Fizika va astronomiya asoslari

REJA:
Suyuqliklarning хоssalari.
Sirt taranglik.
Bug’lanish va kоndеnsatsiya.
Havоning namligi.

Moddalar uch agregat (gaz, suyuq, qattiq) holatda bo‘lib, ularning fizik xususiyatlari holat parametrlari o‘zgarishi bilan bir-biriga o‘xshash bo‘lishi ham yoki tubdan farq qilishi ham mumkin.

Moddaning suyuq holati uning gazsimon hamda qattiq holatlari orasidagi oraliq holat bo‘lib, u ikkala holat bilan ma’lum o‘xshashliklarga ega bo‘ladi.
Suyuqliklarning boshqa agregat holatlardan farq qiluvchi eng muhim xususiyatlari quyidagilardir:
1. Normal sharoitda gaz molekulalari orasidagi masofa ularning o‘lchamlariga nisbatan juda kata bo‘lib, zichligi kichik va siqiluvchan bo‘ladi, ya’ni gaz molekulalari orasidagi o‘zaro tortishish kuchi juda kichik bo‘lganligidan u o‘zi solingan idish hajmini to‘la egallaydi va idish shaklini oladi.
Suyuqlik molekulalari esa bir-biriga juda yaqin joylashgan bo‘lib, ular orasidagi o‘zaro ta’sir kuchi gaz molekulalari orasidagi o‘zaro ta’sir kuchidan bir necha yuz marta katta bo‘ladi. Suyuqliklarning zichligi gazlar zichligidan ancha katta, binobarin, ular juda kam siqiluvchandir. Shuning uchun suyuqlik gaz kabi o‘zi quyilgan idish shaklini olsa-da, lekin qattiq jism kabi o‘z hajmiga ega bo‘ladi.
Suyuqlik molekulalari qattiq jism molekulalari kabi zich joylashgan bo‘lsa-da, uning ixtiyoriy idish shaklini egallashi, ya’ni oquvchanligi suyuqlik molekulalarining ozmi-ko‘pmi bir-biriga nisbatan erkin harakat qilishini ko‘rsatadi. Shunday qilib, gaz holati bilan qattiq holat oralig‘idagi moda holati suyuq holatdir.
2. Tajribalar ko‘rsatadiki, suyuqliklarning hajmiy kengayish koeffitsiyenti gazlarnikiga nisbatan juda kichik bo‘lib, harakterli tomoni shundaki, bosim ortishi bilan hamma suyuqliklar uchun bu koeffitsiyent deyarli bir xil bo‘ladi.
3. Suyuqliklarning yopishqoqligi gazlarnikiga nisbatan juda katta bo‘ladi va temperatura ortishi bilan kamayadi. Har xil suyuqliklar uchun yopishqoqlik koeffitsiyenti bir-biridan katta farq qiladi.
4. Suyuqliklarning o‘zi solingan idish devori bilan chegaralanmagan erkin sirtga ega bo‘lishi muhim xususiyatlardan biridir.
Suyuqlik ichidagi har bir molekula o‘zini o‘rab olgan boshqa molekulalar bilan o‘zaro ta’sirda bo‘ladi. Suyuqlik molekulalari bir-biriga shunchalik yaqin joylashganki, ular orasidagi ta’sir kuchlari, ancha miqdorda bo‘ladi. Biroq molekulalar orasidagi masofa ortib borishi bilan ta’sir kuchlari kamayib boradi va ma’lum masofadan keyin nolga teng bo‘lib qoladi. Suyuqlik ichida biror molekulani tanlab, uning atrofida markazi shu molekulada yotgan shunday radiusli sfera o‘tkazaylik (1-rasm). Biz tanlagan molekula shu sfera ichida yotgan hamma molekulalar bilan ta’sirlashadi.

1-rasm.
Agar molekulaning ana shu sferadan tashqarida yotgan molekulalar bilan ta’sirini hisobga olmasa ham bo‘lsa, bu sferani molekulyar ta’sir sferasi, ni esa molekulyar ta’sir radiusi deb ataladi. Molekulyar ta’sir radiusi taxminan ga yaqin bo‘ladi.

Suyuqlikning ichki qismida turgan va , suyuqlik sirtida turgan molekulalar atrofida molekulyar ta’sir sferasini chizaylik (2a-rasm)

a) b)
2-rasm.

