સતત પ્રવેગક સાથે રેક્ટીલીનિયર ગતિ. પ્રવેગકનો ખ્યાલ

"સતત પ્રવેગ સાથે રેખીય ગતિ દરમિયાન ઝડપ" વિષય પર પાઠ યોજના

તારીખ :

વિષય: "સતત પ્રવેગ સાથે સીધી-રેખા ગતિ દરમિયાન ઝડપ"

લક્ષ્યો:

શૈક્ષણિક : સતત પ્રવેગ સાથે સીધી-રેખા ગતિ દરમિયાન ઝડપ વિશે જ્ઞાનનું સભાન જોડાણ સુનિશ્ચિત કરવું અને રચવું;

વિકાસલક્ષી : સ્વતંત્ર પ્રવૃત્તિ કૌશલ્યો અને જૂથ કાર્ય કુશળતા વિકસાવવાનું ચાલુ રાખો.

શૈક્ષણિક : નવા જ્ઞાનમાં જ્ઞાનાત્મક રસ રચવા માટે; વર્તન શિસ્ત વિકસાવો.

પાઠનો પ્રકાર: નવું જ્ઞાન શીખવાનો પાઠ

સાધનો અને માહિતીના સ્ત્રોત:

ઇસાચેન્કોવા, એલ.એ. ભૌતિકશાસ્ત્ર: પાઠ્યપુસ્તક. 9મા ધોરણ માટે. જાહેર સંસ્થાઓ સરેરાશ રશિયન સાથે શિક્ષણ ભાષા તાલીમ / એલ. એ. ઇસાચેન્કોવા, જી. વી. પાલચિક, એ. એ. સોકોલ્સ્કી; દ્વારા સંપાદિત એ. એ. સોકોલ્સ્કી. મિન્સ્ક: પીપલ્સ અસ્વેટા, 2015

ઇસાચેન્કોવા, એલ.એ. ભૌતિકશાસ્ત્રમાં સમસ્યાઓનો સંગ્રહ. 9 મી ગ્રેડ: સામાન્ય સંસ્થાઓના વિદ્યાર્થીઓ માટે માર્ગદર્શિકા. સરેરાશ રશિયન સાથે શિક્ષણ ભાષા તાલીમ / L. A. Isachenkova, G. V. Palchik, V. V. Dorofeychik. મિન્સ્ક: એવર્સેવ, 2016, 2017.

પાઠ માળખું:

સંસ્થાકીય ક્ષણ (5 મિનિટ)

મૂળભૂત જ્ઞાન અપડેટ કરવું (5 મિનિટ)

નવી સામગ્રી શીખવી (15 મિનિટ)

શારીરિક શિક્ષણ મિનિટ (2 મિનિટ)

જ્ઞાનનું એકીકરણ (13 મિનિટ)

પાઠનો સારાંશ (5 મિનિટ)

આયોજન સમય

હેલો, બેસો! (હાજરોને તપાસી રહ્યા છીએ).આજે પાઠમાં આપણે સતત પ્રવેગ સાથે રેખીય ગતિની ગતિને સમજવી જોઈએ. અને આનો અર્થ એ છે કેપાઠ વિષય : સતત પ્રવેગક સાથે સીધી-રેખા ગતિ દરમિયાન ઝડપ

સંદર્ભ જ્ઞાન અપડેટ કરવું

તમામ અસમાન હલનચલનમાંથી સૌથી સરળ - સતત પ્રવેગક સાથે રેક્ટીલીનિયર ગતિ. તેને સમાન ચલ કહેવામાં આવે છે.

સમાન ગતિ દરમિયાન શરીરની ગતિ કેવી રીતે બદલાય છે?

નવી સામગ્રી શીખવી

વલણવાળી ચુટ સાથે સ્ટીલના બોલની હિલચાલને ધ્યાનમાં લો. અનુભવ દર્શાવે છે કે તેનું પ્રવેગક લગભગ સ્થિર છે:

દો વીસમયની ક્ષણ t = 0 બોલની પ્રારંભિક ગતિ હતી (ફિગ. 83).

