— Fizika” ta’lim yo‘nalishi iv-kurs 42-guruh talabasi Jalilova Matlubaning

Energiyaning erkinlik darajasi bo’yicha taqsimotini o’rganish.

Bir va undan ortiq atomli gazning ichki energiyasi.

Ma’lumki, ideal gaz molekulalari bir-birlari bilan o’zaro ta’sirlashmaydi, demak ularning potensial energiyasi bo’lmaydi. Shu tufayli ideal gaz molekulasining to’la energiyasi bo’lmaydi. Shu tufayli ideal gaz molekulasining to’la energiyasi faqat ilgarilanma va aylanma harakat kinetik energiyasidan iborat. Umuman olganda, biror jism harakatini tadqiq qiladigan bo’lsak, bu jismning koordinata sistemasiga nibatan holatini bilish kerak. Buning uchun esa jismning erkinlik darajasi degan tushuncha kiritiladi. Jismning erkinlik darajasi deb, jismning fazodagi holatini, vaziyatini va harakatini xarakterlovchi bir-biri bilan bog’liq bo’lmagan mustaqil koordinatalar soniga aytiladi. Masalan, agar jism to’g’ri chiziq bo’ylab harakat qilsa, bitta koordinata o’qiga ega , ya’ni bitta erkinlik drajasiga , agar jism tekislikda harakat qilsa 2 ta, agar fazoda harakat qilsa, 3 ta erkinlik darajasiga ega. Agar erkinlik darajasini bilan belgilasak, to’g’ri chiziqda tekislikda fazoda erkinlik darajasi, binobarin , , ga teng bo’ladi. Xuddi shu aytilganlarni molekulalarga ham qo’llash mumkin. Ko’p molekulalar, masalan, argon, geliy va boshqa gazlar molekulalari bir atomdan iborat soda molekulalar bo’lib fazoda erkinlik darajasi ga teng. Agar 2 atomli qattiq molekulani olsak o’qlar bo’yicha 3 ta erkinlik darajasi va o’qi atrofida aylanishi uchun 2 ta erkinlik darajasi bo’ylab (10-rasm). Hammasi ga teng. Bu molekulalarning o’zi o’tayotgan o’qidagi aylanishini hisobga olmaslik mumkin, chunki bu o’qda uning energiya momenti juda kichik va uning shu o’q atrofida aylanma harakat energiyasi ham nisbatan kichik

Xuddi shu koordinata sistemasida uch yoki undan ortiq atomlardan iborat qattiq molekulalarni qarasak (10-rasm) ta. o’qlari bo’yicha ilgarilanma harakat qilishda rejasi ta shu o’qlar ga erkinlik darajasiga ega. Molekulalar qattiq bo’lgani uchun shu molekulalardagi atomlar tebranishini hisobga olmasak bo’ladi.

Molekulyar kinetik nazariyaga asosan issiqlik muvozanatida molekulalar tartibsiz harakatda bo’ladi. Lekin molekulalarning kinetic energiyalari mavjud bo’lgan barcha erkinlik darajasilari bo’yicha teng taqsimlash qonuni yoki Bolsmanning energetic darajasi bo’yicha teng taqsimlanishi haqidagi teoremasi ham deyiladi. molekulaning bitta erkinlik darajasiga to’g’ri keladigan o’rtacha kinetic energiyani hisoblash uchun quyidagi formuladan foydalanamiz:

(1)

Molekulaning bir erkinlik darajasiga to’g’ri keladigan energiya

yoki (2)

Demak, gaz molekulasining to’liq kinetic energiyasi uning erkinlik darajasiga va absolyut temperaturasiga to’g’ri proporsionaldir.

(2) formulaga asosan bir, ikki va uch atomli molekulalarning to’liq energiyasi

ko’rinishida yoziladi. Ma’lumki massaga ega bo’lgan gaz olamiz. Shu gazning ichki energiyasi shu massadagi molekulalar soni bilan bir molekulaning to’liq kinetic energiyasi ko’paytmasiga teng:

Gazning bir kilo moli uchun bo’lgani uchu ichki energiyasi uchun quyidagi tenglamani yozamiz:

yoki

.

