq üçün kifayət etmir. Bununla belə, hər hansı bir zaman anında mayenin müxtəlif molekulları fərqli kinetik enerjiyə malikdir və bəzi molekulların enerjisi onun orta dəyərindən bir neçə dəfə yüksək ola bilər. Bu yüksək enerjili molekullar əhəmiyyətli dərəcədə yüksək hərəkət sürətinə malikdirlər və buna görə də qonşu molekulların cəlbedici qüvvələrinə qalib gələ və mayenin içindən uça bilərlər, beləliklə, onun səthinin üstündə buxar əmələ gətirirlər (bax. Şəkil 26a).
Mayeni tərk edən buxarı təşkil edən molekullar istilik hərəkəti zamanı qaz molekulları kimi bir-biri ilə toqquşaraq təsadüfi hərəkət edirlər. Eyni zamanda bəzi buxar molekullarının xaotik hərəkəti onları mayenin səthindən o qədər uzağa apara bilər ki, onlar heç vaxt oraya qayıtmırlar. Təbii ki, külək də buna öz töhfəsini verir. Əksinə, digər molekulların təsadüfi hərəkəti onları yenidən mayeyə apara bilər ki, bu da buxarın kondensasiyası prosesini izah edir.
Yalnız orta səviyyədən çox yüksək olan kinetik enerjiyə malik molekullar mayedən uça bilər, yəni buxarlanma zamanı qalan maye molekullarının orta enerjisi azalır. Qaz kimi mayenin molekullarının orta kinetik enerjisi (bax 23.6) temperaturla mütənasib olduğundan buxarlanma zamanı mayenin temperaturu azalır. Buna görə də biz dərhal buxarlanmağa və soyumağa başlayan nazik bir maye filmi ilə örtülmüş sudan çıxan kimi üşüyürük.
62. Doymuş buxar. Doymuş buxar təzyiqi.
Müəyyən həcmdə maye olan qab qapaqla bağlanarsa nə baş verir (şəkil 26b)? Hər saniyə ən sürətli molekullar mayenin səthini tərk etməyə davam edəcək, kütləsi azalacaq və buxar molekullarının konsentrasiyası artacaq. Eyni zamanda, onun bəzi molekulları buxardan mayeyə qayıdacaq və buxarın konsentrasiyası nə qədər çox olarsa, bu kondensasiya prosesi daha intensiv olacaqdır. Nəhayət, mayenin üzərindəki buxarın konsentrasiyası o qədər yüksək olacaq ki, vahid vaxtda mayeyə qayıdan molekulların sayı onu tərk edən molekulların sayına bərabər olacaq. Bu vəziyyət dinamik tarazlıq, uyğun buxar isə doymuş buxar adlanır. Mayenin üstündəki buxar molekullarının konsentrasiyası onların doymuş buxardakı konsentrasiyasından çox ola bilməz. Buxar molekullarının konsentrasiyası doymuş buxardan azdırsa, belə buxar doymamış adlanır.
Hərəkət edən buxar molekulları təzyiq yaradır, onun böyüklüyü, qazda olduğu kimi, bu molekulların konsentrasiyası və temperaturun məhsulu ilə mütənasibdir. Buna görə də, müəyyən bir temperaturda buxarın konsentrasiyası nə qədər yüksək olarsa, onun verdiyi təzyiq də bir o qədər çox olar. Doymuş buxar təzyiqi mayenin növündən və temperaturdan asılıdır. Bir mayenin molekullarını bir-birindən qoparmaq nə qədər çətindirsə, onun doymuş buxar təzyiqi bir o qədər aşağı olacaq. Beləliklə, 20 o C temperaturda suyun doymuş buxar təzyiqi təxminən 2 kPa, civənin 20 o C-də doymuş buxar təzyiqi isə cəmi 0,2 Pa təşkil edir.