સમયસર બોલની ઝડપની અવલંબન કેવી રીતે શોધવી?

બોલ પ્રવેગકએ = અમારા ઉદાહરણમાંΔt = t , Δ - . અર્થ,

, જ્યાં

સતત પ્રવેગ સાથે આગળ વધતી વખતે, શરીરની ગતિ રેખીય રીતે આધાર રાખે છે સમય.

સમાનતાઓમાંથી ( 1 ) અને (2) અનુમાનો માટેના સૂત્રો નીચે મુજબ છે:

ચાલો નિર્ભરતા ગ્રાફ બનાવીએa x ( t ) અને વિ x ( t ) (ચોખા. 84, a, b).

ચોખા. 84

આકૃતિ 83 મુજબએ એક્સ = એ > 0, = વિ 0 > 0.

પછીનિર્ભરતા a x ( t ) શેડ્યૂલને અનુરૂપ છે1 (જુઓ ફિગ. 84, એ). આસમય અક્ષની સમાંતર સીધી રેખા. અવલંબનવિ x ( t ) શેડ્યૂલને અનુરૂપ છે, પ્રક્ષેપણમાં વધારો વર્ણવે છેskoવધવું (અંજીર જુઓ. 84, b). તે સ્પષ્ટ છે કે તે વધી રહ્યું છેમોડ્યુલઝડપ બોલ આગળ વધી રહ્યો છેસમાન રીતે ઝડપી.

ચાલો બીજા ઉદાહરણને ધ્યાનમાં લઈએ (ફિગ. 85). હવે બોલની પ્રારંભિક ગતિ ગ્રુવ સાથે ઉપર તરફ નિર્દેશિત થાય છે. ઉપરની તરફ આગળ વધતા, બોલ ધીમે ધીમે ગતિ ગુમાવશે. બિંદુએએતેમણે ચાલુક્ષણ બંધ થશે અનેશરૂ થશેનીચે ખસેડ્યું. પૂર્ણ વિરામએ કહેવાય છેવળાંક.

અનુસાર ચિત્ર 85 એ એક્સ = - એ< 0, = વિ 0 > 0, અને સૂત્રો (3) અને (4) ગ્રાફિક્સ સાથે મેચ કરો2 અને 2" (સે.મી.ચોખા 84, એ , b).

અનુસૂચિ 2" બતાવે છે કે શરૂઆતમાં, જ્યારે બોલ ઉપર તરફ જતો હતો, ત્યારે વેગનું પ્રક્ષેપણવિ x હકારાત્મક હતી. તે જ સમયે તે ઘટાડો થયોt= શૂન્ય બરાબર થઈ ગયું. આ ક્ષણે બોલ ટર્નિંગ પોઈન્ટ પર પહોંચી ગયો છેએ (જુઓ ફિગ. 85). આ સમયે બોલની ગતિની દિશા વિરુદ્ધ અને પર બદલાઈ ગઈ છેt> વેગ પ્રક્ષેપણ નકારાત્મક બન્યું.

આલેખમાંથી 2" (જુઓ ફિગ. 84, b) તે પણ સ્પષ્ટ છે કે પરિભ્રમણની ક્ષણ પહેલા, વેગ મોડ્યુલ ઘટ્યું - બોલ સમાન દરે ઉપર તરફ ગયો. મુt > t n વેગ મોડ્યુલ વધે છે - બોલ એકસરખી પ્રવેગિત નીચે ખસે છે.

બંને ઉદાહરણો માટે વેગ મોડ્યુલસ વિરુદ્ધ સમયના તમારા પોતાના આલેખ બનાવો.

સમાન ગતિના અન્ય કયા નિયમો જાણવાની જરૂર છે?

