आइए इस तथ्य से शुरू करते हैं कि तरल एकत्रीकरण की एक मध्यवर्ती अवस्था है। महत्वपूर्ण क्वथनांक पर, यह गैसों के समान होता है, और कम तापमान पर, ठोस के समान लक्षण दिखाई देते हैं। एक तरल में एक आदर्श मॉडल नहीं होता है, जो इसके संतुलन थर्मोडायनामिक गुणों, हिमांक बिंदु, चिपचिपाहट, प्रसार, तापीय चालकता, सतह तनाव, एन्ट्रापी, थैलेपी के विवरण को महत्वपूर्ण रूप से जटिल बनाता है।
परिभाषा
प्रसार क्या है? यह माध्यम के कणों का प्रसार, वितरण, गति है, जिससे पदार्थ का स्थानांतरण होता है, संतुलन सांद्रता की स्थापना होती है। बाहरी प्रभावों की अनुपस्थिति में, यह प्रक्रिया कणों की तापीय गति से निर्धारित होती है। इस मामले में, प्रसार प्रक्रिया सीधे एकाग्रता के समानुपाती होती है। प्रसार प्रवाह एकाग्रता ढाल के समान ही बदल जाएगा।
किस्में
यदि किसी द्रव में विसरण तापमान में परिवर्तन के साथ आगे बढ़ता है, तो इसे विद्युत क्षेत्र में तापीय विसरण कहते हैं - विद्युत प्रसार।
किसी द्रव या गैस में बड़े कणों की गति की प्रक्रिया किसके अंतर्गत होती हैब्राउनियन गति के नियम।
प्रवाह की विशेषताएं
गैसों, द्रवों और ठोस पदार्थों में विसरण अलग-अलग गति से होता है। विभिन्न माध्यमों में कणों की तापीय गति की प्रकृति में अंतर के कारण, प्रक्रिया में गैसों में अधिकतम गति होती है, और न्यूनतम दर - ठोस में होती है।
कण का प्रक्षेप पथ एक टूटी हुई रेखा है, क्योंकि दिशा और गति समय-समय पर बदलती रहती है। अव्यवस्थित गति के कारण, कण अपनी मूल स्थिति से धीरे-धीरे हटता है। एक सीधी रेखा में इसका विस्थापन टूटे हुए पथ पर होने वाले पथ से बहुत कम होता है।
फिक का नियम
तरल में विसरण फिक के दो नियमों का पालन करता है:
- प्रसार प्रवाह घनत्व प्रसार गुणांक के साथ एकाग्रता के सीधे आनुपातिक है;
- प्रसार फ्लक्स घनत्व में परिवर्तन की दर एकाग्रता में परिवर्तन की दर के सीधे आनुपातिक है और विपरीत दिशा है।
तरल में विसरण अणुओं के एक संतुलन की स्थिति से दूसरी स्थिति में कूदने की विशेषता है। ऐसी प्रत्येक छलांग तब देखी जाती है जब अणु को अन्य कणों के साथ बंधन को तोड़ने के लिए पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा प्रदान की जाती है। औसत छलांग अणुओं के बीच की दूरी से अधिक नहीं होती है।
किसी द्रव में विसरण क्या होता है, इस पर चर्चा करते समय, हम ध्यान दें कि यह प्रक्रिया तापमान पर निर्भर करती है। इसकी वृद्धि के साथ, तरल संरचना का "ढीला" होता है, जिसके परिणामस्वरूप में तेज वृद्धि होती हैसमय की प्रति इकाई छलांग की संख्या।
गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों में विसरण की कुछ विशिष्ट विशेषताएं होती हैं। उदाहरण के लिए, ठोस पदार्थों में, तंत्र क्रिस्टल जालक के भीतर परमाणुओं की गति से जुड़ा होता है।
घटना की विशेषताएं
तरल में विसरण इस तथ्य के कारण व्यावहारिक रुचि का है कि यह प्रारंभिक रूप से अमानवीय माध्यम में किसी पदार्थ की सांद्रता के बराबर होने के साथ होता है। महत्वपूर्ण रूप से अधिक कण उच्च सांद्रता वाले क्षेत्रों से बच जाते हैं।
प्रयोग
तरल पदार्थों के साथ प्रयोगों से पता चला है कि रासायनिक गतिकी में विसरण का विशेष महत्व है। अभिकारकों या उत्प्रेरक की सतह पर एक रासायनिक प्रक्रिया के दौरान, यह प्रक्रिया प्रतिक्रिया उत्पादों को हटाने और प्रारंभिक अभिकर्मकों को जोड़ने की दर के निर्धारण में योगदान करती है।
