पदार्थ: परिभाषा और पदार्थ की पाँच अवस्थाएँ

पदार्थ "सामान" है जो ब्रह्मांड को बनाता है - वह सब कुछ जो अंतरिक्ष लेता है और द्रव्यमान होता है।

सभी पदार्थ परमाणुओं से बने होते हैं, जो बदले में प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से बने होते हैं।

वाशिंगटन स्टेट यूनिवर्सिटी के अनुसार परमाणु अणुओं के निर्माण के लिए एक साथ आते हैं, जो सभी प्रकार के पदार्थों के लिए बिल्डिंग ब्लॉक हैं। परमाणुओं और अणुओं दोनों को रासायनिक ऊर्जा नामक एक संभावित ऊर्जा के रूप में एक साथ रखा जाता है। गतिज ऊर्जा के विपरीत, जो गति में किसी वस्तु की ऊर्जा है, संभावित ऊर्जा एक वस्तु में संग्रहीत ऊर्जा है।

पदार्थ के पाँच चरण

पदार्थ की चार प्राकृतिक अवस्थाएँ हैं: ठोस, तरल पदार्थ, गैसें और प्लाज्मा। पाँचवाँ राज्य मानव निर्मित बोस-आइंस्टीन संघनित है।

एसएनएफ

एक ठोस में, कणों को एक साथ कसकर पैक किया जाता है ताकि वे ज्यादा हिलें नहीं। प्रत्येक परमाणु के इलेक्ट्रॉन लगातार गति में होते हैं, इसलिए परमाणुओं में एक छोटा कंपन होता है, लेकिन वे अपनी स्थिति में तय होते हैं। इस वजह से, एक ठोस में कणों में बहुत कम गतिज ऊर्जा होती है।

ठोस का एक निश्चित आकार होता है, साथ ही द्रव्यमान और मात्रा, और कंटेनर के आकार के अनुरूप नहीं होता है जिसमें उन्हें रखा जाता है। ठोस में एक उच्च घनत्व भी होता है, जिसका अर्थ है कि कण कसकर एक साथ पैक किए जाते हैं।

तरल पदार्थ

एक तरल में, कण एक ठोस की तुलना में अधिक शिथिल रूप से भरे होते हैं और एक दूसरे के चारों ओर प्रवाह करने में सक्षम होते हैं, जिससे तरल एक अनिश्चित आकार देता है। इसलिए, तरल उसके कंटेनर के आकार के अनुरूप होगा।

बहुत कुछ ठोस, तरल पदार्थ (जिनमें से अधिकांश में ठोस की तुलना में कम घनत्व होता है) की तरह सेक के लिए अविश्वसनीय रूप से मुश्किल होता है।

गैसों

एक गैस में, कणों के बीच बहुत अधिक स्थान होता है और उच्च गतिज ऊर्जा होती है। एक गैस का कोई निश्चित आकार या आयतन नहीं होता है। यदि अपुष्ट होता है, तो गैस के कण अनिश्चित काल तक फैल जाएंगे; यदि सीमित है, तो गैस अपने कंटेनर को भरने के लिए विस्तार करेगी। जब कंटेनर की मात्रा को कम करके गैस को दबाव में रखा जाता है, तो कणों के बीच की जगह कम हो जाती है और गैस संकुचित हो जाती है।

प्लाज्मा

जेफरी लेबोरेटरी के अनुसार, पृथ्वी पर प्लाज्मा यहाँ की सामान्य स्थिति नहीं है, लेकिन ब्रह्मांड में यह सबसे आम स्थिति हो सकती है। तारे अनिवार्य रूप से प्लाज्मा के सुपरहीट बॉल्स होते हैं।

प्लाज्मा में अत्यधिक उच्च गतिज ऊर्जा के साथ अत्यधिक आवेशित कण होते हैं। महान गैसों (हीलियम, नियोन, आर्गन, क्रिप्टन, क्सीनन और रेडॉन) का उपयोग अक्सर प्लाज्मा राज्य में आयनित करने के लिए बिजली का उपयोग करके चमकने वाले संकेत बनाने के लिए किया जाता है।