§ 8 માં અમે સાબિત કર્યું કે સમાન લંબચોરસ ગતિ માટે ગ્રાફ વચ્ચેની આકૃતિનો વિસ્તારવિ x અને સમય અક્ષ (જુઓ. આકૃતિ 57) સંખ્યાત્મક રીતે વિસ્થાપન પ્રક્ષેપણ Δ સમાન છેઆર એક્સ . તે સાબિત કરી શકાય છે કે આ નિયમ અસમાન ગતિને પણ લાગુ પડે છે. પછી, આકૃતિ 86 મુજબ, વિસ્થાપન પ્રક્ષેપણ Δઆર એક્સ સમાન રીતે વૈકલ્પિક ગતિ સાથે ટ્રેપેઝોઇડના વિસ્તાર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છેએ બી સી ડી . આ વિસ્તાર પાયાના અડધા સરવાળા જેટલો છેટ્રેપેઝોઇડ તેની ઊંચાઈ દ્વારા ગુણાકારઈ.સ .

પરિણામ સ્વરૂપ:

ફોર્મ્યુલા (5) ના વેગ પ્રક્ષેપણનું સરેરાશ મૂલ્ય

નીચે મુજબ

જ્યારે ડ્રાઇવિંગ સાથેસતત પ્રવેગક, સંબંધ (6) માત્ર પ્રક્ષેપણ માટે જ નહીં, પણ વેગ વેક્ટર માટે પણ સંતુષ્ટ છે:

સતત પ્રવેગક સાથે હલનચલનની સરેરાશ ઝડપ પ્રારંભિક અને અંતિમ ગતિના અડધા સરવાળા જેટલી હોય છે.

ફોર્મ્યુલા (5), (6) અને (7) નો ઉપયોગ કરી શકાતો નથીમાટેચળવળ સાથેઅસંગત પ્રવેગક. આ તરફ દોરી શકે છેપ્રતિગંભીર ભૂલો.

જ્ઞાનનું એકીકરણ

ચાલો પેજ 57 માંથી સમસ્યા ઉકેલવા માટેનું ઉદાહરણ જોઈએ:

કાર એવી ઝડપે આગળ વધી રહી હતી જેનું મોડ્યુલસ = 72. લાલ ટ્રાફિક લાઇટ જોઈને, ડ્રાઇવર રોડ વિભાગ પરs= 50 મીટર એકસરખી રીતે ઘટાડી = 18 . કારની હિલચાલની પ્રકૃતિ નક્કી કરો. બ્રેક મારતી વખતે કાર જેની સાથે આગળ વધે છે તેની દિશા અને તીવ્રતા શોધો.

આપેલ: રેશે tion:

72 = 20 કારની ગતિ એકસરખી ધીમી હતી. Usko-

કાર ડ્રાઇવિંગવિરુદ્ધ દિશામાં

18 = તેની હિલચાલની 5 ગતિ.

પ્રવેગક મોડ્યુલ:

s= 50 મી

બ્રેકિંગ સમય:

એ - ? Δ t =

પછી

જવાબ:

પાઠ સારાંશ

જ્યારે ડ્રાઇવિંગ સાથેસતત પ્રવેગ સાથે, ઝડપ રેખીય રીતે સમય પર આધાર રાખે છે.

સમાન ત્વરિત ગતિ સાથે, ત્વરિત વેગ અને પ્રવેગની દિશાઓ એકરૂપ થાય છે; સમાન ધીમી ગતિ સાથે, તેઓ વિરુદ્ધ હોય છે.

સરેરાશ ડ્રાઇવિંગ ઝડપસાથેસતત પ્રવેગક પ્રારંભિક અને અંતિમ વેગના અડધા સરવાળા જેટલું છે.

હોમવર્ક સંસ્થા

§ 12, ભૂતપૂર્વ. 7 નંબર 1, 5

પ્રતિબિંબ.

શબ્દસમૂહો ચાલુ રાખો:

આજે વર્ગમાં હું શીખ્યો...

તે રસપ્રદ હતું…

પાઠમાં મેં મેળવેલ જ્ઞાન ઉપયોગી થશે

સમાન ત્વરિત ગતિ માટે, નીચેના સમીકરણો માન્ય છે, જે આપણે વ્યુત્પત્તિ વિના રજૂ કરીએ છીએ:

જેમ તમે સમજો છો તેમ, ડાબી બાજુના વેક્ટર સૂત્ર અને જમણી બાજુના બે સ્કેલર સૂત્ર સમાન છે. બીજગણિતના દૃષ્ટિકોણથી, સ્કેલર સૂત્રોનો અર્થ એ છે કે એકસરખી પ્રવેગિત ગતિ સાથે, વિસ્થાપનના અંદાજો ચતુર્ભુજ કાયદા અનુસાર સમય પર આધાર રાખે છે. ત્વરિત વેગ અંદાજોની પ્રકૃતિ સાથે તેની સરખામણી કરો (જુઓ § 12-h).