Suyuqlik ichki qatlamida turgan molekulaga barcha ko‘shni molekulalar tomonidan sfera radiusi bo‘yicha yo‘nalgan kuchlar ta’sir qilib, bu kuchlarning teng ta’sir etuvchisi nolga teng bo‘ladi, ya’ni:

. (1)
Suyuqlik sirtqi qatlamida yoki unga yaqin qatlamda yotgan molekulaga ham ta’sir sferasi radiusi bo‘yicha boshqa molekulalar ta’sir qiladi. Lekin bu kuchlarning teng ta’sir etuvchisi nolga teng bo‘lmaydi. Chunki ta’sir sferasining suyuqlik sirtidan chiqib turgan qismi suyuqlik bug‘ida bo‘lib, bug‘dagi molekulalar soni suyuqlikdagi molekulalar sonidan kam bo‘ladi. Ravshanki, va molekularga ta’sir qilayotgan kuchlarning teng ta’sir etuvchisi suyuqlik ichiga tomon yo‘nalgan bo‘ladi. Shunday qilib, qalinligi bo‘lgan sirtga yaqin qatlamdagi har bir molekulaga suyuqlikning ichiga qarab yo‘nalgan kuch ta’sir qiladi. Suyuqlikning sirtqi qatlami butun suyuqlikka bosim beradi. Bu bosim qatlamning yuz birligida yotgan barcha molekulalarga ta’sir qiluvchi kuchlarning yig‘indisiga teng. Bu bosim ichki yoki molekulyar bosim deb ataladi. Bu bosimning ta’sirida suyuqlikning molekulalari bir-biriga yaqinlashib qoladi, bu esa molekulalar orasida, sirt qatlam hosil qilgan siquvchi kuchlarni muvozanatlovchi itarishish kuchlarining vujudga kelishiga sabab bo‘ladi.
Molekula suyuqlikning ichkarisidan sirt qatlamiga o‘tganida sirt qatlamida ta’sir qiladigan kuchlarga qarshi ish bajarishi kerak. Bu ishni molekula o‘zining kinetik energiyasi hisobiga bajaradi va bu ish molekulaning potensial energiyasini oshirishga sarf bo‘ladi. Molekula sirt qatlamidan suyuqlikning ichkarisiga o‘tganda uning sirt qatlamida ega bo‘lgan potensial energiyasi molekulaning kinetik energiyasiga aylanadi. Shunday qilib, suyuqlikning sirt qatlami qo‘shimcha potensial energiyasiga ega bo‘ladi.
Har qanday moddani o‘z holiga (erkin) qo‘yib berilsa, u eng kichik potensial energiyasiga mos keladigan vaziyatni egallaydi. Bu uning muvozanat vaziyati bo‘ladi. Binobarin, o‘z holiga qo‘yib berilgan suyuqlik muvozanat holatini egallash uchun sirt qatlamini qisqartirishga harakat qiladi. Shuning uchun suyuqlik sirtini qisqarishga intiluvchi tarang tortilgan elastik pardaga o‘xshatish mumkin. Suyuqlik sirtini bunday tarang holatini sirt tarangligi deb ataladi. Suyuqlikning sirt qatlamida fikran uzunlikdagi doiraviy konturni ajrataylik (2b-rasm). Kontur bilan chegaralangan suyuqlik sirtining qisqarishga intilishi shunga olib keladiki, shu konturni hosil qiluvchi suyuqlik molekulalarini kontur ichidagi molekulalar tortadi. Tortish kuchlari suyuqlik sirtiga urinma va konturga tik bo‘ladi. Suyuqlik sirtini chegaralovchi konturga ta’sir qiluvchi tortishish kuchlarining yig‘indisi sirt taranglik kuchi deyiladi. Bu kuch kontur bo‘ylab joylashgan molekulalarning soniga, molekulalar soni esa o‘z navbatida konturning uzunligiga mutanosib bo‘ladi:
F= , (2)
bu yerda - suyuqlikning sirt taranglik koeffitsiyenti.
Konturning uzunlik birligiga ta’sir etuvchi sirt taranglik kuchi sirt taranglik koeffitsiyenti deyiladi, ya’ni:
. (3)
Sirt taranglik koeffitsiyenti suyuqlikning tabiatiga va temperaturaga bog‘lik bo‘ladi. Temperatura ortishi bilan suyuqlikning molekulalari orasidagi o‘rtacha masofa ortgani uchun sirt taranglik koeffitsiyenti kamayadi.
Suyuqlikning temperaturasi kritik temperaturaga yaqinlashganda, sirt taranglik koeffitsiyenti nolga intiladi, chunki kritik nuqtada suyuq va gazsimon holatlar orasidagi farq yo‘qotadi.
Suyuqlik sirt pardasi yuzini qadar kattalashtirish uchun bajariladigan ishni aniqlaymiz. Buning uchun pardaning chegarasini F kuch yordamida kesma qadar o‘z –o‘ziga parallel ravishda siljitamiz (3 -rasm).
U holda bajarilgan ish quyidagi formula bilan ifodalanadi:
. (4)
Lekin (2) asosan , shuning uchun:
, (5)
bu yerda: ko‘paytma parda yuzining kattalashishiga teng bo‘ladi,

3 - rasm
shuning uchun: = . (6)

