दैनिक जीवन में, हम लगातार पदार्थ की तीन अवस्थाओं का सामना करते हैं - तरल, गैसीय और ठोस। ठोस और गैस क्या हैं, इसका हमें स्पष्ट रूप से पता है। एक गैस अणुओं का एक संग्रह है जो सभी दिशाओं में बेतरतीब ढंग से चलती है। एक ठोस शरीर के सभी अणु अपनी पारस्परिक व्यवस्था बनाए रखते हैं। वे केवल थोड़ा दोलन करते हैं।
एक तरल पदार्थ की विशेषताएं
और तरल पदार्थ क्या हैं? उनकी मुख्य विशेषता यह है कि, क्रिस्टल और गैसों के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा करते हुए, वे इन दो राज्यों के कुछ गुणों को मिलाते हैं। उदाहरण के लिए, तरल पदार्थों के साथ-साथ ठोस (क्रिस्टलीय) निकायों के लिए, मात्रा की उपस्थिति विशेषता है। हालांकि, उसी समय, तरल पदार्थ, जैसे गैसें, उस बर्तन का आकार ले लेती हैं जिसमें वे स्थित होते हैं। हम में से बहुत से लोग मानते हैं कि उनका अपना कोई रूप नहीं है। हालाँकि, ऐसा नहीं है। किसी भी द्रव का प्राकृतिक रूप -गेंद। गुरुत्वाकर्षण आमतौर पर इसे इस आकार को ग्रहण करने से रोकता है, इसलिए तरल या तो एक बर्तन का आकार लेता है या सतह पर पतला फैलता है।
गुणों की दृष्टि से किसी पदार्थ की द्रव अवस्था उसकी मध्यवर्ती स्थिति के कारण विशेष रूप से जटिल होती है। आर्किमिडीज (2200 साल पहले) के समय से इसका अध्ययन शुरू हुआ। हालांकि, एक तरल पदार्थ के अणु कैसे व्यवहार करते हैं इसका विश्लेषण अभी भी अनुप्रयुक्त विज्ञान के सबसे कठिन क्षेत्रों में से एक है। तरल पदार्थों का अभी भी कोई आम तौर पर स्वीकृत और पूरी तरह से पूर्ण सिद्धांत नहीं है। हालाँकि, हम उनके व्यवहार के बारे में निश्चित रूप से कुछ कह सकते हैं।
तरल में अणुओं का व्यवहार
एक तरल पदार्थ एक ऐसी चीज है जो बह सकती है। इसके कणों की व्यवस्था में शॉर्ट-रेंज ऑर्डर देखा जाता है। इसका मतलब है कि किसी भी कण के संबंध में निकटतम पड़ोसियों के स्थान का आदेश दिया गया है। हालाँकि, जैसे-जैसे वह दूसरों से दूर जाती है, उनके संबंध में उसकी स्थिति कम होती जाती है, और फिर क्रम पूरी तरह से गायब हो जाता है। तरल पदार्थ अणुओं से बने होते हैं जो ठोस पदार्थों की तुलना में बहुत अधिक स्वतंत्र रूप से चलते हैं (और गैसों में और भी अधिक स्वतंत्र रूप से)। एक निश्चित समय के लिए, उनमें से प्रत्येक अपने पड़ोसियों से दूर जाने के बिना पहले एक दिशा में, फिर दूसरे में भागता है। हालांकि, एक तरल अणु समय-समय पर पर्यावरण से बाहर निकलता है। वह दूसरी जगह जाकर नए स्थान पर पहुंच जाती है। यहाँ फिर से, एक निश्चित समय के लिए, वह डगमगाने जैसी हरकत करती है।
Y. I. तरल पदार्थ के अध्ययन में फ्रेंकेल का योगदान
मैं। I. एक सोवियत वैज्ञानिक फ्रेनकेल के पास कई के विकास में बहुत योग्यता हैतरल पदार्थ जैसे विषय पर समस्याएं। उनकी खोजों के कारण रसायन विज्ञान बहुत आगे बढ़ गया। उनका मानना था कि द्रवों में तापीय गति के निम्नलिखित लक्षण होते हैं। एक निश्चित समय के लिए, प्रत्येक अणु संतुलन की स्थिति के आसपास दोलन करता है। हालाँकि, यह समय-समय पर अपना स्थान बदलता है, अचानक एक नई स्थिति में चला जाता है, जो पिछले एक से इस अणु के आकार के लगभग दूरी से अलग हो जाता है। दूसरे शब्दों में, द्रव के अंदर अणु गति करते हैं, लेकिन धीरे-धीरे। कुछ समय वे कुछ निश्चित स्थानों के पास रहते हैं। नतीजतन, उनकी गति गैस और ठोस शरीर में आंदोलनों के मिश्रण की तरह होती है। एक स्थान के बाद एक स्थान पर होने वाले उतार-चढ़ाव को एक स्थान से दूसरे स्थान पर एक मुक्त संक्रमण द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
तरल में दबाव
तरल पदार्थ के कुछ गुण हमें उनके साथ निरंतर संपर्क के कारण ज्ञात होते हैं। इसलिए, दैनिक जीवन के अनुभव से, हम जानते हैं कि यह ठोस पिंडों की सतह पर कार्य करता है जो इसके संपर्क में आते हैं, कुछ बलों के साथ। उन्हें द्रव दबाव बल कहा जाता है।
