तरल पदार्थ और उनके गुण। द्रव्य की तरल अवस्था

रोजमर्रा की जिंदगी में, हम लगातार सामना कर रहे हैंपदार्थ की तीन अवस्थाएँ - द्रव, गैसीय और ठोस। ठोस और गैस क्या हैं, इसका हमें स्पष्ट रूप से पता है। गैस अणुओं का एक संग्रह है जो सभी दिशाओं में बेतरतीब ढंग से चलती है। एक ठोस के सभी अणु अपनी सापेक्ष स्थिति बनाए रखते हैं। वे केवल मामूली उतार-चढ़ाव 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 अंतर्निहित है। हालांकि, साथ ही, तरल पदार्थ, जैसे गैस, एक बर्तन का रूप लेते 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 होता है। गुरुत्वाकर्षण आमतौर पर इसे इस आकार को ग्रहण करने से रोकता है, इसलिए तरल या तो एक बर्तन का आकार लेता है या एक पतली परत में सतह पर फैल जाता है।

इसके गुणों के अनुसार द्रव्य की द्रव अवस्थाअपनी मध्यवर्ती स्थिति के कारण विशेष रूप से कठिन। आर्किमिडीज (2200 साल पहले) के समय से इसका अध्ययन शुरू हुआ। हालांकि, तरल अणु कैसे व्यवहार करते हैं, इसका विश्लेषण करना 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।

द्रव में अणुओं का व्यवहार

तरल कुछ ऐसा है जो बह सकता है।इसके कणों की व्यवस्था में लघु-श्रेणी का क्रम देखा जाता है। इसका मतलब है कि किसी भी कण के संबंध में निकटतम पड़ोसियों का स्थान आदेशित 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 (और गैसों में भी मुक्त) की तुलना में बहुत अधिक स्वतंत्र रूप से चलते हैं। एक निश्चित समय के लिए, उनमें से प्रत्येक एक दिशा में भागता है, फिर दूसरे में, अपने पड़ोसियों से दूर नहीं जाता। हालांकि, एक तरल का एक अणु समय-समय पर अपने परिवेश से भाग जाता है। वह खुद को एक नई जगह पाती है, दूसरी जगह जा रही है। यहां फिर से, एक निश्चित अवधि के लिए, यह दोलनशील गति करता है।

द्रवों के अध्ययन में हां. आई. फ्रेनकेल का योगदान

मुझे व।फ्रेनकेल, एक सोवियत वैज्ञानिक, तरल पदार्थ जैसे विषय पर कई समस्याओं के विकास के लिए काफी हद तक जिम्मेदार है। उनकी खोजों की बदौलत रसायन विज्ञान ने काफी प्रगति की है। उनका मानना ​​था कि द्रवों में तापीय गति का निम्न लक्षण होता है। एक निश्चित समय के लिए, प्रत्येक अणु एक संतुलन स्थिति के बारे में कंपन करता है। हालांकि, यह समय-समय पर अपना स्थान बदलता है, अचानक एक नई स्थिति में चला जाता है, जो पिछले एक से दूरी पर है जो लगभग इस अणु के आकार का है। दूसरे शब्दों में, अणु एक तरल के अंदर चलते हैं, लेकिन धीरे-धीरे। कुछ समय के लिए वे कुछ स्थानों के पास रहते हैं। नतीजतन, उनकी गति एक गैस और एक ठोस में किए गए आंदोलनों के मिश्रण की तरह होती है। एक स्थान के दोलनों को एक स्थान से दूसरे स्थान पर मुक्त संक्रमण द्वारा प्रतिस्थापित कर दिया जाता है।

द्रव दबाव

हम तरल पदार्थ के कुछ गुणों को जानते हैं।उनके साथ लगातार बातचीत के लिए धन्यवाद। इसलिए, दैनिक जीवन के अनुभव से, हम जानते हैं कि यह ठोस पदार्थों 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, नल का छेद खोलनाएक उंगली से टैप करें और पानी चालू करें, हमें लगता है कि यह उंगली पर कैसे दबाता है। और यह कोई संयोग नहीं है कि एक तैराक जो बहुत गहराई तक गोता लगाता है उसके कानों में दर्द होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि दबाव बल कान के परदे पर कार्य करते हैं। पानी एक तरल पदार्थ है, इसलिए इसमें इसके सभी गुण हैं। समुद्र की गहराई पर पानी के तापमान को मापने के लिए बहुत टिकाऊ थर्मामीटर का उपयोग किया जाना चाहिए ताकि वे तरल के दबाव से कुचल न सकें।

यह दबाव संपीड़न के कारण होता है, अर्थात।तरल की मात्रा में परिवर्तन। इस परिवर्तन के संबंध में उसके पास लोच है। दबाव की ताकतें लोच की ताकतें हैं। इसलिए, यदि कोई तरल 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 यह माना जा सकता है कि घनत्व में परिवर्तन के संबंध में तरल पदार्थ में लोच होता है।

भाप

तरल के गुणों पर विचार करना जारी रखेंपदार्थ, हम वाष्पीकरण के लिए आगे बढ़ते हैं। इसकी सतह के पास, साथ ही सीधे सतह परत में, ऐसे बल हैं जो इस परत के अस्तित्व को सुनिश्चित करते हैं। वे इसमें मौजूद अणुओं को तरल का आयतन छोड़ने नहीं देते हैं। हालांकि, उनमें से कुछ, थर्मल गति के कारण, उच्च गति 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, इसकी वृद्धि के साथ, वाष्पीकरण दर बढ़ जाती है।