İnsanların, heyvanların və bitkilərin həyatı atmosferin su buxarının (rütubətinin) konsentrasiyasından asılıdır, bu, ilin yerindən və vaxtından asılı olaraq geniş şəkildə dəyişir. Tipik olaraq, ətrafımızdakı su buxarı doymamış olur. Nisbi rütubət su buxarının təzyiqinin eyni temperaturda doymuş buxar təzyiqinə nisbətidir və faizlə ifadə edilir. Havanın rütubətini ölçmək üçün alətlərdən biri iki eyni termometrdən ibarət olan psixrometrdir, onlardan biri nəm parçaya bükülür.
63. Doymuş buxar təzyiqinin temperaturdan asılılığı.
Buxar mayenin buxarlanmış molekulları tərəfindən əmələ gələn qazdır və buna görə də buxar təzyiqi, p, içindəki molekulların konsentrasiyası, n və mütləq temperatur, T ilə əlaqəli (23.7) tənliyi onun üçün etibarlıdır:
(27.1)-dən belə çıxır ki, doymuş buxar təzyiqi, izoxorik proseslərdə ideal qazlarda olduğu kimi, temperaturun artması ilə xətti olaraq artmalıdır (bax: §25). Bununla belə, ölçmələrin göstərdiyi kimi, doymuş buxarın təzyiqi temperaturla ideal qazın təzyiqindən çox daha sürətli artır (bax. Şəkil 27a). Bu, artan temperatur və buna görə də orta kinetik enerji ilə getdikcə daha çox maye molekulunun onu tərk etməsi və üstündəki buxarın n konsentrasiyasını artırması ilə əlaqədardır. Və ona görə (27.1) təzyiq n-ə mütənasibdir, onda buxar konsentrasiyasındakı bu artım ideal qazla müqayisədə doymuş buxar təzyiqinin temperaturla daha sürətli artımını izah edir. Doymuş buxar təzyiqinin temperaturla artması məlum faktı izah edir ki, qızdırılan zaman mayelər daha tez buxarlanır. Qeyd edək ki, temperaturun yüksəlməsi mayenin tam buxarlanmasına səbəb olan kimi buxar doymamış olacaq.
Baloncukların hər birindəki maye qızdırıldıqda buxarlanma prosesi sürətlənir və doymuş buxar təzyiqi artır. Baloncuklar genişlənir və Arximedin qaldırıcı qüvvəsinin təsiri altında dibdən qoparaq yuxarı qalxır və səthdə partlayır. Bu halda, qabarcıqları dolduran buxar atmosferə aparılır.
Atmosfer təzyiqi nə qədər aşağı olarsa, bu maye bir o qədər aşağı temperaturda qaynayır (bax Şəkil 27c). Belə ki, hava təzyiqinin normanın yarısı olan Elbrus dağının zirvəsində adi su 100 o C deyil, 82 o C-də qaynayır. Əksinə, mayenin qaynama temperaturunu artırmaq lazımdırsa , sonra artan təzyiqdə qızdırılır. Bu, məsələn, su olan qidaların qaynamadan 100 o C-dən çox temperaturda bişirilə biləcəyi təzyiq sobalarının işləməsi üçün əsasdır.
64. Qaynama.
Qaynama mayenin bütün həcmində və onun səthində baş verən intensiv buxarlanma prosesidir. Doymuş buxar təzyiqi mayenin içindəki təzyiqə yaxınlaşdıqda maye qaynamağa başlayır.
Qaynama mayenin qızdırıldığı zaman onun səthində üzən və partlayan çoxlu sayda buxar qabarcıqlarının əmələ gəlməsidir. Əslində, bu qabarcıqlar həmişə mayedə olur, lakin onların ölçüsü artır və yalnız qaynadıqda nəzərə çarpır. Bir mayedə həmişə mikro qabarcıqların olmasının səbəblərindən biri aşağıdakılardır. Bir maye, bir qaba töküldükdə, oradan havanı sıxışdırır, lakin bunu tamamilə edə bilməz və onun kiçik baloncukları damarın daxili səthində mikro çatlarda və düzensizliklərdə qalır. Bundan əlavə, mayelərdə adətən kiçik toz hissəciklərinə yapışmış mikrobuxar və hava kabarcıkları olur.
