Сабақ 4. Терезелердегі өрнектер қайдан пайда болады? - Оқу материалдары

Терезелердегі осындай әдемі өрнектер қайдан шыққандығы туралы ойландыңыз ба? Олар көбінесе суретші салған суретке ұқсайды. Әдетте: "Терезелерді аяз өрнектеді" деп жатады. Бірақ мұндай әдемі өрнектер қалай алынады? Неліктен олар әрдайым түзілмейді?    

Газ тәрізде заттың бөлшектері бір-бірінен алшақ қашықтықта орналаса алады. Мысалы, ыдыстың бүкіл көлемін алады, ал біздің жағдайда бөлмені толық бу алады. Бөлмеде ұшып, олар суық қабырғалар мен терезелерге соғып, энергиясының бір бөлігін жоғалтады. Бу тәріздес судың молекулалары терезе әйнектеріне соғылғанда , бөлшектер көп энергия жоғалтып, сұйық күйге өтеді. Бұл жағдайда молекулалар  бір-біріне жақындайды, олардың арасындағы қашықтық күрт төмендейді, олардың қозғалысы шектеледі. Бірақ әйнектер сыртқы жағынан суық ауамен үнемі байланыста болғандықтан және температурасы өте төмен болғандықтан, одан әрі энергия су бөлшектерінен әйнекке беріледі. Бұл бөлшектер көп мөлшерде энергияны жоғалтады, олардың арасындағы қашықтық азаяды, қозғалыстар біртіндеп тербеліске дейін шектеледі. Нәтижесінде қатты зат түзіледі. Су молекулалары белгілі бір ретпен орналасқандықтан, өрнектер жіңішке және әдемі болады.  

Бір сөзбен айтқанда, мұның бәрі салқындату процесі ретінде сипатталады. 

Жүйе ішіндегі қоршаған орта температурасы төмендеген кезде кез-келген заттың бөлшектері энергияны жоғалта бастайды. Себебі, жүйе мен оның қоршаған ортасы әртүрлі температурада болған кезде, температура теңестіріледі, өйткені көп энергиясы бар молекулалар оны аз энергиясы бар молекулаларға бере бастайды.

Бөлшектердің кинетикалық теориясын қолдана отырып, бүкіл салқындату процесін келесідей көрсетуге болады.

Газ тәрізді күйдегі заттың бөлшектері энергиясы көп, сондықтан олар орналасқан бүкіл кеңістік көлемінде еркін жүре алады. Бұл жағдайда бөлшектер арасындағы қашықтық үлкен. Салқындаған кезде бөлшектер энергияның бір бөлігінен айрылады және басқа бөлшектерге жақындай түседі. Жүйеде температура төмендей бастайды.  Бұл кезде газ тәрізді күйдегі зат сұйықтыққа айнала бастайды. Бұл процесс конденсация деп аталады. Содан кейін температура төмендемейтін, ол тұрақты болып қалатын уақыт болады. Бұлай болуының себебі, конденсация кезінде бөлшектер жоғалған жылу энергияның орнына толтыратын энергияны бөледі. Конденсацияланатын зат сұйық күйге өткеннен кейін жүйеде температура қайтадан төмендей бастайды. 

Температураның одан әрі төмендеуімен бөлшектер арасындағы қашықтық азайып, ол  бөлшектердің мөлшерінен аз болады. Бұл жағдайда жүйенің де температурасы төмендейді. белгілі бір уақытта Бөлшектер минималды энергияға ие болғанда заттар кисталл тор түзіп, зат қатты күйге өтеді. Бұл процесс мұздау немесе қатау деп аталады. 

Салқындату процесін біз табиғатта байқаймыз. Таңертең сіз өсімдіктердің жапырақтарында су тамшыларын көруге болады, бұл - шық. Ол су буының конденсациясы кезінде пайда болады. Мұндай процесс түнде күн батуына байланысты жер беті қарқынды салқындануынан болады. Салқындату процесінде агрегаттық күйдің өзгеруінің тағы бір мысалы ол –  мұздың пайда болуы. Бұл процестерді күнделікті өмірде немесе өндірісте де байқауға болады: мысалы, егер сіз стаканға аздап ыстық шай құйсаңыз, онда стақанның қабырғаларында судың ұсақ тамшыларын көре аласыз. Немесе металлургияда алынған сұйық металл біраз уақыттан кейін қатаяды. Салқындаудың арқасында біз суық шай мен қатты металды аламыз.

Салқындату өте маңызды, онсыз көптеген өмірлік маңызды процестер жүру мүмкін емес деп қорытынды жасауға болады.