Qattiq jisimlarda

MUXAMMAD AL-XORAZMIY NOMIDAGI TOSHKENT AXBOROT
TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
FARG’ONA FILIALI
“KOMPYO`TER INJINIRING” FAKULTETI
"TABIIY FANLAR" KAFEDRASI
FIZIKA FANIDAN
7-REFERAT
QATTIQ JISIMLARDA
DIFFUZIYA
Topshirdi: Maxamadjonov N
Guruxi: 651-17
Qabulqildi: assistent Qosimov A
FARG’ONA – 2017
7 – Mavzu: Qattiq jismlarda diffuziya
Reja:
1.
Diffuziyaning vujudga kelish.
2.
Atomning vakansiyaga siljish energiyasi.
3.
Diffuziyani aktivlashtirish energiyasi.
Qattiq jismlar uchun atomlarning kristall panjarada tartibli
joylashishi xarakterli bo`lsa-da, har holda atomlar panjarada ham
siljishi mumkin.
Asosan, kichik tebranishlar xarakterida bo`lgan issiqlik
harakatlar ba’zi hollarda atomlarning panjaradagi o`z o`rinlarini
batamom tark etishlariga olib keladi. Atomlarning bunday ajralishi
mumkin ekanligi qattiq jismlarnijng bug`lanishi mumkinligidan
dalolat beradi. To`g`ri , bug`lanishda atomlar mutlaqo ajralishi
mumkin emas deb aytishga hech qanday asos yo`q.
Atomlarning panjara tugunlaridagi o`z o`rinlarini huddi
shunday tark etishlari tufayli kristallarda Shottki va Frenkel
nuqsonlari yuzaga keladi. Atomlarning ana shunday ajralishi va
kelgusida kristalldagi siljish tufayli qattiq jismlarda difuziya ro`y
beradi.
Gazlardagi singari qattiq jismlarda ham zarralarning issiqlik
xarakati energiyasi turlicha bo`ladi. Shuningdek, har qanday
temperaturada ham shunday atomlar ulushi bo`ladiki, ularning
energiyasi o`rtacha energiyadan ancha ortiq va bu atomlarning
panjaradagi o`rinlarini tark etib, yangi o`rinlarini egallashi uchun
yetarli bo`ladi.
Temperatura qancha yuqori bo`lsa, bunday atomlar soni
shuncha ko`p bo`ladi. Shuning uchun temperature ortgani sari
D
diffuziya koeffitsienti tez (ekcponensial qonunga muvofiq) ortadi.
Biroq yetarlicha katta energiya atomlar soni hamma vaqt kam
bo`ladi (agar temperaturasidan ancha past bo`lsa), shuning uchun
qattiq jismda diffuziya gazlar va suyuqliklardagiga qaraganda
sekinroq protsess bo`ladi.
Masalan, misning oltinda diffuziyalanish koeffitsienti 300
0
С
da
сек
см
/
10
5
,
1
2
5
−
⋅
ga teng. Taqqoslash uchun metal spirtining suvdagi
eritmasining suvda diffuziyalanishi koeffitsienti
sek
sm
D
/
10
3
,
1
2
5
−
⋅
=
,
argonning geliyda diffuziyalanish koeffitsienti
sek
sm
D
/
7
,
0
2
=
ekanini
ko`rsatib o`tamiz. Shunga qaramasdan, qattiq jismlarda diffuziya
hodisasi qator protsesslarda katta ro`l o`ynaydi.
Bunday diffuziya bir komponentali moddalarda(bunday holda
o`z – o`zidan diffuziya deyiladi) ko`p komponentali moddalarda,
mono – va polikristallarda kuztiladi.
Tajriba (xususan, nishonlangan atomlar yordamida olib
borilgan tadqiqotlar) qattiq jismlarda diffuziya, asosan, quyidagi
uch usulda borishini ko`rsatadi:
1. Qo`shni atomlar panjarada 1 – rasmda ko`rsatilganidek, o`z
o`rinlarini almashadilar.
2. Panjara tugunida “o`z” o`rnida turgan atomlar uni tark etib,
tugunlar orasida joylashadi, so`ngra tugunlararo ko`chib
migratsiyalanadi(2 - rasm).
3. Atomlar panjara tugunlaridan bo`sh tugunlar — vakatsiyalarga
o`tadi(3 – rasm).
Bu oxirgi prosess faqat nuqsonli kristallarda bo`lishi mumkin,
chunki vakatsiyalar, albatta, kristallarning nuqsonidir.
Atomlarning panjara vakant o`rinlarga o`tishi vakatsiyalarning
atomlar harakatiga qarama – qarshi yo`nalishda ko`chishiga
ekvivalent ekanligi ravshan.
Uchinchi usuldagi diffuziya mehanizmi eng muhim rol o`ynaydi.
Bunda diffuziya sodir bo`lishi uchun qattiq jismda vakatsiyalarning
zichlik gradienti bo`lishi kerak, chunki atomlar odatda biror
yo`nalishda boshqa yo`nalishdagidan ko`proq ko`chadi.
Polikristallarda kristalchalarning chegaralaridagi vakatsiyalarning
to`lish protsessi muhim rol o`ynaydi.
Keyingi paytlarda sun’iy radiaktiv moddalarning borligi ularning
nurlanishidan oson payqaladi. Bu uslub (nishonli atomlar uslubi)
o`z – o`zidan diffuziyalanish hodisasini, ya’ni qattiq jismlarda shu
jismlar atomlarining diffuziyasini tadqiq qilishga imkon beradi.
Atomlar tugunidan har qanday siljishi, jumladan, qo`shni
vakatsiyaga siljishi ham qo`shimcha energiya talab qiladi, ehtimol,
atom bu energiyani fluktuatsiyalar natijasida oladi.
Bu ehtimollik hamma vaqtdagi singari Boslman qonuni bilan
aniqlanadi:
kT
q
e
n
n
−
=
0
Bu yerda q – atomning panjara tugunidan sakrashi uchun zarur
bo`lgan energiya bo`lib, atomning vakatsiyaga siljish energiyasi deb
ataladi. Qattiq jismlarda o`z –
o`zidan diffuziyalanish
koeffitsientlari shunday ko`rinishda yozilishi mumkin:
t
a
D
2
6
1
⋅
=
Bu yerda a – panjara doimiysi va t atomning panjara tugunida
o`rtacha bo`lish vaqti.
W kattalik vakatsiya hosil bo`lish energiyasi ω va atomlarning
vakatsiyaga siljish energiyasi q ning yig`idisiga teng bo`lib,
diffuziyani aktivlashtirish energiyasi deb ataladi va bu kattalik ham
mazkur modda uchun xarakteristika bo`ladi.
|