Bu formuladan ixtiyoriy massali gazning ichki energiyasi uchun amaliy hisoblashlarda qulay bo’lgan ifodani hosil qilish oson. Bunda bu gazlarning kimollari soni ekanligini hisobga olish kerak. U holda

Shunday qilib, ideal gaz ichki energiyasi molar soni erkinlik darajasi va gazning absolyut temperaturasi bilan ifodalanadi:

formulaga asosan, ma’lum massaga ega bo’lgan ideal gaz ichki energiyasi erkinlik darajasi soni o’zgarmas bo’lganda, absolyut temperature to’g’ri proporsional.

Agar molekulalar qattiq bo’lmasa, kvazielastik kuchlar ta’sirida tebranma harakat hosil bo’ladi, qo’shimcha erkinlik darajalari hosil bo’ladi, masala murakkablashib ketadi. Lekin normal sharoitlarda molekulalarning tebranma harakati energiyasini ilgarilanma harakat kinetic energiyasiga nisbatan juda kichik bo’lgani uchun hisobga olmadik [6]

4-§. 7-8 modul. Issiqlik dvigatellarni ishlash prinspi. Issiqlik dvigatellarini foydali ish koeffitsenti Sadi Karno formulasi. Issiqlik dvigatellarini foydali ish koeffitsentini aniqlashga doir masalalar yechish yo’llari.

1. Darsning ta’limiy maqsadi:

   
   

Gaz va bug’ning kengayishida ish bajarishi. Gaz va bug’ ichki energiyasining mexanik energiyaga aylanishi.

2. Darsning tarbiyaviy maqsadi:

   
   

Issiqlik dvigatellarining transport, qishloq xo’jaligida, suv vat emir yo’l transportlarida, elektr stansiyalarida ishlashi.

3. Darsning rivojlantiruvchi maqsadi:

   
   

Issiqlik svigatellaridan foydalanishda ularning foydali ish koeffitsentlarini maksimal ko’tarish muammoalri.

4. Darsning jihozi, rejasi, mazmuni:

   
   

Ichki yonuv dvigateli (model, plakat, diafilm) bug’ turbinalari:

1. Issiqlik dvigateli ta’rifi;

   
   

2. Issiqlik dvigatelining ishlash jarayoni;

   
   

3. Issiqlik dvigatelining turlari

   
   

I. ichki yonuv dvigateli

II. bug’ turbinalari

4. Issiqlik dvigatellarida ishlatiladigan yoqilg’ilar;

   
   

5. Issiqlik dvigatellarining F.I.K;

   
   

6. Issiqlik dvigatellarining ishlatilishi;

   
   

7. Issiqlik dvigatellarining ahamiyati;

   
   

Har qanday yonilg’i yonganda uning ichki energiyasi issiqlik energiyasidan hosil bo’ladi. Issiqlik biror bir tur yonilg’ining yonishidan yoki ikki jismning o’zaro ishqalanishidan paydo bo’ladi. Ana shu issiqlik energiyasidan amalda mexanik ish bajarish uchun foydalaniladi. Masalan, avtomabilning asosiy ishchi qismi g’ildiraklardir, lekin benzin g’ildirakka quyilmaydi. Suv transportining asosiy isghchi qismi parraklardir, lekin yoqilg’i parrakda yoqilmaydi. G’ildirakning harakati ham mexanik harakatdir. Shuning uchun mexanik harakatlanuvchi jism bilan yonilg’I orasida shunday bir qurilma bo’lishi kerakki, u yonilg’ining ichki energiyasini mexanik energiyaga aylantirsin. Bu qurilma issiqlik dvigatellaridir. Shuning uchun ham biror bir turdagi yoqilg’ining ichki energiyasini mexanik energiyaga aylantiruvchi qurilmalarni issiqlik dvigatellari ish bajarish uchun ish bajaradigan jismning temperaturasini atrof-muhit temperaturasiga nisbatan bir necha yuz yoki bir necha ming gradus ko’tarish kerak. Ma’lumki, temperature ko’tarilganda bosim katta, temperature kamayganda bosim kichik bo’ladi. Natijada ish bajaruvchijismning har ikki tomonida bosim har xil bo’lib bosimlar farqi hosil bo’ladi. Ana shu bosimlar farqi ichki yonuv dvigatellarida porshenni, bug’ turubinalrida kurakchalarni harakatga keltiradi.