Baloncukların hər birindəki maye qızdırıldıqda buxarlanma prosesi sürətlənir və doymuş buxar təzyiqi artır. Baloncuklar genişlənir və Arximedin qaldırıcı qüvvəsinin təsiri altında dibdən qoparaq yuxarı qalxır və səthdə partlayır. Bu halda, qabarcıqları dolduran buxar atmosferə aparılır. Buna görə qaynama mayenin bütün həcmi boyunca baş verən buxarlanma adlanır. Qaynama qaz baloncuklarının genişlənə bildiyi temperaturda başlayır və bu, doymuş buxar təzyiqi atmosfer təzyiqini aşdıqda baş verir. Beləliklə, qaynama nöqtəsi müəyyən bir mayenin doymuş buxar təzyiqinin atmosfer təzyiqinə bərabər olduğu temperaturdur. Maye qaynayarkən onun temperaturu sabit qalır.
Arximed üzmə qüvvəsinin iştirakı olmadan qaynama prosesi mümkün deyil. Buna görə də, çəkisizlik şəraitində kosmik stansiyalarda qaynama yoxdur və suyun istiləşməsi yalnız buxar baloncuklarının ölçüsünün artmasına və onların su ilə bir gəminin içərisində bir böyük buxar qabarcığına birləşməsinə səbəb olur.
65. Kritik temperatur.
Kritik temperatur kimi bir anlayış da var; əgər qaz kritik temperaturdan yuxarı temperaturdadırsa (hər bir qaz üçün fərdi, məsələn, karbon dioksid üçün təxminən 304 K), o zaman nə olursa olsun, artıq mayeyə çevrilə bilməz. ona təzyiq edilir. Bu fenomen kritik bir temperaturda mayenin səthi gərginlik qüvvələrinin sıfır olması səbəbindən baş verir.
Cədvəl 23. Bəzi maddələrin kritik temperaturu və kritik təzyiqi
Kritik temperaturun mövcudluğu nəyi göstərir? Daha yüksək temperaturda nə baş verir?
Təcrübə göstərir ki, kritikdən yüksək temperaturda maddə yalnız qaz halında ola bilər.
Kritik temperaturun mövcudluğu ilk dəfə 1860-cı ildə Dmitri İvanoviç Mendeleyev tərəfindən qeyd edilmişdir.
Kritik temperaturun kəşfindən sonra oksigen və ya hidrogen kimi qazların niyə uzun müddət mayeyə çevrilə bilmədiyi aydın oldu. Onların kritik temperaturu çox aşağıdır (cədvəl 23). Bu qazları mayeyə çevirmək üçün kritik temperaturdan aşağı soyudulmalıdır. Bu olmadan, onları mayeləşdirmək üçün bütün cəhdlər uğursuzluğa məhkumdur.
66. Qismən təzyiq. Nisbi rütubət. 67. Havanın nisbi rütubətinin ölçülməsi üçün alətlər.
İnsanların, heyvanların və bitkilərin həyatı, ilin yerindən və vaxtından asılı olaraq geniş şəkildə dəyişən atmosferin su buxarının (rütubətinin) konsentrasiyasından asılıdır. Tipik olaraq, ətrafımızdakı su buxarı doymamış olur. Nisbi rütubət su buxarının təzyiqinin eyni temperaturda doymuş buxar təzyiqinə nisbətidir və faizlə ifadə edilir. Havanın rütubətini ölçən alətlərdən biri də iki eyni termometrdən ibarət psixrometrdir, onlardan biri nəm parçaya bükülür.Havanın rütubəti 100%-dən az olduqda, parçadan su buxarlanacaq, B termometri isə sərin, A-dan aşağı temperatur göstərir. Və havanın rütubəti nə qədər aşağı olarsa, A və B termometrlərinin oxunuşları arasındakı fərq, Dt bir o qədər çox olar. Xüsusi psikrometrik cədvəldən istifadə edərək, havanın rütubətini bu temperatur fərqindən müəyyən etmək olar.