એ જાણીને કે  sx = x – xo  અને  sy = y – yo  (જુઓ § 12), ઉપલા જમણા સ્તંભમાંથી બે સ્કેલર ફોર્મ્યુલામાંથી આપણે કોઓર્ડિનેટ્સ માટે સમીકરણો મેળવીએ છીએ:

શરીરની એકસરખી પ્રવેગિત ગતિ દરમિયાન પ્રવેગક સ્થિર હોવાથી, સંકલન અક્ષ હંમેશા સ્થિત કરી શકાય છે જેથી પ્રવેગક વેક્ટર એક અક્ષની સમાંતર દિશામાન થાય, ઉદાહરણ તરીકે Y અક્ષ. પરિણામે, X અક્ષ સાથે ગતિનું સમીકરણ હશે. નોંધપાત્ર રીતે સરળ:

x  =  xo + υox t  + (0) અને y  =  yo + υoy t  + ½ ay t²

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે ડાબું સમીકરણ એકસમાન રેક્ટિલિનર ગતિના સમીકરણ સાથે એકરુપ છે (જુઓ § 12-g). આનો અર્થ એ છે કે એકસમાન પ્રવેગક ગતિ એક ધરી સાથે સમાન ગતિ અને બીજી સાથે સમાન રીતે પ્રવેગિત ગતિમાંથી "કંપોઝ" કરી શકે છે. યાટ પરના કોર સાથેના અનુભવ દ્વારા આની પુષ્ટિ થાય છે (જુઓ § 12-b).

કાર્ય. તેના હાથ લંબાવીને, છોકરીએ બોલ ફેંક્યો. તે 80 સેમી ઉછળ્યો અને ટૂંક સમયમાં છોકરીના પગ પર પડ્યો, 180 સે.મી. બોલ કઈ ઝડપે ફેંકવામાં આવ્યો હતો અને જ્યારે તે જમીન પર અથડાયો ત્યારે તેની ઝડપ કેટલી હતી?

ચાલો Y અક્ષ પર ત્વરિત વેગના પ્રક્ષેપણ માટે સમીકરણની બંને બાજુઓને ચોરસ કરીએ: υy = υoy + ay t (જુઓ § 12). અમને સમાનતા મળે છે:

υy²  = ( υoy + ay t )²  = υoy² + 2 υoy ay t + ay² t²

ચાલો કૌંસમાંથી પરિબળ 2 એ ફક્ત બે જમણી બાજુના શબ્દો માટે લઈએ:

υy²  = υoy² + 2 ay ( υoy t + ½ ay t² )

નોંધ કરો કે કૌંસમાં આપણે વિસ્થાપનના પ્રક્ષેપણની ગણતરી માટે સૂત્ર મેળવીએ છીએ:  sy = υoy t + ½ ay t². તેને sy સાથે બદલીને, અમને મળે છે:

ઉકેલ. ચાલો એક ડ્રોઇંગ બનાવીએ: Y અક્ષને ઉપર તરફ દિશામાન કરો, અને કોઓર્ડિનેટ્સનું મૂળ જમીન પર છોકરીના પગ પર મૂકો. ચાલો આપણે વેગ પ્રક્ષેપણના વર્ગ માટે મેળવેલા સૂત્રને લાગુ કરીએ, પ્રથમ બોલના ઉદયના ટોચના બિંદુએ:

0 = υoy² + 2·(–g)·(+h) ⇒ υoy = ±√¯2gh = +4 m/s

પછી, જ્યારે ટોચના બિંદુથી નીચે ખસેડવાનું શરૂ કરો:

υy² = 0 + 2·(–g)·(–H) ⇒ υy = ±√¯2gh = –6 m/s

જવાબ: બોલને 4 m/s ની ઝડપે ઉપરની તરફ ફેંકવામાં આવ્યો હતો, અને ઉતરાણની ક્ષણે તેની ઝડપ Y અક્ષની સામે 6 m/s હતી.

