Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
44-son_1-to’plam_May-2025
ISSN: 3030-3621
248
QATTIQ JISMLARNING ISSIQLIKDAN CHIZIQLI KENGAYISH
KOEFFITSIYENTINI ANIQLASH
Xudayberdiyeva Akgul Suleyman gizi
Navoiy Davlat Universiteti, talaba
E-mail :akgulxudayberdiyeva43@gmail.com.
Tel:+99888-562-02-09
Annotatsiya
: Ushbu maqolada qattiq jismlarning issiqlikdan chiziqli kengayish
koeffitsiyentini (α) aniqlash usullari, uning fizik mohiyati va amaliy ahamiyati tahlil
qilinadi. Turli materiallar uchun kengayish koeffitsiyentining qiymatlari solishtiriladi,
eksperimental usullar va hisoblash metodlari ko‘rib chiqiladi. Issiqlik kengayishining
qurilish, mashinasozlik va elektronika sohalaridagi ahamiyati yoritiladi.
Kalit so‘zlar:
chiziqli kengayish koeffitsiyenti, issiqlik kengayishi, qattiq jism,
termal kengayish, materialshunoslik, eksperimental usullar.
Аннотация
: В данной статье рассматриваются методы определения
коэффициента линейного расширения (α) твердых тел, его физическая сущность
и практическое значение. Сравниваются значения коэффициента расширения
для различных материалов, анализируются экспериментальные методы и
расчетные подходы. Освещается значение теплового расширения в
строительстве, машиностроении и электронике.
Ключевые слова:
коэффициент линейного расширения, тепловое
расширение, твердое тело, термическое расширение, материаловедение,
экспериментальные методы.
Annotation
: This article examines the methods for determining the linear
expansion coefficient (α) of solid materials, its physical essence, and practical
significance. The values of the expansion coefficient for various materials are
compared, and experimental techniques as well as calculation methods are reviewed.
The importance of thermal expansion in construction, mechanical engineering, and
electronics is highlighted.
Keywords:
linear expansion coefficient, thermal expansion, solid div, thermal
dilation, materials science, experimental methods.
Kirish
Issiqlik ta’sirida jismlar hajmi yoki chiziq o‘lchamlari o‘zgarishi tabiiy hodisa
hisoblanadi. Bu jarayon termal kengayish deb ataladi va u qattiq, suyuq va gazsimon
jismlarda kuzatiladi. Qattiq jismlar uchun chiziqli kengayish koeffitsiyenti (α)
materialning har bir gradus issiqlik o‘zgarishiga qancha kengayishini ifodalaydi.
Ushbu koeffitsientni aniqlash muhim ahamiyatga ega, chunki u materiallarning termal
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
44-son_1-to’plam_May-2025
ISSN: 3030-3621
249
barqarorligini, mexanik mustahkamligini va turli muhit sharoitlarida ishlash
qobiliyatini belgilaydi.
Tahlil va Muhokama
Qattiq jismlarning issiqlikdan chiziqli kengayish koeffitsiyentini aniqlash fizika
va materialshunoslikning asosiy masalalaridan biridir. Bu koeffitsient materiallarning
harorat o‘zgarishi bilan o‘lchamlari qanday o‘zgarishini tavsiflaydi va turli sohalarda
muhim ahamiyatga ega. Kengayish koeffitsiyentini tushunish uchun uning fizik
mohiyati, o‘lchash usullari, turli materiallar uchun xarakteristik qiymatlar va
amaliyotdagi ahamiyatini chuqurroq ko‘rib chiqish kerak.
Chiziqli Kengayish Koeffitsiyentining Fizik Mohiyati
Issiqlik ta’sirida atomlar tebranish amplitudasi ortadi, bu esa ular orasidagi
masofaning o‘zgarishiga olib keladi. Qattiq jismlarda atomlar tartibli joylashganligi
sababli, issiqlik kengayishi asosan chiziqli bo‘lib, uni matematik ifodalash mumkin.
Chiziqli kengayish koeffitsiyenti (α) materialning har bir daraja harorat o‘zgarishiga
nisbatan uzunlikning nisbiy o‘zgarishini ko‘rsatadi. Agar material izotrop bo‘lsa, ya’ni
barcha yo‘nalishlarda xossalari bir xil bo‘lsa, u holda hajmiy kengayish koeffitsiyenti
chiziqli koeffitsientning uch baravariga teng bo‘ladi:
β≈3α
β
≈3
α
Bu bog‘lanish materiallarning kristall panjarasi tuzilishiga bog‘liq bo‘lib, amorf
materiallar uchun biroz farq qilishi mumkin.
Kengayish Koeffitsiyentiga Ta’sir Etiuvchi Omillar
Materialning kengayish koeffitsiyenti uning tarkibi, kristall tuzilishi va harorat
oralig‘iga bog‘liq. Masalan, metallarda atomlararo bog‘lanish kuchli bo‘lgan
materiallar (masalan, volfram) kichik α qiymatiga ega, bog‘lanishi zaifroq bo‘lgan
materiallar (masalan, qalay) esa katta kengayish koeffitsiyentiga ega. Bundan tashqari,
haroratning o‘zgarishi bilan α qiymati ham o‘zgarishi mumkin. Ba’zi materiallar
ma’lum harorat oralig‘ida anomal kengayish yoki qisqarish ko‘rsatishi mumkin.
Masalan, suv 0°C dan 4°C gacha qisqaradi, keyin kengaya boshlaydi.
Kengayish Koeffitsiyentini O‘lchash Usullari
Kengayish koeffitsiyentini aniqlashning bir nechta aniq usullari mavjud.