Bu ish parda energiyasining qadar oshishi uchun sarflanadi, shuning uchun:
= , (7)
yoki
. (8)
(3) va (8) ifodalardan ko‘rinadiki, SIda sirt taranglik koeffitsiyenti va hisobida o‘lchanadi.
W energiya parda ichki energiyasining izotermik jarayonda ishga aylana oladigan qismdir. Energiyaning bu qismi termodinamikada erkin energiya deyiladi.
Sirt taranglik moddaning suyuq holati uchun harakterli bo‘lgan juda ko‘p hodisalarni tushuntiradi. Masalan, suyuqlik kichik teshikchadan oqib chiqayotganda tomchilarning hosil bo‘lishi, ko‘pikning hosil bo‘lishi, suv hovzalarida suvning sirtqi pardasida hasharotlar - «suv o‘lchagichlar» erkin chopib va sakrab yuradi. Ho‘l sochlarning, ho‘l qum donalarining va shunga o‘xshashlarning bir-biriga yopishishi ham suyuqlik pardalari, bu pardalarning minimal sirtga intilishi bilan bog‘liqdir.
Suyuqlikning sirt tarangligiga suyuqlik tarkibidagi aralashmalar katta ta’sir ko‘rsatishi mumkin. Masalan, suvda eritilgan sovun suvning sirt taranglik koeffitsiyentini 0,075dan 0,045N/m ga kamaytirish mumkin. Suyuqlikning sirt tarangligini zaiflashtiruvchi modda sirtqi –aktiv modda deyiladi. Neft, spirt, efir, sovun va boshqa suyuq va qattiq moddalar suvga nisbatan sirtqi –aktiv moddalardir.
(7) formulaga qaytib shuni aytish mumkin: suyuqlik sirti erkin energiyasini ikki yo‘l bilan- birinchidan, suyuqlik sirtini qisqaritirish, ikkinchidan, sirtqi-aktiv moddalar yordamida sirt tarangligini zaiflashtirish yo‘li bilan kamaytirish mumkin.
Suyuqlikning egrilangan sirti ostida ichki bosimdan tashqari yana qo‘-shimcha bosim ham vujudga keladi. Bu qo‘shimcha bosim sirtni egriligiga bog‘-liq bo‘ladi. Uchta idishdagi suyuqlikni ko‘z oldimizga keltiraylik (4-rasm)
Bu idishlardan birida uning sirti qavariq shaklda (4a-rasm), ikkinchisida yassi (4b-rasm) va uchinchisida botiq shaklda bo‘lsin (4v-rasm). Suyuqlikning sirtqi qatlami tarang pardaga o‘xshagani uchun qavariq sirt qisqarib yassi shaklga kelishga intiladi va suyuqlikka ichki bosim yo‘nalishida qo‘shimcha bosim beradi. Xuddi shunday sababga ko‘ra botiq sirt ostida ichki bosimga qarama-qarshi yo‘nalgan qo‘shimcha bosim vujudga keladi. Yassi sirt ostida qo‘shimcha bosim bo‘lmaydi.
Qo‘shimcha bosimning kattaligi suyuqlikning sirt taranglik koeffitsiyenti va sirtning egrilik radiusi ga bog‘liq.

a) b) v)
4 rasm.

Ixtiyoriy shakldagi suyuq egri sirt ostidagi qo‘shimcha bosim uchun aniq ifodani 1805 yilda fransuz matematigi va fizigi Laplas nazariy ravishda chiqardi:

. (9)
Bu ifoda Laplas formulasi deyiladi. Plyus ishora qavariq sirtga, minus ishora botiq sirtga mos keladi.
Suyuqlikning sirti sferik bo‘lgan holda = = , qo‘shimcha bosim quyidagiga teng bo‘ladi:
. (10)
Sirt silindrik bo‘lgan holda = va = , qo‘shimcha bosim quyidagiga teng bo‘ladi:
. (11)
Nihoyat, sirt yassi bo‘lganda = = , u paytda:
(12)
Qo‘shimcha bosim kapillyar hodisalar deb ataladigan hodisalarda katta rol o‘ynaydi.
Ayrim suyuqliklar qattiq jismni ho‘llasa, boshqalarni ho‘llamaydi. Idishga quyilgan suyuqlik molekulalari o‘zaro ta’sirlashishdan tashqari, suyuqlik bilan hamda idish (qattiq jism) molekulalari bilan ta’sirlashadi.
Agar qattiq jism molekulalari bilan suyuqlik molekulalarining tutinish kuchlari suyuqlik molekulalarining o‘zaro tutinish kuchlaridan katta bo‘lsa, bunday suyuqliklar qattiq jismni ho‘llovchi suyuqliklar deyiladi. Qattiq jism sirti bilan suyuqlik sirtiga o‘tkazilgan urinma orasidagi burchak chegaraviy burchak deyiladi. Ho‘llovchi suyuqliklarda bu burchak dan kichik bo‘ladi, ya’ni (5a - rasm). Idish devorlari yaqinida suyuqlik sirti egrilanadi - botiq egri sirtdan iborat bo‘ladi.
Agarda suyuqlik molekulalarining o‘zaro tortishish kuchlari qattiq jism molekulalari bilan suyuqlik molekulalari orasidagi tortishish kuchlaridan katta bo‘lsa, bunday suyuqliklar qattiq jismni ho‘llamovchi suyuqliklar deyiladi. Ho‘llamovchi suyuqliklarda chegaraviy burchak bo‘ladi (5b-rasm). Idish devorlari yaqinida suyuqlik sirti qavariq egri sirtdan iborat bo‘ladi. Ho‘llovchi va ho‘llamovchi suyuqliklar tushunchalari nisbiydir. Masalan, simob ko‘pchilik moddalar uchun ho‘llamovchi, miss va platina uchun ho‘llovchidir yoki suv parafinni ho‘llamaydi, lekin toza shishani ho‘llaydi. Agar bo‘lsa, mutlaq ho‘llovchi suyuqlik, bo‘lsa, mutlaq xo‘llamovchi suyuqlik deyiladi. Ammo tabiatda bunday suyuqliklar deyarli yo‘qdir.
Ho‘llash hodisasi sanoatda va turmushda katta ahamiyatga ega. Moylash, kir yuvish, fotografiya materiallariga ishlov berish, laklash va boshqa ishlarda yaxshi ho‘llash juda zarur. Yog‘och, kun, rezina va boshqa materiallarni yelimlab yopishtirish ham ho‘llash hodisasining qo‘llanilishiga misol bo‘ladi. Kavsharlashning ham xo‘llashga aloqasi bor. Eritilgan kavshar (pripoy) metall buyumlarning sirtiga yaxshi yoyilishi va yopishishi uchun bu sirtlarni yog‘, chang va oksidlardan tozalash kerak. Qalayi kavshar bilan miss, jez va boshqa detallar yaxshi kavsharlanadi. Lekin bu kavshar (pripoy) alyuminiyni ho‘llamaydi. Alyuminiydan yasalgan buyumlarni kavsharlashda alyuminiy bilan kremniydan tayyorlangan pripoy ishlatiladi. Shunday qilib, suyuqlik ho‘llovchimi yoki ho‘llamovchimi, undan qat’i nazar, suyuqlik sirti egri (qavariq yoki botiq) bo‘lar ekan. Suyuqlikning egrilangan sirti menisk deyiladi. Agar suyuqlik qattiq jismni ho‘llansa u paytda meniks botiq bo‘ladi (5a-rasm). Agar suyuqlik qattiq jismni ho‘llanmasa u paytda menisk qavariq bo‘ladi. (5b-rasm).
Ichki diametri undagi suyuqlik meniskning egrilik radiusi bilan taqqoslansa bo‘ladigan naychalarga kapillyarlar deb ataladi.
Kapillyar hodisalar deb, suyuqliklarning ingichka naychalarida ko‘tarilish yoki pastga tushish xususiyatlarga aytiladi.
Kapillyardagi suyuqlik muvozanatda bo‘lganda, ya’ni gidrostatik bosim qo‘shimcha bosimga teng bo‘lgan holati, suyuqlikni muvozanati deyiladi, ya’ni
, (13)
bu yerda: - suyuqlik ustunini gidrostatik bosimi;
- suyuqlikni egrilangan sirti ostidagi qo‘shimcha bosimi.
(13) formuladan kapillyarda suyuqlikning ko‘tarilish balandligi quyidagiga teng bo‘lar ekan:
, (14)
bu yerda - suyuqlikning zichligi; - suyuqlik sirtining egrilik radiusi.
Agar kapillyar radiusi bilan sferik sirt radiusi orasidagi bog‘lanishni, ya’ni nazarga olsak, u paytda (14) formula quyidagi ko‘rinishni oladi:
. (15)
(15) munosabatni Jyuren formulasi deyiladi.
Kapillyar hodisalar tabiatda va texnikada katta rol o‘ynaydi. Masalan, kapillyarlik asosida yerdagi suyuqlik – ozuqa moddalar o‘simlikning tanasi bo‘yicha tarqaladi. Tuproq kapillyarlari bo‘ylab suv tuproqning chuqur qatlamlaridan yuza qatlamlariga ko‘tariladi, bug‘lanish hosil bo‘ladi. Tez bug‘lanishning oldini olish uchun yer haydalib, boronalanadi, kapillyar naychalar buziladi, shu bilan tuproqda namni saqlab qolishga erishiladi.
Yerdagi namlik imorat devorlari bo‘yicha ko‘tarilganligini ko‘pchilik kuzatgan. Binolarning g‘ishtlari orasidagi kapillyarlar orqali (gidroizolyatsiya bo‘lmaganda) tuproqdagi suv ko‘tariladi. Bu hodisaning sababi ham kapillyarlikdir. Piliklarning yoqilg‘ini, gigroskopik paxtaning suvni shimishi va boshqalar ham kapillyarlikka asoslangan.
Qon tomirlari kapillyar vazifasini o‘tab, qon aylanishi bilan bog‘liq bo‘lgan jarayonlar ham kapillyarlik asosida bo‘ladi.
Texnikada flotatsiya deb ataladigan jarayon ho‘llash va ho‘llamaslik hodisalariga asoslangandir. Flotatsiya jarayoni yordamida ruda «bo‘sh» , ya’ni tog‘ jinslardan ajratiladi. Metall sirtlarinini korroziyadan himoya qilishda ularni moylanishi suvni moy sirtlarini ho‘llamasligiga asoslangan. Suv ho‘llamaydigan gazlamalardan amaliyotda kiyimlarni ishlab chiqarishi (plash, kurtka, palto, oyoq kiyimlar va hokazolar). Turmush sovitkichlarda sovuq agentini drosselanishi uchun kapillyar naychalardan foydalanadilar.