નૉૅધ. અમે આશા રાખીએ છીએ કે તમે સમજો છો કે ત્વરિત વેગના સ્ક્વેર પ્રક્ષેપણ માટેનું સૂત્ર X અક્ષ માટે સાદ્રશ્ય દ્વારા સાચું હશે:

જો ચળવળ એક-પરિમાણીય છે, એટલે કે, તે ફક્ત એક અક્ષ સાથે થાય છે, તો તમે ફ્રેમવર્કમાં બેમાંથી કોઈપણ ફોર્મ્યુલાનો ઉપયોગ કરી શકો છો.

કાઇનેમેટિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં શાસ્ત્રીય યાંત્રિક ગતિનો અભ્યાસ છે. ગતિશીલતાથી વિપરીત, વિજ્ઞાન અભ્યાસ કરે છે કે શા માટે શરીર ખસેડે છે. તે કેવી રીતે કરે છે તે પ્રશ્નનો જવાબ આપે છે. આ લેખમાં આપણે જોઈશું કે સતત પ્રવેગ સાથેની ગતિ અને ગતિ શું છે.

પ્રવેગકનો ખ્યાલ

જ્યારે કોઈ શરીર અવકાશમાં ફરે છે, ત્યારે તે ચોક્કસ પાથને આવરી લે છે, જે માર્ગની લંબાઈ છે. આ પાથની ગણતરી કરવા માટે, અમે ઝડપ અને પ્રવેગકની વિભાવનાઓનો ઉપયોગ કરીએ છીએ.

ભૌતિક જથ્થા તરીકે ઝડપ એ મુસાફરી કરેલ અંતરમાં ફેરફારના સમયની ઝડપીતાને દર્શાવે છે. ગતિ શરીરની હિલચાલની દિશામાં સ્પર્શક રીતે બોલ તરફ નિર્દેશિત થાય છે.

પ્રવેગક એ થોડો વધુ જટિલ જથ્થો છે. ટૂંકમાં, તે સમયે આપેલ બિંદુએ ઝડપમાં થતા ફેરફારનું વર્ણન કરે છે. ગણિત આના જેવું લાગે છે:

આ સૂત્રને વધુ સ્પષ્ટ રીતે સમજવા માટે, ચાલો એક સરળ ઉદાહરણ આપીએ: ધારો કે હલનચલનની 1 સેકન્ડમાં શરીરની ગતિ 1 m/s વધી ગઈ. ઉપરોક્ત અભિવ્યક્તિમાં બદલાયેલી આ સંખ્યાઓ પરિણામ તરફ દોરી જાય છે: આ સેકન્ડ દરમિયાન શરીરનો પ્રવેગ 1 m/s 2 ની બરાબર હતો.

પ્રવેગની દિશા વેગની દિશાથી સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર છે. તેનું વેક્ટર પરિણામી બળના વેક્ટર સાથે એકરુપ છે જે આ પ્રવેગનું કારણ બને છે.

પ્રવેગકની ઉપરની વ્યાખ્યામાં એક મહત્વનો મુદ્દો નોંધવો જોઈએ. આ મૂલ્ય માત્ર તીવ્રતામાં ઝડપમાં ફેરફાર જ નહીં, પણ દિશામાં પણ દર્શાવે છે. વક્રીય ગતિના કિસ્સામાં પછીની હકીકત ધ્યાનમાં લેવી જોઈએ. આગળ લેખમાં માત્ર રેક્ટિલિનર ગતિને ધ્યાનમાં લેવામાં આવશે.