तरल पदार्थों में विसरण क्या बताता है? सॉल्वेंट अणु पारभासी झिल्लियों के माध्यम से प्रवेश करने में सक्षम होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक आसमाटिक दबाव होता है। इस घटना को पदार्थों के पृथक्करण के लिए रासायनिक और भौतिक तरीकों में आवेदन मिला है।
जैविक प्रणाली
इस मामले में, फेफड़ों में प्रवेश करने वाली वायु ऑक्सीजन के उदाहरण पर प्रसार मॉडल पर विचार किया जा सकता है, आंत से पाचन उत्पादों का रक्त में अवशोषण, जड़ के बालों द्वारा खनिज तत्वों का अवशोषण। मांसपेशियों और तंत्रिका कोशिकाओं द्वारा बायोइलेक्ट्रिक आवेगों के निर्माण के दौरान आयनों का प्रसार होता है।
शारीरिक कारक जो प्रभावित करता हैकुछ तत्वों के शरीर की कोशिकाओं में संचय की चयनात्मकता, कोशिका झिल्ली के माध्यम से आयनों के प्रवेश की विभिन्न दर है। इस प्रक्रिया को फिक के नियम द्वारा व्यक्त किया जा सकता है, झिल्ली पारगम्यता के साथ प्रसार गुणांक के मूल्य को बदलकर, और एकाग्रता ढाल के बजाय, झिल्ली के दोनों किनारों पर मूल्यों में अंतर का उपयोग करें। कोशिका में पानी और गैसों के प्रसार के साथ, कोशिका के बाहर और अंदर आसमाटिक दबाव संकेतक बदल जाते हैं।
प्रसार किस पर निर्भर करता है, इसका विश्लेषण करते हुए, हम देखते हैं कि इस प्रक्रिया के कई प्रकार हैं। सरल रूप आयनों और अणुओं के मुक्त हस्तांतरण के साथ उनकी विद्युत रासायनिक क्षमता के ढाल की ओर जुड़ा हुआ है। उदाहरण के लिए, यह विकल्प उन पदार्थों के लिए उपयुक्त है जिनमें अणु छोटे आकार के होते हैं, उदाहरण के लिए, मिथाइल अल्कोहल, पानी।
सीमित संस्करण पदार्थ के कमजोर हस्तांतरण को मानता है। उदाहरण के लिए, छोटे कण भी कोशिका में प्रवेश नहीं कर सकते।
इतिहास के पन्ने
प्रसार की खोज प्राचीन यूनानी संस्कृति के उत्कर्ष के दौरान की गई थी। डेमोक्रिटस और एनाक्सोगोरस आश्वस्त थे कि किसी भी पदार्थ में परमाणु होते हैं। उन्होंने अलग-अलग परमाणुओं के बीच संबंधों द्वारा प्रकृति में सामान्य पदार्थों की विविधता की व्याख्या की। उन्होंने माना कि ये कण नए पदार्थ बनाने के लिए मिश्रित हो सकते हैं। आणविक-गतिज सिद्धांत के संस्थापकों में, जिसने प्रसार के तंत्र की व्याख्या की, मिखाइल लोमोनोसोव ने एक विशेष भूमिका निभाई। उन्होंने एक अणु, एक परमाणु की परिभाषा दी और विघटन की क्रियाविधि की व्याख्या की।
प्रयोग
चीनी का अनुभव आपको प्रसार की सभी विशेषताओं को समझने की अनुमति देता है। अगर आप ठंडी चाय में चीनी का एक टुकड़ा डालते हैं, तो कप के नीचे धीरे-धीरे एक गाढ़ी चाशनी बन जाएगी। यह नग्न आंखों को दिखाई देता है। कुछ समय बाद, सिरप तरल की मात्रा में समान रूप से वितरित किया जाएगा और अब दिखाई नहीं देगा। यह प्रक्रिया अनायास चलती है और इसमें विलयन के घटकों को मिलाना शामिल नहीं है। इसी तरह इत्र की महक पूरे कमरे में फैल जाती है।
उपरोक्त प्रयोगों से पता चलता है कि प्रसार एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे पदार्थ में प्रवेश की एक सहज प्रक्रिया है। गुरुत्वाकर्षण की उपस्थिति के बावजूद पदार्थ का फैलाव सभी दिशाओं में होता है। ऐसी प्रक्रिया पदार्थ के अणुओं की निरंतर गति की प्रत्यक्ष पुष्टि है।
इस प्रकार, उपरोक्त उदाहरण में, चीनी और पानी के अणुओं का प्रसार किया जाता है, जिसके साथ तरल के पूरे आयतन में कार्बनिक पदार्थों के अणुओं का एक समान वितरण होता है।
प्रयोग न केवल तरल पदार्थों में, बल्कि गैसीय पदार्थों में भी प्रसार का पता लगाना संभव बनाते हैं। उदाहरण के लिए, आप तराजू पर ईथर वाष्प के साथ एक कंटेनर स्थापित कर सकते हैं। धीरे-धीरे कप संतुलन में आ जाएंगे, फिर ईथर का गिलास भारी हो जाएगा। इस घटना का कारण क्या है?