Qattiq jism. Qattiq jismlar ma’lum shaklga va hajmga ega bo‘lishlari bilan harakterlanadi. Qattiq jismlar bir-biridan ichki tuzilishi jihatidan batamom farq qiluvchi kristall va amorf jismlar ko‘rinishida uchraydi. Lekin hozirgi zamon fizikasida qattiq jism deganda kristall jismlar nazarda tutiladi, amorf jismlar o‘ta qovushqoq suyuqlik sifatida qaraladi.

Qattiq jismlar asosan kristall holatda bo‘ladi. Kristall jismlarda atom yoki molekulalar bir-biriga nisbatan ma’lum bir tartibli vaziyat egallab joylashadi. Buning oqibatida kristallning tashqi ko‘rinishi ma’lum geometrik shaklga ega bo‘ladi.
Agar kristall tarkib topgan zarralarni bir-biriga to‘g‘ri chiziq bilan tutashtirsak, fazoviy yoki kristall panjara deb ataladigan panjara hosil bo‘ladi. Kristallning ayrim zarralari panjarani hosil qilgan chiziqlarning kesishgan nuqtalarida – panjara tugunlarida joylashgan bo‘ladi. Bu zarralar musbat va manfiy ionlar, netral atom va molekulalar bo‘lishi mumkin. Masalan, osh tuzi kristall panjaralarining tugunlarida musbat natriy ( ) va manfiy ( ) ionlari (1-rasm), metall kristallar ( va hakozo) ning panjara tugunlarida metall atomlarining musbat ionlari, olmos, germaniy, kremniy kabi kristallarning panjara tugunlarida neytral atomlar joylashgan bo‘ladi.

Kristall panjaralarning shakllari turli-tuman bo‘lishi mumkin, lekin ixtiyoriy bo‘lmaydi. Panjarani hosil qilgan elementar yacheykalar bir-biriga zich, hech qanday oraliqsiz joylashishi kerak, bu panjara potensial energiyasining minimum bo‘lishiga to‘g‘ri keladi. Masalan, kubchalar shaklidagi yoki olti yoqli prizmalar shaklidagi yacheykalarni talab qilingandek joylashtirish mumkin (2- a va b- rasm), biroq besh yoqli prizmalar shaklidagi yacheykalarni bunday joylashtirib bo‘lmaydi (2 v –rasm).