સતત પ્રવેગક સાથે આગળ વધતી વખતે ઝડપ

જો તે ચળવળ દરમિયાન તેની તીવ્રતા અને દિશા જાળવી રાખે તો પ્રવેગક સ્થિર છે. આવી ગતિને એકસરખી પ્રવેગક અથવા એકસરખી રીતે મંદી કહેવામાં આવે છે - તે બધું તેના પર નિર્ભર કરે છે કે પ્રવેગક ગતિમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે અથવા ઝડપમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

શરીર સતત પ્રવેગ સાથે આગળ વધી રહ્યું હોય તેવા કિસ્સામાં, નીચેનામાંથી એક સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ઝડપ નક્કી કરી શકાય છે:

પ્રથમ બે સમીકરણો એકસરખી પ્રવેગિત ચળવળને દર્શાવે છે. તેમની વચ્ચેનો તફાવત એ છે કે બીજી અભિવ્યક્તિ બિન-શૂન્ય પ્રારંભિક વેગના કિસ્સામાં લાગુ પડે છે.

ત્રીજું સમીકરણ એ સતત પ્રવેગ સાથે એકસરખી ધીમી ગતિની ગતિ માટેની અભિવ્યક્તિ છે. પ્રવેગક ગતિ સામે નિર્દેશિત છે.

ત્રણેય કાર્યો v(t) ના આલેખ સીધી રેખાઓ છે. પ્રથમ બે કિસ્સામાં, સીધી રેખાઓ x-અક્ષની તુલનામાં હકારાત્મક ઢોળાવ ધરાવે છે; ત્રીજા કિસ્સામાં, આ ઢાળ નકારાત્મક છે.

અંતરની મુસાફરી માટેના સૂત્રો

સતત પ્રવેગક (પ્રવેગક a = const) સાથે ગતિના કિસ્સામાં પાથ માટે, જો તમે સમયાંતરે ગતિના અભિન્નતાની ગણતરી કરો તો સૂત્રો મેળવવાનું મુશ્કેલ નથી. ઉપર લખેલા ત્રણ સમીકરણો માટે આ ગાણિતિક ક્રિયા કર્યા પછી, અમે પાથ L માટે નીચેના સમીકરણો મેળવીએ છીએ:

L = v 0 *t + a*t 2/2;

L = v 0 *t - a*t 2 /2.

સમય વિરુદ્ધ ત્રણેય પાથ કાર્યોના આલેખ પેરાબોલાસ છે. પ્રથમ બે કિસ્સાઓમાં, પેરાબોલાની જમણી શાખા વધે છે, અને ત્રીજા કાર્ય માટે તે ધીમે ધીમે ચોક્કસ સ્થિરાંક સુધી પહોંચે છે, જે શરીર સંપૂર્ણપણે બંધ ન થાય ત્યાં સુધી મુસાફરી કરેલા અંતરને અનુરૂપ છે.

સમસ્યાનો ઉકેલ

30 કિમી/કલાકની ઝડપે આગળ વધતાં કારે વેગ પકડવાનું શરૂ કર્યું. તેણે 30 સેકન્ડમાં 600 મીટરનું અંતર કાપ્યું. કારનો પ્રવેગ કેટલો હતો?

સૌ પ્રથમ, ચાલો પ્રારંભિક ઝડપને km/h થી m/s માં કન્વર્ટ કરીએ:

v 0 = 30 km/h = 30000/3600 = 8.333 m/s.

હવે ચાલો ગતિનું સમીકરણ લખીએ:

L = v 0 *t + a*t 2 /2.

આ સમાનતામાંથી આપણે પ્રવેગક વ્યક્ત કરીએ છીએ, આપણને મળે છે:

a = 2*(L - v 0 *t)/t 2 .

આ સમીકરણમાં તમામ ભૌતિક જથ્થાઓ સમસ્યાની પરિસ્થિતિઓમાંથી જાણીતી છે. અમે તેમને ફોર્મ્યુલામાં બદલીએ છીએ અને જવાબ મળે છે: a ≈ 0.78 m/s 2 . આમ, સતત પ્રવેગક સાથે આગળ વધતાં, કારે તેની ઝડપ દર સેકન્ડે 0.78 m/s વધારી છે.