Qismən təzyiq, qaz qarışığına daxil olan müəyyən bir qazın təzyiqidir, bu qaz, qarışığın temperaturunda qarışığın bütün həcmini tək başına tutsaydı, onu ehtiva edən qabın divarlarına təsir edərdi.
Qismən təzyiq birbaşa ölçülmür, qarışığın ümumi təzyiqi və tərkibinə əsasən qiymətləndirilir.
Suda və ya bədən toxumasında həll olunan qazlar da təzyiq göstərir, çünki həll olunmuş qaz molekulları təsadüfi hərəkətdədir və kinetik enerjiyə malikdir. Mayedə həll olunan qaz bir səthə, məsələn, hüceyrə membranına çarparsa, qaz qarışığındakı qaz kimi qismən təzyiq göstərir.
Təzyiq təzyiqi birbaşa ölçülə bilməz, o, ümumi təzyiqə və qarışığın tərkibinə əsasən hesablanır.
Mayedə həll olunan qazın qismən təzyiqinin böyüklüyünü təyin edən amillər. Bir məhlulda qazın qismən təzyiqi yalnız onun konsentrasiyası ilə deyil, həm də həll olma əmsalı ilə müəyyən edilir, yəni. Bəzi molekul növləri, məsələn, karbon qazı, su molekullarına fiziki və ya kimyəvi cəhətdən bağlanır, digərləri isə itələnir. Bu əlaqə Henri qanunu adlanır və aşağıdakı düsturla ifadə edilir: Qismən təzyiq = Həll olunmuş qazın konsentrasiyası / Həll olma əmsalı.
68. Səthi gərginlik.
Mayelərin ən maraqlı xüsusiyyəti sərbəst səthin olmasıdır. Maye, qazlardan fərqli olaraq, töküldüyü qabın bütün həcmini doldurmur. Maye ilə qaz (yaxud buxar) arasında mayenin qalan hissəsi ilə müqayisədə xüsusi şəraitdə olan bir interfeys yaranır. Mayenin sərhəd qatındakı molekullar, onun dərinliyindəki molekullardan fərqli olaraq, hər tərəfdən eyni mayenin digər molekulları ilə əhatə olunmur. Qonşu molekullardan gələn mayenin içərisindəki molekullardan birinə təsir edən molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələri orta hesabla qarşılıqlı kompensasiya olunur. Sərhəd qatındakı hər hansı molekul mayenin içərisində yerləşən molekullar tərəfindən cəlb olunur (qaz (və ya buxar) molekullarından verilən maye molekuluna təsir edən qüvvələr nəzərə alına bilər). Nəticədə, mayenin dərinliyinə yönəldilmiş müəyyən bir nəticə qüvvəsi yaranır. Səth molekulları molekullararası cazibə qüvvələri ilə mayenin içinə çəkilir. Lakin bütün molekullar, o cümlədən sərhəd qatının molekulları tarazlıq vəziyyətində olmalıdır. Bu tarazlıq səth təbəqəsinin molekulları ilə mayenin içərisindəki ən yaxın qonşuları arasındakı məsafəni bir qədər azaltmaqla əldə edilir. Şəkildən göründüyü kimi. 3.1.2, molekullar arasındakı məsafə azaldıqda itələyici qüvvələr yaranır. Əgər mayenin içindəki molekullar arasında orta məsafə r0-a bərabərdirsə, onda səth təbəqəsinin molekulları bir qədər sıx şəkildə yığılır və buna görə də onlar daxili molekullarla müqayisədə əlavə potensial enerji ehtiyatına malikdirlər (bax. Şəkil 3.1.2). . Nəzərə almaq lazımdır ki, son dərəcə aşağı sıxılma qabiliyyətinə görə, daha sıx şəkildə yığılmış səth qatının olması mayenin həcmində nəzərəçarpacaq dəyişikliklərə səbəb olmur. Bir molekul səthdən mayeyə doğru hərəkət edərsə, molekullararası qarşılıqlı təsir qüvvələri müsbət iş görəcəkdir. Əksinə, mayenin dərinliyindən müəyyən sayda molekulu səthə çəkmək (yəni mayenin səthini artırmaq) üçün xarici qüvvələr ΔS dəyişməsinə mütənasib olaraq müsbət ΔAext işi yerinə yetirməlidirlər. səth sahəsi: ΔAext = σΔS.