1890 yilda Ye.S.Fyodorov kristall panjaralarning yacheykalari zich joylashtirish mumkin bo‘lgan barcha shakllarini nazariy hisoblab chiqdi va tabiatda faqat 230 xil kristall panjaralar bo‘lishi mumkin ekanligini aniqladi, bu kristall panjaralar 32 simmetrik sinfni hosil qilar ekan. Kristallarni rentgen nurlari yordamida tekshirishga doir olib borilgan tajribalar kristallar simmetrik joylashib kristall panjaralar hosil qilgan zarralar (atomlar, molekulalar yoki ionlar) dan iborat ekanligini tasdiqladi. Shu bilan birga, ko‘p miqdorli tabiiy va sun’iy kristallarni rentgen strukturaviy tahlil qilish natijasida tabiatda kristall panjaralarning faqat 230 turli ko‘rinishi bor ekanligi aniqlandi, bu Ye.S.Fyodorovning nazariy hisoblariga to‘la muvofiq keladi.
Kristallning eng asosiy xossalaridan biri shundan iboratki, uning fizik xossalari unda tanlab olingan yo‘nalishga bog‘liq, ya’ni kristallning xossalarini harakterlovchi mexanik mustahkamlik, elektr o‘tkazuvchanlik, nur sindirish ko‘rsatkichlari kabi kattaliklar kristall ichida olingan turli yo‘nalishlarda turlicha qiymatga ega bo‘ladi.
Moddalarning fizik xossalarining (mexanik, issiqlik, elektrik, optik va h.k.) turli yo‘nalishlarda turlicha bo‘lishi anizotropiya deb ataladi. Masalan, kristall jismning issiqlikdan kengayish koeffitsiyenti turli yo‘nalishlar uchun turlicha bo‘ladi; turli yo‘nalishlarda kristallarning boshqa xossalari ham turlichadir. Anizotropiya panjara zarralarining turli yo‘nalishlarda turlicha zichlikda joylashganligi bilan tushuntiriladi. Kristall jismlarning hammasi anizotrop jismlardir. Ular aniq erish temperaturasiga ega bo‘ladi.
Tabiatda kristall holat juda ko‘p tarqalgan. Ko‘pchilik qattiq jismlar (minerallar, metallar, o‘simlik tolalari, oqsil moddalar, rezina va hokazo) kristallardir. Biroq hamma jismlarda ham yuqorida ko‘rilgan kristall xossalari ko‘zga yaqqol tashlanavermaydi. Bu jihatdan jismlar ikki guruhga: monokristall jismlar va polikristall jismlarga bo‘linadi. Barcha zarralari bir umumiy fazoviy (kristall) panjaraga joylashadigan jism monokristalldir. Monokristall anizotrop bo‘ladi. Ko‘pchilik minerallar monokristall bo‘ladi. Polikristall bir-biriga nisbatan tartibsiz joylashgan ko‘plab mayda monokristallchalardan tuzilgan jismdir. Shuning uchun polikristallar izotrop, ya’ni barcha yo‘nalishlar bo‘yicha bir xil fizik xossalarga ega bo‘ladi. Metallar polikristall jismlarga misol bo‘la oladi. Biroq metallni monokristall ko‘rinishda ham hosil qilish mumkin, buning uchun erigan metallni sekin sovitish yo‘li bilan metall monokristallini hosil qilish mumkin.
Kristall panjaraning qanday zarralardan tuzilganligiga qarab panjaralar to‘rtta asosiy guruhga bo‘lingan: ionli, atomli, molekulyar va metall panjara.
Ion panjara turli ishorali zaryadlangan ionlardan tuzilgan bo‘lib, panjarada ionlarni elektr kuchlari tutib turadi. Ko‘pchilik kristallar ion panjaralidir.
Atom panjara panjara tugunlarida kimyoviy (valentli) bog‘lanishlar bilan tutib turiladigan neytral atomlardan tuzilgan. Masalan, grafit kristali atom panjaralidir.
Molekulyar panjara – qutbiy (dipol) molekulalaridan tuzilgan bo‘lib, bu molekulalar ham tugunlarda elektr kuchlar bilan tutib turiladi. Biroq qutbiy molekulalarga bu kuchlar ionlarga ta’sir qilganidan kamroq ta’sir qiladi. Shuning uchun molekulyar panjarali moddalar oson deformatsiyalanadi. Ko‘pchilik organik birikmalar (rezina, sellyuloza, parafin va shunga o‘xshash) molekulyar kristall panjarali tuzilgan bo‘ladi.
Metall panjara – erkin elektronlar bilan o‘ralgan metallning musbat ionlaridan tuzilgan. Metall panjaraning ionlarini ana shu elektronlar tutib turadi. Metallar shunday panjarali bo‘ladi. Hozirgi zamon fizikasi kristall jismlarnigina qattiq jism deb hisoblaydi.
Amorf jismlar kristall strukturaga ega bo‘lmaydi, ular o‘zlarining ichki tuzilishlari bo‘yicha suyuqlikka yaqin bo‘lib, suyuqlikdan faqat molekulalar tortishish kuchlarining katta bo‘lishi bilan farq qiladi. Amorf jismlar ularning aniq erish temperaturasiga ega bo‘lmasligi, isitilganda qovushqoqlikning kamayishi natijasida suyuq holatga asta-sekin yumshashish orqali o‘tishi bilan ham kristall jismdan farq qiladi. Shularga asosan, amorf jismni o‘ta sovutilgan suyuqlik deb hisoblash ham mumkin. Amorf jismlarga: shisha, beton, plastmassa, mum, smola, polimerlar va boshqalar kiradi.
Amorf jismlar har doim izotrop xossaga ega bo‘ladi: ularning fizik xossalari hamma yo‘nalishlar bo‘yicha bir xil bo‘ladi. Past temperaturalarda amorf jismlarning xossalari qattiq jismlarnikiga o‘xshab ketadi. Bu holda ular deyarli oqmaydi. Lekin temperatura ortgan sari amorf jismlar asta-sekin yumshab, ularning xossalari suyuqliklarning xossalariga yaqinlasha boradi.
Agar biror amorf jism, masalan, mumni asta-sekin isitib, temperaturaning vaqt bo‘yicha o‘zgarishini tekshirsak, 3-rasmda shtrixlab tasvirlangan egri chiziqni hosil qilamiz.



3-rasm.

Bu grafikdan ko‘rinadiki, amorf jismning suyuq holatga o‘tishida aniq temperaturasi yo‘q. Ammo yumshashish vaqtida temperaturaning o‘sish tezligi ortadi. Amorf jismlar sovitilganda ham asta-sekin oquvchanligini yo‘qotib, qattiq holatga o‘tadi.