कंडेनसेशन

यदि द्रव छोड़ने वाले अणुओं को हटा दिया जाता हैइसकी सतह के पास स्थित स्थान, फिर यह सब, अंत में, वाष्पित हो जाता है। यदि अणु जो इसे छोड़ चुके हैं, उन्हें हटाया नहीं जाता है, तो वे वाष्प बनाते हैं। तरल की सतह के पास के क्षेत्र में फंसे वाष्प के अणु आकर्षण बलों द्वारा इसमें खींचे जाते हैं। इस प्रक्रिया को संघनन कहा जाता है।

इसलिए, यदि अणुओं को नहीं हटाया जाता है, तोवाष्पीकरण की दर समय के साथ घटती 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 उसी समय में उसमें वापस आने वाले अणुओं की संख्या के बराबर हो जाएगी। इस प्रकार गतिशील संतुलन की स्थिति उत्पन्न होती है। इसमें जो भाप होती है उसे संतृप्त कहते हैं। बढ़ते तापमान के साथ इसका दबाव और घनत्व बढ़ता है। यह जितना अधिक होता है, तरल अणुओं की संख्या उतनी ही अधिक होती है, वाष्पीकरण के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है और समान वाष्पीकरण के लिए संघनन के लिए वाष्प घनत्व उतना ही अधिक होना चाहिए।

उबलना

जब तरल पदार्थों को गर्म करने की प्रक्रिया मेंएक तापमान तक पहुँच 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।

उबालना तीव्र वाष्पीकरण हैतरल पदार्थ। यह न केवल सतह से होता है, बल्कि इसकी संपूर्ण मात्रा से संबंधित होता है। तरल के अंदर भाप के बुलबुले दिखाई देते हैं। एक तरल से वाष्प में बदलने के लिए, अणुओं को ऊर्जा प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। आकर्षण की ताकतों को दूर करने के लिए इसकी आवश्यकता होती है, जिसके लिए उन्हें तरल में रखा जाता है।

उबलता तापमान

क्वथनांक वह होता है जिस परदो दबावों की समानता है - बाहरी और संतृप्त वाष्प। यह बढ़ते दबाव के साथ बढ़ता है और घटते दबाव के साथ 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 वाष्प जो उबलने की प्रक्रिया के दौरान तरल की सतह से ऊपर होती है, उसका 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 में भिन्न होता है, जिसका व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से, पेट्रोलियम उत्पादों के आसवन में।

वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा की मात्रा होती हैयदि बाहरी दबाव संतृप्त वाष्प दबाव के समान है, तो तरल की एक समतापीय रूप से परिभाषित मात्रा को भाप में बदलने के लिए आवश्यक गर्मी।

तरल फिल्मों के गुण

हम सभी जानते हैं कि झाग कैसे प्राप्त करें,साबुन को पानी में घोलना। यह बुलबुले की भीड़ से ज्यादा कुछ नहीं है, जो तरल से युक्त सबसे पतली फिल्म द्वारा सीमित हैं। हालांकि, झागदार 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 की फिल्म को विकृत और बढ़ाया जा सकता है, और पानी की एक धारा बिना नष्ट किए उसमें से गुजर सकती है। ऐसी स्थिरता को कैसे समझाया जा सकता है? एक फिल्म के प्रकट होने के लिए, इसमें घुलने वाले पदार्थों को स्वच्छ तरल में जोड़ना आवश्यक है। लेकिन कोई नहीं, लेकिन वे जो सतह के तनाव को काफी कम करते हैं।

प्रकृति और प्रौद्योगिकी में तरल फिल्में

प्रौद्योगिकी और प्रकृति में, हम मुख्य से मिलते हैंव्यक्तिगत फिल्मों के साथ नहीं, बल्कि फोम के साथ, जो उनमें से एक 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 झाग देते हैं। लेकिन तकनीक का क्या? निर्माण के दौरान, उदाहरण के लिए, विशेष सामग्री का उपयोग किया जाता है जिसमें एक सेलुलर संरचना होती है जो फोम जैसा दिखता है। वे हल्के, सस्ते, काफी मजबूत, खराब ध्वनि और गर्मी का संचालन करते हैं। उन्हें प्राप्त करने के लिए, विशेष समाधान में फोमिंग को बढ़ावा देने वाले पदार्थ जोड़े जाते हैं।

निष्कर्ष

तो, हमें पता चला कि कौन से पदार्थ हैंतरल, उन्होंने पाया कि तरल गैसीय और ठोस के बीच पदार्थ 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) पदार्थ की इस स्थिति का एक प्रमुख उदाहरण हैं। वे ठोस और तरल पदार्थों के गुणों को मिलाते हैं। भविष्य में विज्ञान द्वारा कौन से तरल पदार्थों का आविष्कार किया जाएगा, इसकी कल्पना करना मुश्किल है। हालांकि, यह स्पष्ट है कि पदार्थ की इस स्थिति में एक बड़ी क्षमता है जिसका उपयोग मानवता के लाभ के लिए किया जा सकता है।

भौतिक रसायन के विचार में विशेष रुचिएक तरल अवस्था में होने वाली प्रक्रियाएं इस तथ्य के कारण होती हैं कि एक 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 पदार्थ की तरल अवस्था का अध्ययन करना महत्वपूर्ण है।