उदाहरण के लिए, पानी के नल को उंगली से खोलते समय और पानी को चालू करते समय, हमें लगता है कि यह उंगली पर कैसे दबाता है। और एक तैराक जो बहुत गहराई तक गोता लगाता है, उसके कानों में अकस्मात दर्द का अनुभव नहीं होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि दबाव बल ईयरड्रम पर कार्य करते हैं। पानी एक तरल पदार्थ है, इसलिए इसमें इसके सभी गुण हैं। समुद्र की गहराई पर पानी का तापमान मापने के लिए, बहुत मजबूतथर्मामीटर ताकि उन्हें द्रव के दबाव से कुचला न जा सके।
यह दबाव संपीड़न के कारण होता है, अर्थात द्रव के आयतन में परिवर्तन। इस परिवर्तन के संबंध में इसकी लोच है। दबाव की ताकतें लोच की ताकतें हैं। इसलिए, यदि कोई द्रव उसके संपर्क में आने वाले पिंडों पर कार्य करता है, तो वह संकुचित हो जाता है। चूंकि संपीड़न के दौरान किसी पदार्थ का घनत्व बढ़ जाता है, इसलिए हम मान सकते हैं कि घनत्व में परिवर्तन के संबंध में तरल पदार्थों में लोच होती है।
वाष्पीकरण
एक तरल पदार्थ के गुणों पर विचार करना जारी रखते हुए, हम वाष्पीकरण की ओर रुख करते हैं। इसकी सतह के पास, साथ ही सीधे सतह परत में, बल कार्य करते हैं जो इस परत के अस्तित्व को सुनिश्चित करते हैं। वे इसमें मौजूद अणुओं को तरल का आयतन छोड़ने नहीं देते हैं। हालांकि, थर्मल गति के कारण, उनमें से कुछ उच्च वेग विकसित करते हैं, जिसकी मदद से इन बलों को दूर करना और तरल छोड़ना संभव हो जाता है। इस घटना को हम वाष्पीकरण कहते हैं। इसे किसी भी हवा के तापमान पर देखा जा सकता है, हालांकि, इसके बढ़ने से वाष्पीकरण की तीव्रता बढ़ जाती है।
संघनन
यदि द्रव को छोड़ने वाले अणुओं को उसकी सतह के पास के स्थान से हटा दिया जाता है, तो अंततः यह सब वाष्पित हो जाता है। यदि इसे छोड़ने वाले अणुओं को हटाया नहीं जाता है, तो वे भाप बनाते हैं। वाष्प के अणु जो द्रव की सतह के निकट के क्षेत्र में गिरे हैं, आकर्षण बलों द्वारा उसमें खींचे जाते हैं। इस प्रक्रिया को संघनन कहते हैं।
इसलिए,यदि अणुओं को नहीं हटाया जाता है, तो समय के साथ वाष्पीकरण की दर कम हो जाती है। यदि वाष्प का घनत्व और बढ़ जाता है, तो एक ऐसी स्थिति आ जाती है जिसमें एक निश्चित समय में तरल छोड़ने वाले अणुओं की संख्या एक ही समय में उसमें लौटने वाले अणुओं की संख्या के बराबर हो जाएगी। यह गतिशील संतुलन की स्थिति बनाता है। इसमें वाष्प को संतृप्त कहा जाता है। बढ़ते तापमान के साथ इसका दबाव और घनत्व बढ़ता है। यह जितना अधिक होता है, तरल अणुओं की संख्या उतनी ही अधिक वाष्पीकरण के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है और समान वाष्पीकरण के लिए संघनन के लिए वाष्प का घनत्व उतना ही अधिक होना चाहिए।
उबलना
जब, तरल पदार्थों को गर्म करने की प्रक्रिया में, एक तापमान पर पहुंच जाता है, जिस पर संतृप्त वाष्प का बाहरी वातावरण के समान दबाव होता है, संतृप्त वाष्प और तरल के बीच एक संतुलन स्थापित होता है। यदि तरल अतिरिक्त मात्रा में गर्मी प्रदान करता है, तो तरल का संबंधित द्रव्यमान तुरंत वाष्प में परिवर्तित हो जाता है। इस प्रक्रिया को उबालना कहते हैं।
उबलना तरल का तीव्र वाष्पीकरण है। यह न केवल सतह से होता है, बल्कि इसकी पूरी मात्रा से संबंधित होता है। तरल के अंदर वाष्प के बुलबुले दिखाई देते हैं। एक तरल से वाष्प में जाने के लिए, अणुओं को ऊर्जा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। उन्हें तरल में रखने वाली आकर्षक शक्तियों को दूर करने के लिए इसकी आवश्यकता होती है।
क्वथनांक