Bir jinsli va xossalari bir xil bo‘lgan moda holati uning fazasi deyiladi. Jism qattiq, suyuq va gazsimon fazalarda bo‘lishi mumkin. Moddaning bir fazadan (holatdan) ikkinchi fazaga (holatga) o‘tishi fazaviy o‘tish deyiladi. Masalan, qattiq jismning erishi va suyuq jismning qotishi, suyuqlikning bug‘lanishi va bug‘ning kondensatsiyalanishi fazaviy o‘tishga misol bo‘ladi. Jismning bir fazadan ikkinchisiga o‘tishi aniq bir temperaturada sodir bo‘ladi.
Jismning qattiq fazadan suyuq fazaga o‘tishi erish deyiladi. Kristall jismlar tashqi bosim o‘zgarmaganda tayinli bir temperaturada eriydi. Mazkur kristall erigan temperatura shu kristallning erish temperaturasi deyiladi. Kristall jism batamom erib tugamaguncha temperatura o‘zgarmaydi.
Biror kristall jismga vaqt birligi ichida bir xil issiqlik miqdori berilib borilganda uning suyuq fazaga o‘tish jarayoni grafik ravishda siniq chiziq tarzida ifodalanadi (3-rasm).
Jismga issiqlik miqdori bera boshlasak, erish temperaturasiga yetguncha uning temperaturasi oshib boradi ( kesma), issiqlik berishni davom ettirsak, batamom erib tugamaguncha uning temperaturasi o‘zgarmaydi ( kesma), navbatdagi berilgan issiqlik miqdori suyuq fazadagi jismning temperaturasini ko‘tarishga sarflanadi ( kesma). Masalan, biror suvli idishga muz solib issiq xonaga olib kirib qo‘ysak, suv ichidagi muz batamom erib tugamaguncha sistemaning temperaturasi o‘zgarmaydi. Bunda tashqaridan berilgan issiqlik miqdori muzni eritish uchun sarflanadi.
Kristall jismlarning erish vaqtidagi sarflangan issiqlik miqdori kristall panjaraning buzilishiga sarf bo‘ladi. Kristall jismlar qaysi temperaturada erisa, shu temperaturada qotadi.
Erish temperaturasidagi kristall moddaning birlik massasini eritish uchun zarur bo‘lgan issiqlik miqdori solishtirma erish issiqligi deyiladi va u quyidagi formula bilan aniqlanadi:
, (1)
bu yerda - erish temperaturasida olingan massali kristall jismni eritish uchun sarflangan issiqlik miqdori
- erish issiqligi, - solishtirma erish issiqligi.
SI sistemasida hisobida o‘lchanadi.
Solishtirma erish issiqligining kattaligi kristallarning xossalariga va tashqi bosimga bog‘liq.
Jismlar eriganda tashqaridan issiqlik miqdori olsa, kristallanishda tashqariga issiqlik miqdori chiqaradi. Kristallanishda chiqarilgan issiqlik miqdori erish issiqligiga teng.
Erish temperaturasi tashqi bosimga bog‘liq. Normal atmosfera bosimida moddaning erish temperaturasi shu moddaning erish nuqtasi deyiladi. Erish vaqtida hajmi kattalashadigan moddalarning erish temperaturasi tashqi bosim ortishi bilan ortadi. Erish vaqtida hajmi kichrayadigan ba’zi moddalarning, jumladan, muz, vismut, cho‘yan kabi moddalarning erish temperaturasi tashqi bosim ortishi bilan pasayadi. Bunday moddalarning eriganda siqilishining sababi, ularning kristall panjaralarida bo‘shliqning ko‘pligidadir. Ular eriganda bo‘shliqlar shu moddaning molekulalari bilan to‘ladi va natijada zichlik ortadi.
Ikki yoki bir necha qattiq jismlardan iborat aralashmalar qotishmalar deb ataladi. Qotishmalar ajoyib xossaga ega. Ularning erish nuqtasi qotishma tarkibidagi eng oson eruvchi moddaning erish temperaturasidan ham hamma vaqt past bo‘ladi. Masalan, qalay va qo‘rg‘oshindan iborat qotishmani ko‘raylik. Bu qotishma da eriydi, holbuki qo‘rg‘oshinning erish temperaturasi , qalayning erish temperaturasi esa .
Oson eruvchan qotishmalar texnikada keng qo‘llaniladi. Masalan, bosmaxona ishlarida stereotiplar tayyorlashda, saqlagich tiqinlarini tayyorlashda va shu singari joylarda ishlatiladi. Qotishmalarning sof metallar ega bo‘lmagan boshqa muhim xossalari ham bor. Masalan, ularning elastikligi, qattiqligi, qovushqoqligi, mustahkamligi katta bo‘ladi.
Qattiq jismning temperaturasi ko‘tarilganda uning zarralarining issiqlik harakati zo‘rayadi va ular orasidagi o‘rtacha masofa ortadi. Shuning uchun qattiq jism qiziganda kengayadi. Tajribaning ko‘rsatishicha, jismning uzayishi uning temperaturasi o‘zgarishiga proporsional bo‘ladi:
, (2)
bu yerda - jismning temperaturadgi uzunligi; - qattiq jismning chiziqli kengayish koeffitsiyenti; - temperaturaning o‘zgarishi.