बोस-आइंस्टीन घनीभूत

बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (BEC) वैज्ञानिकों द्वारा 1995 में बनाया गया था। कोलोराडो के बोल्डर में जॉइंट इंस्टीट्यूट फॉर लैब एस्ट्रोफिजिक्स (JILA) के वैज्ञानिकों ने लेजर और मैग्नेट, एरिक कॉर्नेल और कार्ल वीमन के संयोजन का उपयोग करके रुबिडियम का एक नमूना ठंडा किया। पूर्ण शून्य के कुछ डिग्री के भीतर। इस बेहद कम तापमान पर, आणविक गति रुकने के बहुत करीब आ जाती है। चूंकि एक परमाणु से दूसरे में स्थानांतरित होने वाली लगभग गतिज ऊर्जा नहीं होती है, परमाणु एक साथ टकराते हैं। अब हजारों अलग-अलग परमाणु नहीं हैं, बस एक "सुपर परमाणु" है।

एक बीईसी का उपयोग मैक्रोस्कोपिक स्तर पर क्वांटम यांत्रिकी का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। प्रकाश को धीमा करने के लिए प्रकट होता है क्योंकि यह एक बीईसी से गुजरता है, जिससे वैज्ञानिकों को कण / लहर विरोधाभास का अध्ययन करने की अनुमति मिलती है। एक बीईसी में एक सुपरफ्लूड के कई गुण हैं, या एक तरल पदार्थ है जो बिना घर्षण के बहता है। ब्लैक होल में मौजूद स्थितियों का अनुकरण करने के लिए भी बीईसी का उपयोग किया जाता है।

एक चरण के माध्यम से जा रहे हैं

पदार्थ से ऊर्जा जोड़ने या हटाने से भौतिक परिवर्तन होता है क्योंकि पदार्थ एक राज्य से दूसरे में जाता है। उदाहरण के लिए, तापीय ऊर्जा (ऊष्मा) को तरल पानी में मिलाने से यह भाप या वाष्प (गैस) बन जाती है। और तरल पानी से ऊर्जा निकालने से यह बर्फ (एक ठोस) बन जाता है। गति और दबाव के कारण शारीरिक परिवर्तन भी हो सकते हैं।

पिघलना और जमना

जब गर्मी एक ठोस पर लागू होती है, तो इसके कण तेजी से कंपन करना शुरू कर देते हैं और आगे बढ़ जाते हैं। जब पदार्थ तापमान और दबाव के एक निश्चित संयोजन तक पहुंच जाता है, तो उसका पिघलने बिंदु, ठोस पिघलना और तरल में बदलना शुरू हो जाएगा।

जब ठोस और तरल जैसे पदार्थ की दो अवस्थाएं, संतुलन तापमान और दबाव में होती हैं, तो सिस्टम में अतिरिक्त गर्मी को पदार्थ के समग्र तापमान में वृद्धि नहीं होगी, जब तक कि पूरा नमूना एक ही भौतिक अवस्था में न पहुंच जाए। उदाहरण के लिए, जब आप एक गिलास पानी में बर्फ डालते हैं और इसे कमरे के तापमान पर छोड़ देते हैं, तो बर्फ और पानी अंततः एक ही तापमान पर आ जाएंगे। चूंकि बर्फ पानी से आने वाली गर्मी से पिघल जाती है, यह शून्य डिग्री सेल्सियस पर रहेगी, जब तक कि पूरी बर्फ घन गर्म होने से पहले पिघल जाए।

जब एक तरल से गर्मी को हटा दिया जाता है, तो इसके कण धीमा हो जाते हैं और पदार्थ के भीतर एक स्थान पर बसने लगते हैं। जब पदार्थ एक निश्चित दबाव पर एक शांत पर्याप्त तापमान तक पहुंच जाता है, तो हिमांक, तरल ठोस हो जाता है।