क्वथनांक वह है जिस परदो दबावों की समानता है - बाहरी और संतृप्त वाष्प। दबाव बढ़ने पर यह बढ़ता है और दबाव कम होने पर घटता है। इस तथ्य के कारण कि स्तंभ की ऊंचाई के साथ तरल में दबाव बदलता है, इसमें उबलना अलग-अलग तापमान पर अलग-अलग स्तरों पर होता है। केवल संतृप्त भाप, जो उबलने की प्रक्रिया के दौरान तरल की सतह से ऊपर होती है, का एक निश्चित तापमान होता है। यह केवल बाहरी दबाव से निर्धारित होता है। जब हम क्वथनांक के बारे में बात करते हैं तो हमारा यही मतलब होता है। यह विभिन्न तरल पदार्थों के लिए भिन्न होता है, जिसका व्यापक रूप से इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, पेट्रोलियम उत्पादों को डिस्टिल करते समय।
वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा ऊष्मा की वह मात्रा है जो एक समतापीय रूप से परिभाषित तरल को भाप में बदलने के लिए आवश्यक होती है यदि बाहरी दबाव संतृप्त वाष्प दबाव के समान हो।
तरल फिल्मों के गुण
हम सभी जानते हैं कि साबुन को पानी में घोलकर झाग कैसे निकाला जाता है। यह और कुछ नहीं बल्कि बहुत सारे बुलबुले हैं, जो तरल से बनी सबसे पतली फिल्म द्वारा सीमित हैं। हालांकि, फोमिंग तरल से एक अलग फिल्म भी प्राप्त की जा सकती है। इसके गुण बहुत ही रोचक हैं। ये फिल्में बहुत पतली हो सकती हैं: सबसे पतले हिस्सों में उनकी मोटाई एक मिलीमीटर के सौ-हजारवें हिस्से से अधिक नहीं होती है। हालांकि, इसके बावजूद, वे कभी-कभी बहुत स्थिर होते हैं। साबुन फिल्म विरूपण और खिंचाव के अधीन हो सकती है, पानी का एक जेट इसे नष्ट किए बिना गुजर सकता है। ऐसी स्थिरता की व्याख्या कैसे करें? एक फिल्म दिखाई देने के लिए, इसमें घुलने वाले पदार्थों को शुद्ध तरल में जोड़ना आवश्यक है। लेकिन कोई नहीं, लेकिन ऐसा,जो सतही तनाव को काफी कम करता है।
प्रकृति और प्रौद्योगिकी में तरल फिल्में
प्रौद्योगिकी और प्रकृति में, हम मुख्य रूप से व्यक्तिगत फिल्मों के साथ नहीं, बल्कि फोम के साथ मिलते हैं, जो उनका संयोजन है। इसे अक्सर धाराओं में देखा जा सकता है, जहां छोटी धाराएं शांत पानी में गिरती हैं। इस मामले में पानी की झाग की क्षमता इसमें कार्बनिक पदार्थों की उपस्थिति से जुड़ी होती है, जो पौधों की जड़ों द्वारा स्रावित होती है। यह एक उदाहरण है कि कैसे प्राकृतिक तरल पदार्थ फोम करते हैं। लेकिन तकनीक का क्या? निर्माण के दौरान, उदाहरण के लिए, विशेष सामग्री का उपयोग किया जाता है जिसमें फोम जैसी सेलुलर संरचना होती है। वे हल्के, सस्ते, काफी मजबूत, खराब आचरण वाली ध्वनि और गर्मी हैं। उन्हें प्राप्त करने के लिए, विशेष समाधान में फोमिंग एजेंट जोड़े जाते हैं।
निष्कर्ष
तो, हमने सीखा कि कौन से पदार्थ तरल होते हैं, पता चला कि द्रव गैसीय और ठोस के बीच की एक मध्यवर्ती अवस्था है। इसलिए, इसमें दोनों की विशेषता विशेषता है। लिक्विड क्रिस्टल, जो आज प्रौद्योगिकी और उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं (उदाहरण के लिए, लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले) इस पदार्थ की स्थिति का एक प्रमुख उदाहरण हैं। वे ठोस और तरल पदार्थों के गुणों को मिलाते हैं। यह कल्पना करना मुश्किल है कि विज्ञान भविष्य में किन तरल पदार्थों का आविष्कार करेगा। हालांकि, यह स्पष्ट है कि पदार्थ की इस अवस्था में बड़ी क्षमता है जिसका उपयोग मानवता के लाभ के लिए किया जा सकता है।
होने वाली भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाओं पर विचार करने में विशेष रुचिएक तरल अवस्था में, इस तथ्य के कारण कि व्यक्ति में स्वयं 90% पानी होता है, जो पृथ्वी पर सबसे आम तरल है। यह इसमें है कि सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं पौधे और पशु जगत दोनों में होती हैं। इसलिए हम सभी के लिए द्रव्य की द्रव अवस्था का अध्ययन करना आवश्यक है।