. (8)
(8) formuladagi kattalik qattiq jismning issiqlikdan hajmiy kengayish koeffitsiyenti deyiladi.
Qattiq jismning zarrasi muvozanat vaziyati yaqinida tebrangani uchun uning energiyasi issiqlik harakatining kinetik energiyasi va muvozanatidan siljish potensial energiyasining yig‘indisiga teng bo‘ladi. O‘rtacha olganda yetarlicha yuqori temperaturalarda bu energiyalarni bir-biriga teng deb olish mumkin.
Shuning uchun bir zarraning to‘liq energiyasi o‘rtacha quyidagiga teng bo‘ladi:
. (10)
Ma’lumki,
. (11)
Shuning uchun
, (12)
bu yerda - Bolsman doimiysi;
- absolyut temperatura;
- zarraning erkinlik darajalari soni.
Zarra ixtiyoriy yo‘nalishda tebranishi mumkin bo‘lgani uchun uning erkinlik darajalari soni uchga teng bo‘ladi. U holda
. (13)
Bir mol qattiq jismning ichki energiyasini topish uchun bir zarraning o‘rtacha energiyasini bir molda bo‘lgan erkin tebranuvchi zarralar soniga ko‘paytirish kerak. Ximiyaviy sodda qattiq kristall jismlarning bir molidagi erkin tebranuvchi zarralar soni Avogadro soni bilan birday bo‘ladi, shuning uchun
, (14)
bunda - universal gaz doimiysi.
Ximiyaviy sodda kristall qattiq jismning atom issiqlik sig‘imi, son jihatdan, temperatura bir gradusga ko‘tarilgandagi ichki energiyaning o‘sishiga teng bo‘ladi, ya’ni
. (15)
Gaz doimiysi kal/gradmol bo‘lgani uchun,
kal/gradmol. (16)
Binobarin, barcha ximiyaviy jihatdan oddiy bo‘lgan kristall qattiq jismlarning atom issiqlik sig‘imi yetarlicha yuqori temperaturada 6kal/gradmol ga tengdir.
Bu xulosa molekulyar-kinetik nazariya asosida 1819 yilda Dyulong va Pti tomonidan tajriba yo‘li bilan chiqarilgan edi. U Dyulong va Pti qonuni nomini olgan.
Shuni nazarda tutish kerakki, (16) formuladan kelib chiqadigan issiqlik sig‘imining temperaturaga bog‘liq emasligi faqat yetarlicha yuqori temperaturalar uchun o‘rinlidir. Past temperaturada issiqlik sig‘imi temperaturaga bog‘liq, temperatura pasayganda issiqlik sig‘imi kamayib, nolga intiluvchi absolyut temperaturada qattiq jismlarning issiqlik sig‘imi nolga intiladi. Qattiq jism issiqlik sig‘imining juda past temperaturalardagi o‘zgarishlari faqat kvant mexanikasi asosidagina tushuntirilishi mumkin.
Qattiq jismlarda issiqlik o‘tkazish jarayoni gazlar uchun chiqarilgan Fure qonunining o‘zi bilan ifodalanadi:
, (17)
bu yerda - issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti;
Biroq suyuq va qattiq jismlarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti gazlarnikidan ancha katta. Metallarda ning qiymati ayniqsa katta bo‘ladi. Gazlarda issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti , suyuqliklar va metallmas qattiq jismlarda , metallarda J/(msgrad).
Qattiq jismlarda issiqlik o‘tkazuvchanlik jismni tashkil qilgan tebranuvchi zarralarning o‘zaro ta’siri tufayli ro‘y beradi. Bundan tashqari, metallarda ularning ichida harakatlanadigan erkin elektronlar bo‘ladi, shu tufayli issiqlik o‘tkazuvchanlik ancha ortadi, erkin elektronlar o‘zlarining kinetik energiyalarini yuqori temperaturali sohalardan past temperaturali sohalarga bevosita o‘tkazadilar. Issiqlik o‘tkazuvchanlik jarayonida erkin elektronlarning roli muhim ekanligi quyidagi dalillar bilan tasdiqlanadi – metallarning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti ularning elektr o‘tkazuvchanlik koeffitsiyentiga taxminan proporsionaldir.
Qattiq jismning issiqlik o‘tkazuvchanligi uning strukturasiga juda ham bog‘liq bo‘ladi: g‘ovak jismlarning issiqlik o‘tkazuvchanlikligi juda kam bo‘ladi, chunki g‘ovaklarni to‘ldirgan gazning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti ancha kichik bo‘ladi.