σ əmsalı səthi gərilmə əmsalı adlanır (σ > 0). Beləliklə, səthi gərginlik əmsalı sabit temperaturda mayenin səthini bir vahid artırmaq üçün tələb olunan işə bərabərdir.
SI-də səthi gərilmə əmsalı hər kvadrat metrə joul (J/m2) və ya metrə nyuton (1 N/m = 1 J/m2) ilə ölçülür.
Mexanikadan məlumdur ki, sistemin tarazlıq halları onun potensial enerjisinin minimum dəyərinə uyğundur. Buradan belə çıxır ki, mayenin sərbəst səthi onun sahəsini azaltmağa meyllidir. Bu səbəbdən mayenin sərbəst damcısı sferik forma alır. Maye özünü elə aparır ki, sanki onun səthinə tangensial təsir göstərən qüvvələr bu səthi daralır (çəkir). Bu qüvvələrə səthi gərginlik qüvvələri deyilir.
Səthi gərilmə qüvvələrinin olması mayenin səthini elastik uzanmış filmə bənzədir, yeganə fərq, filmdəki elastik qüvvələrin onun səth sahəsindən (yəni filmin necə deformasiya olunduğundan) və səthi gərginliyindən asılı olmasıdır. qüvvələr mayelərin səth sahəsindən asılı deyil.
Bəzi mayelər, məsələn, sabunlu su, nazik təbəqələr yaratmaq qabiliyyətinə malikdir. Tanınmış sabun köpükləri müntəzəm sferik formaya malikdir - bu da səthi gərginlik qüvvələrinin təsirini göstərir. Əgər tərəflərindən biri hərəkətli olan tel çərçivəni sabun məhluluna endirsəniz, bütün çərçivə maye filmi ilə örtüləcəkdir.
69. Islatma.
Hamı bilir ki, düz bir səthə bir damla maye qoysanız, ya onun üzərinə yayılacaq, ya da yuvarlaq forma alacaq. Üstəlik, yalançı bir damlanın ölçüsü və qabarıqlığı (təmas bucağının dəyəri) müəyyən bir səthi nə qədər yaxşı islatması ilə müəyyən edilir. Nəmlənmə hadisəsini aşağıdakı kimi izah etmək olar. Əgər mayenin molekulları bərk cismin molekullarından daha çox bir-birinə cəlb olunursa, maye damcı əmələ gətirir.
Kəskin təmas bucağı islana bilən (liyofil) səthdə, küt təmas bucağı isə islanmayan (liofob) səthdə yaranır.
Civə şüşə üzərində, suda parafində və ya “yağlı” səthdə belə davranır. Əksinə, mayenin molekulları bir-birinə bərk cismin molekullarına nisbətən daha az güclü cəlb olunursa, maye səthə "sıxılır" və onun üzərinə yayılır. Bu, sink boşqabda bir damla civə və ya təmiz şüşə üzərində bir damla su ilə baş verir. Birinci halda deyirlər ki, maye səthi islamır (təmas bucağı 90°-dən böyükdür), ikinci halda isə onu isladır (təmas bucağı 90°-dən azdır).