समय के साथ, ईथर के अणु हवा के कणों के साथ मिल जाते हैं, और कमरे में एक विशिष्ट गंध महसूस होने लगती है। हाई स्कूल भौतिकी पाठ्यक्रम में, एक प्रयोग माना जाता है जिसमें एक शिक्षक पानी में पोटेशियम परमैंगनेट (पोटेशियम परमैंगनेट) के एक दाने को घोलता है। सबसे पहले, अनाज की आवाजाही का एक स्पष्ट प्रक्षेपवक्र दिखाई देता है,लेकिन धीरे-धीरे पूरा घोल एक समान छाया प्राप्त कर लेता है। प्रयोग के आधार पर शिक्षक प्रसार की विशेषताओं की व्याख्या करता है।
तरल पदार्थों में प्रक्रिया की गति को प्रभावित करने वाले कारकों की पहचान करने के लिए, आप विभिन्न तापमानों के पानी का उपयोग कर सकते हैं। एक गर्म तरल में, अणुओं के परस्पर मिश्रण की प्रक्रिया बहुत तेजी से देखी जाती है, इसलिए, तापमान मान और प्रसार दर के बीच सीधा संबंध होता है।
निष्कर्ष
गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों के साथ किए गए प्रयोग भौतिकी के नियमों को तैयार करना, व्यक्तिगत मात्राओं के बीच संबंध स्थापित करना संभव बनाते हैं।
प्रयोगों के फलस्वरूप ही एक पदार्थ के कणों के दूसरे पदार्थ में परस्पर प्रवेश का तंत्र स्थापित हुआ, उनकी गति की अराजक प्रकृति सिद्ध हुई। अनुभव से यह पाया गया कि गैसीय पदार्थों में विसरण सबसे तेजी से होता है। वन्यजीवों के लिए इस प्रक्रिया का बहुत महत्व है, विज्ञान और प्रौद्योगिकी में इसका उपयोग किया जाता है।
इस घटना के कारण पृथ्वी के वायुमंडल की सजातीय संरचना बनी रहती है। अन्यथा, अलग-अलग गैसीय पदार्थों में क्षोभमंडल का स्तरीकरण देखा जाएगा, और भारी कार्बन डाइऑक्साइड, जो सांस लेने के लिए अनुपयुक्त है, हमारे ग्रह की सतह के सबसे करीब होगी। यह क्या ले जाएगा? वन्यजीवों का अस्तित्व ही समाप्त हो जाएगा।
पौधे जगत में प्रसार की भूमिका भी महान है। पेड़ों के रसीले मुकुट को पत्तियों की सतह के माध्यम से प्रसार विनिमय द्वारा समझाया जा सकता है। नतीजतन, न केवल सांस ली जाती है, बल्कि पेड़ का पोषण भी होता है। वर्तमान में कृषि मेंझाड़ियों और पेड़ों के पत्तेदार भोजन का उपयोग किया जाता है, जिसमें विशेष रासायनिक यौगिकों के साथ ताज का छिड़काव करना शामिल है।
प्रसार के दौरान पौधे को मिट्टी से पोषक तत्व प्राप्त होते हैं। जीवित जीवों में होने वाली शारीरिक प्रक्रियाएं भी इस घटना से जुड़ी हैं। उदाहरण के लिए, प्रसार के बिना नमक संतुलन असंभव है। झीलों और नदियों को ऑक्सीजन की आपूर्ति करने में ऐसी प्रक्रियाओं का बहुत महत्व है। गैस विसरण द्वारा ठीक जलाशय की गहराई में प्रवेश करती है। यदि ऐसी प्रक्रिया अनुपस्थित होती, तो जलाशय के भीतर जीवन का अस्तित्व समाप्त हो जाता।
दवाओं का सेवन जो किसी व्यक्ति को विभिन्न रोगों के रोगजनकों से खुद को बचाने और भलाई में सुधार करने की अनुमति देता है, वह भी प्रसार पर आधारित है। इस घटना का उपयोग धातुओं की वेल्डिंग, चुकंदर के चिप्स से चीनी के रस के उत्पादन और कन्फेक्शनरी की तैयारी में किया जाता है। आधुनिक उद्योग की ऐसी शाखा खोजना कठिन है जहाँ विसरण का प्रयोग न हो।
