Молекула жылдамдықтарының таралу заңдарын зерттеу әдістері кемелбай Айдана, Абжал Аяжан
жүктеу/скачать 1 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Аннотация.
- Кілттік сөздер
|
МОЛЕКУЛА ЖЫЛДАМДЫҚТАРЫНЫҢ ТАРАЛУ ЗАҢДАРЫН ЗЕРТТЕУ ӘДІСТЕРІ Кемелбай Айдана, Абжал Аяжан 6B01504-Физика білім беру бағдарламасының 2 курс студенттері Қазақ ұлттық қыздар педагогикалық университеті, Алматы қ., Қазақстан e-mail: kemelbai@list.ru abzhalayazhan@gmail.com Ғылыми жетекшісі: Айдарбекова Ақмарал Түйіндеме.Молекула жылдамдықтарының таралуларын қондырғылармен тәжірибе жасай отырып, оның есептеулерімен қатар формулаларын ақпараттық технология көмегімен есептейтін болсақ, уақытымызды дұрыс әрі тиімді пайдалана аламыз. Аннотация. Мы можем правильно и эффективно использовать наше время, экспериментируя с распределениями скоростей молекул, а также вычисляя их формулы с помощью информационных технологий. Аbstract. We can use our time correctly and efficiently by experimenting with the velocity distributions of molecules, as well as calculating their formulas using information technology. Кілттік сөздер: жылдамдық, Максвелл таралуы, қондырғы, молекула, техника. Ключевые слова: скорость, распределение Максвелла, установка, молекула, техника. Keywords: velocity, maxwell distribution, installation, molecule, technique. Жалпы физика арқылы айналадағы табиғат құбылыстарын зерттеу күнделікті өмірде қолданатын білім мен процестер, жаңа және қызықты технологияларға әкелді. Заманауи технологияның кез келген дерлік мысалы механика, оптика, электроника, термодинамика, ядролық физика немесе физиканың басқа салаларынан бастау алады. Теледидар, компьютерлер, телефондар және басқа да бизнес және үй технологиялары, ұшақтар және телекоммуникациялар сияқты заманауи көлік құралдары сияқты заманауи ыңғайлылықтарды мүмкін етті. Барлығы физика концепцияларына негізделіп жасалған. Кітапта кездейсоқ орналастырылған газ молекулаларының үлгісі және Максвелл-Больцманның бір немесе екі таралу графигі (молекула үлесі бойынша) бар, олар әрқашан керек қорытынды бермейді. Студенттерге әртүрлі тарату кестелерін көрсету және оларға анимациялық газдарды көруге мүмкіндік беру олардың түсінігін жақсарта алады. Оларға осы нәрселермен ойнауға мүмкіндік беру одан да жақсы болар еді. 2022 жылдың 16 қарашасы мемлекет басшысы Алматыда студенттермен және жас ғалымдармен кездескен болатын. Кездесу барысында жастардың сөзін зейін қойып тыңдағанын атап өтіп, ұсынылған барлық маңызды ғылыми жобалар мен технологиялық стартаптардың ел үшін мәні зор екенін айтты: «Бүгінде көп нәрсе өзгерді. Үздік техникалық сала мамандарына сұраныс жоғары. Инженер болу мәртебелі әрі экономикалық тұрғыдан тиімді мамандыққа айналды. Соңғы жылдары жастардың техникалық мамандықтарға деген қызығушылығы артып келе жатқаны байқалады. Қазір еліміздегі 610 мың студенттің 112 мыңы техникалық мамандықтар бойынша білім алып жатыр. Отандық IT секторының физика пәнімен байлыныстыра отырып жаңа өзгерістер енгізуге болады». Осыған орай, оқушылардың техникалық мамандықтарды таңдауы негізгі мәселе екендігі көрінеді.