Bu, bir çox heyvanın həddindən artıq nəmlikdən xilas olmasına kömək edən su itələyici sürtküdür. Məsələn, dəniz heyvanları və quşları - xəz suitilər, suitilər, pinqvinlər, lələklər üzərində aparılan tədqiqatlar göstərmişdir ki, onların tüklü tükləri və tükləri hidrofobik xüsusiyyətlərə malikdir, heyvanların qoruyucu tükləri və quşların kontur lələklərinin yuxarı hissəsi yaxşı islanır. su ilə. Nəticədə heyvanın bədəni ilə su arasında istilik tənzimləmə və istilik izolyasiyasında mühüm rol oynayan bir hava təbəqəsi yaranır.
Ancaq yağlama hər şey deyil. Səth quruluşu da islanma hadisəsində mühüm rol oynayır. Kobud, kələ-kötür və ya məsaməli ərazi nəmlənməni yaxşılaşdıra bilər. Məsələn, suyu mükəmməl hopduran süngərləri və havlu dəsmalları xatırlayaq. Ancaq səth əvvəlcə sudan "qorxursa", o zaman inkişaf etmiş relyef vəziyyəti daha da ağırlaşdıracaq: su damcıları çıxıntılarda toplanacaq və aşağı yuvarlanacaq.
70. Kapilyar hadisələr.
Kapilyar hadisələr kiçik diametrli borularda - kapilyarlarda mayenin qalxması və ya düşməsidir. Nəmləndirici mayelər kapilyarlardan yuxarı qalxır, islanmayan mayelər aşağı düşür.
Şəkildə. Şəkil 3.5.6-da müəyyən r radiuslu kapilyar borunun aşağı ucunda sıxlığı ρ olan nəmləndirici mayeyə endirilmişdir. Kapilyarın yuxarı ucu açıqdır. Kapilyardakı mayenin qalxması, kapilyardakı mayenin sütununa təsir edən cazibə qüvvəsi mayenin kapilyar səthi ilə təmas sərhədi boyunca hərəkət edən Fn səthi gərginlik qüvvələrinin böyüklüyünə bərabər olana qədər davam edir: Fт = Fн, burada Fт = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.
Bu nəzərdə tutur:
Şəkil 3.5.6.
Kapilyarda nəmləndirici mayenin yüksəlməsi.
Tam islatma ilə θ = 0, cos θ = 1. Bu halda
Tam islanmayan θ = 180°, cos θ = –1 və buna görə də h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.
Su təmiz şüşə səthini demək olar ki, tamamilə isladır. Əksinə, civə şüşə səthini tamamilə islatmır. Buna görə də, şüşə kapilyardakı civə səviyyəsi gəmidəki səviyyədən aşağı düşür.
71. Kristal cisimlər və onların xassələri.
Mayelərdən fərqli olaraq, bərk cisim təkcə həcmini deyil, həm də formasını saxlayır və əhəmiyyətli gücə malikdir.
Qarşılaşılan bərk cisimlərin müxtəlifliyi xassələrində əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənən iki qrupa bölünə bilər: kristal və amorf.
Kristal cisimlərin əsas xassələri
1. Kristal cisimlərdə sabit təzyiqdə ərimə prosesi zamanı dəyişməyən müəyyən ərimə temperaturu t ərimə olur (şəkil 1, əyri 1).
2. Kristal cisimlər bədənin bütün həcmi boyunca təkrarlanan molekulların, atomların və ya ionların nizamlı düzülüşü olan məkan kristal qəfəsinin olması ilə xarakterizə olunur (uzun məsafəli nizam). İstənilən kristal qəfəs onun strukturunun belə bir elementinin mövcudluğu ilə xarakterizə olunur, kosmosda təkrar təkrarlanması bütün kristalı yarada bilər. Bu tək kristaldır. Polikristal kosmosda təsadüfi yönümlü olan bir-biri ilə birləşmiş çoxlu kiçik monokristallardan ibarətdir.