अधिकांश तरल पदार्थ सिकुड़ जाते हैं क्योंकि वे जम जाते हैं। पानी, हालांकि, फैलता है जब यह बर्फ में जम जाता है, जिससे अणुओं को दूर धकेल दिया जाता है और घनत्व कम हो जाता है, यही कारण है कि बर्फ पानी के ऊपर तैरता है।

अतिरिक्त पदार्थों को जोड़ना, जैसे कि पानी में नमक, पिघलने और ठंड दोनों बिंदुओं को बदल सकता है। उदाहरण के लिए, बर्फ में नमक मिलाने से तापमान में कमी आएगी, जो पानी सड़कों पर जम जाता है, जिससे यह चालकों के लिए सुरक्षित हो जाता है।

एक बिंदु भी है, जिसे ट्रिपल बिंदु के रूप में जाना जाता है, जहां ठोस, तरल और गैस सभी एक साथ मौजूद होते हैं। उदाहरण के लिए, पानी तीनों राज्यों में 273.16 केल्विन के तापमान और 611.2 पास्कल के दबाव में मौजूद है।

उच्च बनाने की क्रिया

जब एक ठोस को एक तरल चरण में जाने के बिना सीधे गैस में परिवर्तित किया जाता है, तो प्रक्रिया को उच्च बनाने की क्रिया के रूप में जाना जाता है। यह या तो तब हो सकता है जब नमूने का तापमान तेजी से क्वथनांक (फ़्लैश वाष्पीकरण) से अधिक बढ़ जाता है या जब कोई पदार्थ वैक्यूम शर्तों के तहत इसे ठंडा करके "फ्रीज-ड्राय" किया जाता है ताकि पदार्थ में पानी उच्च हो जाए और इसे हटा दिया जाए। नमूना। कुछ वाष्पशील पदार्थ कमरे के तापमान और दबाव, जैसे जमे हुए कार्बन डाइऑक्साइड, या सूखी बर्फ में उच्च बनाने की क्रिया से गुजरेंगे।

वाष्पीकरण

वाष्पीकरण एक तरल का एक गैस में रूपांतरण है और वाष्पीकरण या उबलने के माध्यम से हो सकता है।

क्योंकि एक तरल के कण निरंतर गति में होते हैं, वे अक्सर एक दूसरे से टकराते हैं। प्रत्येक टक्कर ऊर्जा को स्थानांतरित करने का भी कारण बनती है, और जब सतह के पास कणों को पर्याप्त ऊर्जा स्थानांतरित की जाती है, तो उन्हें मुक्त गैस कणों के रूप में नमूने से पूरी तरह से खटखटाया जा सकता है। तरल पदार्थ ठंडा हो जाते हैं क्योंकि वे वाष्पित हो जाते हैं क्योंकि ऊर्जा सतह के अणुओं में स्थानांतरित हो जाती है, जो उनके भागने का कारण बनती है, उनके साथ दूर हो जाती है।

तरल फोड़े जब सतह के नीचे वाष्प के बुलबुले बनने के लिए तरल को पर्याप्त गर्मी में जोड़ा जाता है। यह क्वथनांक वह तापमान और दबाव है जिस पर एक तरल एक गैस बन जाता है।

संक्षेपण और बयान

संघनन तब होता है जब एक गैस ऊर्जा खो देती है और एक तरल बनाने के लिए एक साथ आती है। उदाहरण के लिए, जल वाष्प तरल पानी में संघनित होता है।

जमाव तब होता है, जब कोई तरल तरल चरण से गुजरे बिना एक ठोस में सीधे रूपांतरित हो जाता है। जल वाष्प बर्फ या ठंढ हो जाता है जब हवा ठोस को छूती है, जैसे घास का एक ब्लेड, हवा के बाकी हिस्सों की तुलना में ठंडा होता है।