Қазіргі цифрлық технологиялар заманында білім беру саласында жаңа ақпараттық технологияларды пайдалана отырып сабақ өткізу, оқу сапасының жоғары деңгейге көтерілетінін, білім алушылардың пәнге деген қызығушылығын арттыратынын көрсетіп отыр. Физика- бұл жаһандық ғылым, өйткені ол бүкіл көрінетін әлемді макро және микро деңгейде зерттейді. Бұл пәннің теориялық және қолданбалы маңызы бар, сондықтан пәнді кез келген мамандықпен байланыстыра отырып оқытуға болады. STEM сабақтарында қызықты эксперименттер мен тәжірибелер жасап, жобалар құрастыру арқылы, бір пән білімін екінші пән білімімен байланыстыра отырып, осы терминдерді, теорияларды жеңіл түсінуге мүмкіндік береді. STEM әдісі бойынша кез келген проблеманы шешу, іс-әрекетке шығармашылықпен қарау, сыни тұрғыда талдау, тәуелсіз ойлау, ұжымда бірлесіп жұмыс жасау, жаңа идеяларға бастамашы болу, сандық сауаттылықты арттыру сынды дағдыларының дамуына әсер етеді. Молекула жылдамдықтарының таралу заңдарын түсіндіруде қондырғылармен қатар, компьютерлік бағдарламалар көмегімен тәжірибе жасап, практикалық есептерді түрлендіріп шығаруға болады. Молекула жылдамдықтарының Максвелл, Больцман таралуларын қарастырайық. Бізді қоршап тұрған ауа молекулалары барлық ауа температурасы бірдей болса да, бәрі бірдей жылдамдықпен қозғалмайды. Кейбір ауа молекулалары өте жылдам қозғалады, кейбіреулері орташа жылдамдықпен қозғалады, ал кейбір ауа молекулалары мүлдем қозғалмайды. Осыған байланысты біз «газдағы ауа молекуласының жылдамдығы қандай?», өйткені газдағы молекулада мүмкін болатын жылдамдықтардың кез-келгені болуы мүмкін. Сонымен, белгілі бір газ молекуласы туралы сұраудың орнына біз келесі сұрақтарды қоямыз: «белгілі бір температурада газдағы жылдамдықтардың таралуы қандай?» 1800 жылдардың ортасы мен аяғында Джеймс Клерк Максвелл мен Людвиг Больцман бұл сұрақтың жауабын тапты. Олардың нәтижесі Максвелл-Больцманның таралуы деп аталады, өйткені ол идеалды газ үшін молекулалардың жылдамдықтарының қалай бөлінетінін көрсетеді. Газдың қасиеті, оны құрайтын молекулалардың орта кинетикалық энергиясына ғана емес, осы энергияның қалай бөлінетініне - энергетикалық спектрге тығыз байланысты. Идеал газдың энергиясы тек оның кинетикалық энергиясымен анықталады. Сондықтан, энергетикалық спектр, газ молекулаларының жылдамдықтары бойынша таралуына, яғни, жылдамдық спектріне тәуелді. Өзара соқтығысулар газдары жеке молекулалардың жылдамдығының бағытын да, сандық мәнін де үздіксіз өзгертіп отырады. Газ молекулалардың козғалыс бағыттары бойынша таралуы біркелкі. Тепе-тең күйдегі газ молекулаларының жылдамдықтарының таралуы уақытқа байланысты өзгермеуі тиіс. Бұл, берілген жылдамдықтар интервалында қозғалатын молекулалар саны уақыт бойынша тұрақты деген сөз. Геометриялык түрде бұл интеграл Максвеллдің таралу функциясының графигімен шектелген ауданмен кескінделедi. . Сондықтан молекулалар жылдамдыктарының 0-ден аралығында табылу ықтималдығы бiрге тең, яғни Теңдеу функцияның нормалану шарты деп аталады және одан температура жоғарылаған сайын Максвеллдiң таралу функциясы үлкен жылдамдықтар жағына ығысып, оның максимумы кемитiндiгiн төменгі суреттен көруге болады. Газ молекулаларының жылдамдыктары бойынша таралуы сыртқы потенциалдык күштерге, соның iшiнде ауырлық күшiне де тәуелді емес. Ал керiсiнше, ауырлық өрiсiндегi молекулалардың Больцманша таралуы, олардың жылдамдықтары бойынша Максвелше таралуына тәуелсiз. Бұлардын бiрiншiсiнде, молекулалар потенциалдык энергияларына, ал екiншiсiнде, кинетикалык энергияларына сәйкес таралады. теңдеуге Больцман заңынын өрнегiн коятын болсак, молекулалардың потенциалдық және кинетикалык энергияларға сәйкес таралуын сипаттайтын өрнек алынады, яғни, немесе
