Suyuqlik chegarasidagi hodisalar

Sirt taranglik koeffitsiyenti. Suyuqlikning boshqa muhit bilan tegishib turgan sirti,masalan, shu suyuqlikning bug’I, biror boshqa suyuqlik yoki qattiq jism bilan tegishib turgan sirti suyuqlikning qolgan massasiga nisbatan boshqacha alohida sharoitlarda bo’ladi.

Bu alohida shatoitlarrnning paydo bo’lishiga sabab shuki, suyuqlikning chegara qatlami molekulalari uning ichidagi molekulalardan farq qilib, hamma tomonlaridan shu suyuqlikning  molekulalari  bilan o’ralgan emas. Suyuqlik molekulasiga uning atrofidagi molekulalaming tortishish kuchlari ta'sir qiladi. Agar molekula suyuqik ichida bo'lsa, bu kuchlar o'rtacha hisobda bir-birini muvozanatlaydi. Suyuqlik sirti yaqinidagi, qalinligi molekulyar ta'sir sferasi radiusiga teng bo'lgan qatlamda turgan molekulaga ta'sir qiluvchi natijaviy kuch suyuqhk ichiga tomon yo'nalgan bo'ladi. Shuning uchun suyuqlik molekulalarini suyuqlik ichidan uning sirtiga chiqarish uchun ish bajarish talab qilinadi. Bu ish suyuqlik sirtini ortishiga olib keladi. Suyuqlik sirtini bir birlikka izotermik ravishda orttirish uchun sarflash kerak bo'lgan ishga sirt taranglik koeffitsiyenti deyiladi.

$\sigma ={\frac {\Delta A}{\Delta S}}$

bu yerda $\Delta A$ - suyuqlik sirtini $\Delta S$ qadar kattalashtirish uchun bajariladigan ish. Suyuqlikning erkin sirti yuzining kamayishida molekulyar ishlaming bajargan ishi suyuqlik sirtining kamayishiga to'g'ri  proporsional. Bu ish yana suyuqlikning turiga va tashqi sharoitga bog'liq ekan. Bunday bog'lanishni $\sigma$  koeffisient ifodalaydi.

Shunday qilib, suyuqlikning egri sirti yuzi o'zgarganda molekulyar kuchlar bajargan ishining suyuqlik turiga va tashqi sharoitga bogcliqligini tavsiflovchi kattalik suyuqlikning sirt taranglik koeffitsiyenti deyiladi. Sirt taranglik koeffitsiyenti suyuqlik erkin sirti yuzini bir birlikka o‘zgaitirishda molekulyar kuchlaming bajargan ishi bilan o’lchanadi. $\sigma$ ning XBS dagi birligi:

$\sigma ={\frac {1J}{1m^{2}}}$

                                                                                         

$\sigma$ ning birligi qilib shunday sirt taranglik qabul qilinganki, bunda suyuqlikning erkin sirti yuzini  $1m^{2}$ga kamaytirish uchun molekulyar kuchlar 1J ish bajaradi. Suyuqlikning sirti suyuqlikning qolgan qismiga nisbatan ortiqcha potensial (erkin) energiyaga ega bo‘ladi. Shu sababli sirt taranglik koeffitsiyentini suyuqlik ; sirtining bir birligiga to‘g‘ri keluvchi suyuqlik sirti erkin energiyasi sifatida ham ta'riflash mumkin.

Ma'lumki, tizimning muvozanat holatida uning energiyasi minimal bo‘ladi. Buni nazarda tutadigan bo‘lsak, suyuqlik muvozanat holatida minimal sirtga ega bo‘lishi ravshan bo‘ladi. Bu esa o‘z navbatida suyuqlik sirtining kattalashishiga to‘sqinlik qiladigan kuchlar mavjud ekanligini bildiradi. Bu kuchlar sirt taranglik kuchlari deb ataladi. Sirt taranglik kuchlari sirtga urinma ravishda yo‘nalgan bo‘ladi.

Agar suyuqlik sirtini chegaralovchi chiziqning (ajralish p chizig‘ining) uzunligi $l$ ga va shu chiziq bo‘ylab ta'sir qiluvchi sirt taranglik kuchi $f$ ga teng bo‘Isa, u holda sirt taranglik koeffitsiyenti quyidagi ifoda yordamida topiladi:

$\sigma ={\frac {f}{l}}$

(2) ifodadan sirt taranglik koeffitsiyentini suyuqlik sirtiga urinma bo‘ylab ta'sir qiluvchi va son jihatdan suyuqlik sirti ajralish chizig‘ining.uzunlik birligiga to‘g‘ri keluvchi kuchga teng kattalikdir deb ta'riflash mumkin. Nima uchun suyuqlik uning sirti yuzi eng kichik shaklni olgan holatga intilishi endi tushunarlidir: molekulyar ta’sir kuchlari suyuqlik sirtidagi molekulalami ichkariga tortadi, sirt taranglik kuchi esa suyuqlikning yuzini qisqartiradi, ya’ni bu sirtda mavjud bo'lgan “darchani” berkitadi. Shunday qilib, suyuqlikning sirt qatlami bar doim tarang holatda bo'ladi. Ammo bu holatni elastic cho'zilgan parda tarangligi bilan taqqoslab bo'lmaydi. Cho'zilgan parda yuzining ortishi bilan elastiklik kuchlari ortadi, lekin sirt taranglik kuchi suyuqlik sirtining yuziga bog'liq bo'lmaydi. Elastik parda sirtining yuz birligidagi molekulalar soni uning cho'zilishi natijasida kamayishi, suyuqlik erkin sirtining yuz birligidagi molekulalar soni har qanday yuzda ham bir xil qiymatga ega bo'Iishidadir. Suyuqlik sirtidagi mavjud muhit va suyuqlik harorati  ning kattaligiga ta’sir etar ekan. Suyuqlikning harorati oshishi bilan uning sirt taranglik koeffisienti kamayadi va kritik haroratda nolga teng bo'ladi.