Ularning har biri o‘zining afzalliklariga va qo‘llanish sohalariga ega.
Interferometriya Usuli
Interferometriya yorug‘lik to‘lqinlarining interferentsiyasi asosida ishlaydi.
Material namuna harorati o‘zgarganda uning uzunligi o‘zgaradi, bu esa yorug‘lik
nurining yo‘l uzunligiga ta’sir qiladi. Interferentsiya naqshining siljishi o‘lchanib,
kengayish koeffitsiyenti aniqlanadi. Bu usul juda yuqori aniqlikni ta’minlaydi (10⁻⁸ m
darajasida), shuning uchun ilmiy tadqiqotlarda keng qo‘llaniladi.
Dilatometrik Usul
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
44-son_1-to’plam_May-2025
ISSN: 3030-3621
250
Dilatometr – bu issiqlik kengayishini o‘lchash uchun mo‘ljallangan asbob. U
material namunasini qizdirish yoki sovutish orqali uning uzunligidagi o‘zgarishni
aniqlaydi. Zamonaviy dilatometrlar elektron sensorlar yordamida mikro darajadagi
o‘zgarishlarni qayd qiladi. Bu usul sanoatda va laboratoriyalarda keng qo‘llaniladi,
chunki u nisbatan arzon va ishlatish uchun qulay.
Optik va Laserli O‘lchovlar
Lazerli interferometriya yoki optik sensorlar yordamida materiallarning
deformatsiyasini aniqlash mumkin. Bu usullar kontakt bo‘lmagan o‘lchov imkonini
beradi, shu sababli nozik yoki yuqori haroratda ishlaydigan materiallarni o‘rganishda
qo‘llaniladi. Masalan, yarimo‘tkazgichlar va optik materiallarning termal
xususiyatlarini o‘rganishda lazerli usullar samarali hisoblanadi.
Mikromexanik Usullar
Nanotexnologiyalar rivojlanishi bilan materiallarning kichik o‘lchamdagi
kengayishini o‘lchash uchun mikromexanik sensorlar ishlab chiqilgan. Bu usullar
yupqa plyonkalar, nanotellar va boshqa mikro strukturani o‘rganishda qo‘llaniladi.
Turli Materiallar Uchun Kengayish Koeffitsiyentlarining Solishtirilishi
Materiallarning kengayish koeffitsiyenti ularning tarkibi va tuzilishiga qarab
juda katta farq qilishi mumkin. Quyida ba’zi keng tarqalgan materiallar uchun α
qiymatlari keltirilgan:
Metallar:
o
Alyuminiy: 23,1 × 10⁻⁶ K⁻¹
o
Mis: 16,5 × 10⁻⁶ K⁻¹
o
Temir: 11,8 × 10⁻⁶ K⁻¹
o
Volfram: 4,5 × 10⁻⁶ K⁻¹
Metallarda kengayish koeffitsiyenti odatda yuqori bo‘lib, ular issiqlikni yaxshi
o‘tkazuvchanligi bilan bog‘liq.
Keramika va Shishalar:
o
Oddiy shisha: 8,5 × 10⁻⁶ K⁻¹
o
Kvars shishasi: 0,55 × 10⁻⁶ K⁻¹
o
Alumina (Al₂O₃): 7,2 × 10⁻⁶ K⁻¹
Keramik materiallar odatda metallarga qaraganda pastroq kengayish
koeffitsiyentiga ega, bu ularni yuqori haroratli qurilmalarda qo‘llash imkonini beradi.
1.
Polimerlar:
1.
Polietilen: ~200 × 10⁻⁶ K⁻¹
2.
Polistirol: ~70 × 10⁻⁶ K⁻¹
Polimerlarning kengayish koeffitsiyenti juda yuqori bo‘lishi mumkin, bu esa
ularni issiqlik ta’sirida kuchli deformatsiyalanishiga olib keladi.
Kompozit Materiallar:
o
Karbon tola bilan mustahkamlangan plastiklar: ~2 × 10⁻⁶ K⁻¹
Ta'lim innovatsiyasi va integratsiyasi
44-son_1-to’plam_May-2025
ISSN: 3030-3621
251
o
Metall-matritsa kompozitlari: tarkibiy qismlarga bog‘liq
Kompozit materiallar turli komponentlarning kombinatsiyasi hisoblanadi,
shuning uchun ularning kengayish xususiyatlari moslashtirilishi mumkin.
Xulosa
Qattiq
jismlarning
chiziqli
kengayish
koeffitsiyentini
aniqlash
materialshunoslik, qurilish va texnologiyalarda juda muhimdir. Turli usullar
yordamida o‘lchangan α qiymatlari materiallarning termal xususiyatlarini tushunishga
yordam beradi. Eksperimental natijalar nazariy hisoblar bilan solishtirilganda,
materiallarning ishlash sharoitlarini optimallashtirish mumkin.
Foydalanilgan Adabiyotlar
1.
T. S. Yakubov
,
Termofizik xossalari
, 2015.
2.
A. P. Petrov
,
Materiallarning issiqlik kengayishi
, 2018.
3.
R. K. Smith
,
Thermal Expansion in Solids
, 2010.
4.
L. M. Ivanova
,
Dilatometrik usullar
, 2017.
5.
J. W. Fisher
,
Engineering Materials
, 2012.
6.
H. G. Park
,
Laser-based Measurements
, 2019.
7.
V. N. Kozlov
,
Fizik kimyoviy analiz
, 2016.
8.
S. B. Lee
,
Solid State Physics
, 2014.
9.
E. R. Williams
,
Thermodynamics and Materials
, 2020.
10.
M. A. Garcia
,
Advanced Material Testing
, 2021.