мұндағы Е-Ек+E, молекуланың толық энергиясы. Жоғарыдағы тендеу Максвелл-Больцман таралуы деп аталады және жылдамдыктары -дан + d интервалында сырткы күш өрiсiнде белгiлi потенциалға ие газ молекулаларынын салыстырмалы санын анықтауға мүмкіндік береді. Егер берiлген көлемдегі газ молекулаларының саны мен оның толық энергиясының мөлшерi тұрақты болса, молекулалардың энергиялары бойынша таралуы олардың статикалық тепе-теңдік күйінің ең ықтимал мәнiне сәйкес келедi. Максвелл- Больцман заңын тек идеал газ молекулалары емес, соларға ұксас кез-келген бөлшектерге қолдану болады. Нақты газдар үшiн бұл заң, олардың молекулаларының өзара әсерiн ескермеуге болатын, сиретiлген газдар үшiн орындалады. Компютерлік моделдерді физикалық есептерді шешуде қолдану жаңа болып табылмайды. Компьтерлік моделдеуде MathCAD, MАTLАB секілді бағдарламалар кеңінен қолданылады. Бұл бағдарламалар физика бойынша практикалық сабақтарда қолдану оқыту процесін жеделдетуге, ең аз уақыт шығынымен күрделі есептерді шешуге мүмкіндік береді. MATLAB функциялары оңтайландыруды, сызықтық алгебраны, қарапайым дифференциалдық теңдеулерді сандық шешуді, деректерді талдауды, сигналдарды өңдеуді және басқа да көптеген ғылыми есептерді қоса есептеулерді орындау үшін жоғары деңгейлі ресурстарды ұсынады. Функциялардың көпшілігі үшін заманауи алгоритмдер қолданылады. Анимация үшін де, 2-D және 3-D графикасы үшін де көп. Пайдаланушы MATLAB тілінде өз мүмкіндіктерін жасай алады. Осылайша, олар тек функцияларды қолданумен шектелмейді. MATLAB қосымша құралдар жиынтығын ұсынады. Бұл құралдар жиынтығы нейрондық желілер, символдық есептеу, кескінді өңдеу, басқару жүйелерін жобалау және статистика сияқты жалпы мақсаттарға арналған. Молекулалық физикада көрсетілген тәжірибелерде (диффузия, молекулалардың өзара әрекеттесуі, беткі және капиллярлық құбылыстар және т.б.) болатын процестердің механизмін ашпайды, бірақ олардың пайда болу нәтижесін шығарады. Осы және басқа физикалық құбылыстардың механизмін модельдеуге компьютерлік бағдарламаларды қолдану мүмкіндік береді. Қорытындылай келе, қоғамның технологияға тәуелділігі физиканың күнделікті өмірдегі маңыздылығын көрсетеді. Бұрынғы маңызды ғылыми жаңалықтарсыз қазіргі қоғамның көптеген аспектілері мүмкін болмас еді, бұл ашылулар бүгінгі технологиялардың дамыған іргетасы болды. Сондықтан жаңа заман талабына сай білімді, бәсекеге қабілетті, ақпараттық-коммуникациялық технологияларды жетік меңгерген, кәсіби мамандарды даярлауда кәсіптік оқытуды жетілдірудің, оның материалдық- техникалық базасын толық жаңартып отыру қажетті және оқу құралдарымен қамтамасыз етіліп отырылуы қажет деп ойлаймыз. Пайдаланылған әдебиеттер Ілиясов.Н Молекулалық физика. Оқулық - Алматы “Қыздар университеті баспасы”.2015. Құлбекұлы М. Оқу құралы. Алматы: Қарасай, 2017. -448 б. Тәтенов А.М. Жалпы физика: оқулық. Алматы: “Қыздар университеті” баспасы 2020. 396 бет https://www.youtube.com/watch?v=OVcen-FWc-4 жүктеу/скачать 1 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|