☰ Mundarija · Fizika

Molekulalarning tezligi

Darslar 7–8 · 2 ta dars · P. Habibullayev, A. Boydedayev, A. Bahromov, K. Suyarov, J. Usarov, M. Yuldasheva. Fizika 9-sinf, qayta ishlangan va to‘ldirilgan 3-nashr. G‘afur G‘ulom nomidagi nashriyot-matbaa ijodiy uyi, Toshkent, 2019
7

Gaz molekulalarining harakat tezligi

Darslik: 25–27-betlar
MaqsadGaz molekulalarining o‘rtacha kvadratik tezligini v = √(3kT/m₀) = √(3RT/M) formula bilan hisoblash; Maksvell taqsimoti va Shtern tajribasi mohiyatini bilish.
Yangi so‘zlar
universal gaz doimiysi R · universal gas constant RMaksvell taqsimoti · Maxwell distributionShtern tajribasi · Stern experimentissiqlik harakati · thermal motion
Tushuntirish

Molekulaning o‘rtacha kinetik energiyasi ikki xil yoziladi: m₀v²/2 va (3/2)kT. Ularni tenglashtirsak, v² = 3kT/m₀, ya’ni v = √(3kT/m₀) hosil bo‘ladi. M = m₀N_A va R = kN_A (R = 8,31 J/(mol·K)) ekanini hisobga olsak, v = √(3RT/M). Demak, tezlik T ning kvadrat ildiziga to‘g‘ri, molyar massaning kvadrat ildiziga teskari proporsional: bir xil temperaturada yengil molekula (H₂) og‘ir molekula (O₂)dan tezroq harakatlanadi. Hamma molekulalar bir xil tezlikka ega emas: 1859-yilda J. Maksvell molekulalarning tezliklar bo‘yicha taqsimotini nazariy topdi; eng ko‘p molekulalarga xos tezlik (eng ehtimoliy tezlik) o‘rtacha kvadratik tezlikdan biroz kichik bo‘ladi. 1920-yilda O. Shtern ikkita aylanuvchi silindr bilan kumush atomlari tezligini tajribada o‘lchadi va nazariyani tasdiqladi: atomlar silindr devorida kengaygan izni qoldirgan, bu iz taqsimot shakliga o‘xshash edi.

Namunalar
Azot N₂ (M = 0,028 kg/mol) molekulalarining 300 K dagi tezligi: v = √(3·8,31·300/0,028) ≈ √(2,67·10⁵) ≈ 5,2·10² m/s, ya’ni taxminan 520 m/s.
Bir xil temperaturada vodorod (M = 2 g/mol) va kislorod (M = 32 g/mol) tezliklari nisbati v_H/v_O = √(32/2) = √16 = 4: vodorod molekulalari 4 marta tez harakatlanadi.
Sinfda faoliyat

Qog‘oz doira (diametri taxminan 10 cm) va ip bilan kichik «Shtern modeli»: doirani aylantirib, markazdan qalam bilan tekis chiziq chizish kerak bo‘lsa, chiziq qanday egrilanishini kuzating. Tez aylantirishda nima bo‘ladi? Faqat qog‘oz, ip va qalam; o‘tkir asboblar yo‘q, aylantirish o‘rtacha tezlikda.

Mashq
1
Gaz temperaturasi 4 marta ortsa, molekulalarning o‘rtacha kvadratik tezligi qanday o‘zgaradi?
2
300 K da vodorod (M = 0,002 kg/mol) molekulalarining o‘rtacha kvadratik tezligini baholang.
3
Azot (M = 0,028 kg/mol) molekulalarining o‘rtacha kvadratik tezligi 600 m/s bo‘ladigan temperaturani baholang.
4
Shtern tajribasida nega silindrlar orasidan havo so‘rib olinadi?