Issiqlik dvigatellari asosan ikki turga bo’linadi:

1. Ichki yonuv dvigatellar

   
   

2. Bug’ turubinalari.

   
   

Bunda ixtiyorimizdagi diafilm, model va plakatdan foydalaniladi.

Yonilg’I bevosita dvigatelning ichki qismida yonadigan bo’lsa, bunday dvigatellar ichki yonuv dvigateli bo’lib hisoblanadi. Masalan, avtomabil, traktor, motosikl va hokazolarda yonilg’I aralashmasi bevosita silindr ichida yonadi. Bunda poshenning yuqori qismida kata tenperatura hisobiga hosil bo’lgan bosim porshenni harakatga keltiradi. Poshendagi bu mexanik energiya shatun, tirsakli vall orqali ish bajaruvchi qism, ya’ni g’ildirakka beriladi. Ichki yonuv dvigatellarida yonilg’I sifatida benzin, kerosin, salyarka va gaz ishlatiladi. Issiqlik dvigatellarining ikkinchi turi bug’ turubinalaridir. Bug’ turubinalarida harakat vallga porshen, shatun va tirsakli vallsiz uzatiladi. Eng soda bug’ turubinasi bizga 7-sinf fizika kursidan ma’lumki, balga o’rnatilgan kurakchali diskadan iborat bo’lib bu kurakchalarga soplolardan qizigan, yuqori bosimdagigaz yuboriladi. Bug’ turubinalarida kata bosim va temperaturadagi suv bug’idan foydalaniladi. Shuning uchun ham bug’ turubinasi deb ataladi. Bug’ turubinalarida yonilg’I sifatida yoqilg’ining barcha turlaridan foydalanish mumkin. (11-rasm)

Har qanday issiqlik dvigatellarining ish samaradorligini yoqilg’idan ajratib chiqayotgan energiyaning qancha qismi foydali ishga aylanayotganligi bilan xarakterlanadi. Issiqlik dvigatelining foydali ish koeffitsenti deb dvigatel bajarayotgan ishning isitgichdan olgan issiqlik miqdoriga nisbatiga aytiladi:

Issiqlik dvigatellarining FIK isitgich va sovitgich temperaturasi absolyut 0 bo’lganda bo’lishi mumkin. Amalda esa hamma vaqt sovitgichning temperaturasi atrofdagi temperaturadan past bo’la olmaydi. Shuning uchun doimo bo’ladi. Masalan, bug’ turubinasida bug’ning boshlang’ich va oxirgi temperaturalari va bo’lsa,

yoki

bo’ladi. Biroq bunda energiyaning turli xil isroflari ham hisobga olinsa haqiqiy qiymat 40 % atrofida bo’ladi. Issiqlik dvigatellarining FIK va ga yaqinlashtirish muhim ahamiyat kasb etadi.

Issiqlik dvigatellari xalq xo’jaligining barcha sohalarida ishlatiladi. Atom elektrostansiyalarida elektr energiyasi hosil qiluvchi generatorlarning rotorlari issiqlik dvigatellari avtomabil transportida, temir yo’l transportida, aviatsiyada, hatto kosmik raketalarda ishlatiladi. Shuni qayd etib o’tamizki, ichki yonuvchi aralashma silindrdan tashqarida tayyorlansa, korbyuratorli dvigatel, agar aralashma bevosita silindr ichiga tayyorlansa dizel dvigatel deyiladi. ishlatishga qulay bo’lishiga qaramay issiqlik dvigatellari bir qator kamchiliklarga egaki, bulardan ko’z yumib o’tib bo’lmaydi. Masalan, issiqlik dvigatellari ishlagan paytda uning chiqindilari muhitga salbiy ta’sir etadi. Ichki yonuv dvigatellaridan chiqadigan tutun va zaharli gazlar tabiatning ekologik holatini buzsa, ikkinchi tomondan, tevarak atrofga juda ko’p miqdorda issiqlik chiqariladi. Buning natijasida muzliklar erib, okeanlardagi suv sathlari ko’tarilishi mumkin. Elektr stansiyalarda bug’ sovitiladigan hovuzlar uchun xalq xo’jaligida ishlatoladigan barcha suv miqdorining 3/1 qismi sarflanadi.