Plato tajribasi.Sirt yuzasini qisqartirishga intilish faqat yupqa pardalar uchungina emas, balki suyuqlikning ixtiyoriy hajmi uchun ham harakterli ekanligi ravshan.  Agar sirt energiyasi suyuqlikning  tabiatini belgilaydigan yagona energiya bo’lganda edi, u holda suyuqlikning ixtiyoriy massasi hamma vaqt shunday shaklni qabul qilar ediki, bu  shaklda uning sirti eng kichik bo’lsin.  Bunday shakl shar shaklidi, chunki shar berilgan hajmda eng minimal sirtga ega bo’lgan shakldir.

Biroq zarralar orasidagi sirt taranglik kuchlari paydo qiladigan ichki o’zaro ta’sir kuchlaridan tashqari, suyuqlikka odatda yana tashqi kuchlar ham  ta’sir qiladi. Bu tashqi kuchlar, birinchidan, og’irlik kuchi, ikkinchidan, suyuqlik zarralarining suyuqlik turgan idish qattiq  devorlarining zarralari bilan o’zaro ta’sir kuchlaridir. Shuning uchun suyuqlik egallaydigan haqiqiy shakl shu uchta kuchning munosabati bilan aniqlanadi.

Dastlab og’irlik kuchining ta’sirini ko’raylik. Bu kuch hajmiy kuch bo’lib, suyuqlikning butun hajmiga ta’sir qiladi. Suyuqlik massasining o’zgarishi bilan suyuqlikning hajmi uning sirtiga qaraganda tezroq o’zgargani uchun, suyuqlik massasi katta bo’lganda sirtqi kuchlarning roli hajmiy kuchlarning roliga nisbatan juda kichik bo’ladi; bu holda sirt energiyasi deyarli hech qanday rol o’ynamaydi va suyuqlikning shakli, asosan, og’irlik kuchi tufayli mavjud bo’lgan potensial energiyaga mos keladi.

Biroq biror  yo’l bilan og’irlik kuchi ta’siri yo’qotilsa yoki ancha kamaytirilsa, u holda,  endi asosiy rolni, kichik bo’lishiga qaramasdan, sirt taranglik kuchlari o’ynay boshlaydi. Plato tajribasida og’irlik kuchi ta’sirini yo’qotish uchun suyuqlik u bilan aralashmaydigan xuddi shunday zichlikni boshqa suyuqlikka quyiladi. Bunda suyuqlikning og’irligi Arximed ko’tarish kuchi bilan muvozanatlashib, sirt kuchlari suyuqlik egallagan geometric shaklning yagona sababchisi bo’lib qoladi. Bunday hollarda suyuqlik shar shaklini egallaydi.

Plato tajribasi quyidagicha bajariladi: osh tuzining suvdagi eritmasi solingan idishga biror miqdorda NaCl eritmasida erimaydigan modda – anilin qo’yiladi(1-rasm).    

  1-rasm

Eritmaning konsentratsiyasi shunday tanlanadiki, uning zichligi anilinning zichligiga teng bo’lsin. Bunda anilin eritmada suzib yuruvchi shar kabi to’planib qoladi.

Ikkinchi muhit ta’siri. Sirt energiyasi suyuqlik kam bosimli ixtiyoriy gaz bilan chegaralanib turganida ham deyarli o’zgarmaydi. Buning sababi shuki, gazninng zichligi kam bo’lgani uchun suyuqlik molekulalarining gaz molekulalari orasidagi o’zaro ta’sirdan zaifroq bo’ladi.

Agar suyuqlik boshqa suyuqlik bilan,qattiq jism bilan yoki katta bosim (bir necha yuz atmosfera) ostidagi gaz bilan chegaralanib turgan bo’lsa,  ahvol boshqacha bo’ladi.Bu holda moddalarning zichliklari o’zaro taqqoslanarli darajada bo’ladi va suyuqlik zarralarning unga tegib turgan muhit zarralari bilan o’zaro ta’sirini nazarga olmaslik mumkin emas.

Shunday o’zaro ta’sir tufayli suyuqlikning o’zining bug’i bilan chegaralanib turganda va boshqa zichroq modda bilan chegaralanib turgan vaqtdagi sirt taranglik koeffitsiyentlarining qiymatlari bir-biridan ancha farq qiladi. Shuning uchun  sirt taranglik koeffitsiyentini aniqlashda sirtning har ikki tomonida turgan moddalarning xossalarini nazarga olish kerak.

Xona temperaturasida ba’zi suyuqliklarning sirt taranglik koeffitsiyentlari (1-jadval)

Modda	N/m	Modda	N/m
Suv-benzol Suv-efir Simob-suv	33.6 12.2 427	Simob-spirt Suv Simob	399 73 490

Bu jadvaldan ko’rinib turibdiki, ikki suyuqlik chegarasidagi sirt taranglik koeffitsiyenti hamma vaqt suyuqlik sirti erkin bo’lganidagidan kichik bo’lar ekan. Bu tabiiy, chunki sirtqi qatlam molekulalarining chegaralovchi muhit bilan o’zaro ta’sir kuchlarining “o’z” molekulalari bilan o’zaro ta’sir kuchlari qarama- qarshi tomonga yo’nalgandir.

                       Foydalanilgan adabiyotlar:

1.A.K.Kikoin, I.K.Kikoin.  Molekular fizika “O’QITUVCHI”NASHRIYOTI,TOSHKENT-1978

2.Karabayeva.M.A . Molekular fizika(darslik) , “Universitet”

TOSHKENT-2014