30 સેકન્ડના પ્રવેગક ચળવળ પછી તેણે કઈ ઝડપ મેળવી છે તેની પણ ગણતરી કરીએ (આનંદ માટે), અમને મળે છે:

v = v 0 + a*t = 8.333 + 0.78*30 = 31.733 m/s.

પરિણામી ઝડપ 114.2 કિમી/કલાક છે.

જો વેગ મોડ્યુલ સમય સાથે વધે તો એકસરખી પ્રવેગક અથવા જો તે ઘટે તો એકસરખી રીતે મંદ થાય તો સતત પ્રવેગ સાથેની રેક્ટીલીનિયર ગતિ કહેવાય છે.

ત્વરિત ગતિનું ઉદાહરણ નીચા મકાનની બાલ્કનીમાંથી પડતું ફૂલનું વાસણ હશે. પાનખરની શરૂઆતમાં, પોટની ગતિ શૂન્ય હોય છે, પરંતુ થોડીક સેકંડમાં તે દસ મીટર/સેકંડ સુધી વધી જાય છે. ધીમી ગતિનું ઉદાહરણ એ પથ્થરની ગતિ છે જે ઊભી રીતે ઉપરની તરફ ફેંકવામાં આવે છે, જેની ગતિ શરૂઆતમાં ઊંચી હોય છે, પરંતુ પછી ધીમે ધીમે તે માર્ગના ટોચના બિંદુએ શૂન્ય થઈ જાય છે. જો આપણે હવાના પ્રતિકારના બળની અવગણના કરીએ, તો આ બંને કિસ્સાઓમાં પ્રવેગક મુક્ત પતનના પ્રવેગ સમાન અને સમાન હશે, જે હંમેશા ઊભી રીતે નીચે તરફ નિર્દેશિત થાય છે, જે અક્ષર g દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે અને લગભગ 9.8 m/s2 ની બરાબર છે. .

ગુરુત્વાકર્ષણના કારણે પ્રવેગક, g, પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ બળને કારણે થાય છે. આ બળ પૃથ્વી તરફ આગળ વધતા તમામ શરીરને વેગ આપે છે અને તેનાથી દૂર જતા શરીરને ધીમું કરે છે.

જ્યાં v એ શરીરની ઝડપ t સમયે હોય છે, જ્યાંથી, સરળ પરિવર્તન પછી, આપણે મેળવીએ છીએ માટે સમીકરણ સતત પ્રવેગ સાથે ગતિ કરતી વખતે ઝડપ: v = v0 + at

8. સતત પ્રવેગ સાથે ગતિના સમીકરણો.

સતત પ્રવેગ સાથે રેખીય ગતિ દરમિયાન ઝડપ માટેનું સમીકરણ શોધવા માટે, અમે ધારીશું કે t=0 સમયે શરીરની પ્રારંભિક ઝડપ v0 હતી. પ્રવેગક a સ્થિર હોવાથી, નીચેનું સમીકરણ t માટે કોઈપણ સમયે માન્ય છે:

જ્યાં v એ શરીરની ઝડપ t સમયે હોય છે, જ્યાંથી, સાદા રૂપાંતરણો પછી, જ્યારે આપણે સતત પ્રવેગક સાથે આગળ વધીએ ત્યારે ઝડપ માટેનું સમીકરણ મેળવીએ છીએ: v = v0 + at

સતત પ્રવેગ સાથે રેક્ટીલિનીયર ગતિ દરમિયાન મુસાફરી કરેલા પાથ માટે સમીકરણ મેળવવા માટે, અમે પહેલા સમય વિરુદ્ધ ઝડપનો ગ્રાફ બનાવીએ છીએ (5.1). a>0 માટે, આ નિર્ભરતાનો આલેખ આકૃતિ 5 (વાદળી સીધી રેખા) માં ડાબી બાજુએ બતાવવામાં આવ્યો છે. જેમ જેમ આપણે §3 માં સ્થાપિત કર્યું છે તેમ, t = 0 અને t ની ક્ષણો વચ્ચે વેગ વિરુદ્ધ સમય વળાંક હેઠળના વિસ્તારની ગણતરી કરીને t સમય દરમિયાન પરિપૂર્ણ ચળવળ નક્કી કરી શકાય છે. અમારા કિસ્સામાં, વળાંક હેઠળની આકૃતિ, બે ઊભી રેખાઓ t = 0 અને t દ્વારા બંધાયેલ છે, એક ટ્રેપેઝોઇડ OABC છે, જેનો વિસ્તાર S, જેમ જાણીતું છે, લંબાઈના અડધા સરવાળાના ગુણાંક જેટલો છે. બેઝ OA અને CB અને ઊંચાઈ OC:

આકૃતિ 5, OA = v0, CB = v0 + at, અને OC = t માં જોઈ શકાય છે. આ મૂલ્યોને (5.2) માં બદલીને, અમે પ્રારંભિક ઝડપ v0 પર સતત પ્રવેગ સાથે રેક્ટિલિનિયર ગતિ દરમિયાન સમય t માં બનેલા વિસ્થાપન S માટે નીચેના સમીકરણ મેળવીએ છીએ:

તે બતાવવાનું સરળ છે કે સૂત્ર (5.3) માત્ર પ્રવેગક a>0 સાથેની ગતિ માટે જ માન્ય નથી, જેના માટે તે લેવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ તે કિસ્સાઓમાં પણ જ્યારે<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.

9. શબનું મુક્ત પતન. ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે સતત પ્રવેગ સાથે ગતિ.

શરીરનું મુક્ત પતન એ હવાના પ્રતિકારની ગેરહાજરીમાં (શૂન્યાવકાશમાં) શરીરનું પૃથ્વી પર પતન છે.

જે પ્રવેગ સાથે શરીર પૃથ્વી પર પડે છે તેને ગુરુત્વાકર્ષણનું પ્રવેગ કહે છે. ફ્રી ફોલ એક્સિલરેશન વેક્ટર પ્રતીક દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે; તે ઊભી રીતે નીચે તરફ નિર્દેશિત થાય છે. વિશ્વના વિવિધ બિંદુઓ પર, ભૌગોલિક અક્ષાંશ અને સમુદ્ર સપાટીથી ઊંચાઈના આધારે, g નું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય સમાન નથી, જે ધ્રુવો પર આશરે 9.83 m/s2 થી વિષુવવૃત્ત પર 9.78 m/s2 સુધી બદલાય છે. મોસ્કોના અક્ષાંશ પર g = 9.81523 m/s2. સામાન્ય રીતે, જો ગણતરીમાં ઉચ્ચ ચોકસાઈની જરૂર ન હોય, તો પૃથ્વીની સપાટી પર g નું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય 9.8 m/s2 અથવા તો 10 m/s2 જેટલું લેવામાં આવે છે.

ફ્રી ફોલનું એક સાદું ઉદાહરણ એ શરીરની ચોક્કસ ઊંચાઈ h પરથી પ્રારંભિક ઝડપ વિના નીચે પડતું હોય છે. ફ્રી ફોલ એ સતત પ્રવેગ સાથે રેખીય ગતિ છે.

એક આદર્શ મુક્ત પતન ફક્ત શૂન્યાવકાશમાં જ શક્ય છે, જ્યાં હવાનો કોઈ પ્રતિકાર ન હોય, અને દળ, ઘનતા અને આકારને ધ્યાનમાં લીધા વિના, બધા શરીર સમાન રીતે ઝડપથી પડી જાય છે, એટલે કે કોઈપણ સમયે શરીરની સમાન ત્વરિત ગતિ અને પ્રવેગક હોય છે.

એકસમાન પ્રવેગક ગતિ માટેના તમામ સૂત્રો મુક્તપણે પડતા શરીરને લાગુ પડે છે.

કોઈપણ સમયે શરીરના મુક્ત પતન દરમિયાન ઝડપની તીવ્રતા:

શરીરની હિલચાલ:

આ કિસ્સામાં, પ્રવેગક a ને બદલે, ગુરુત્વાકર્ષણ g = 9.8 m/s2 નું પ્રવેગ સમાન ત્વરિત ગતિ માટેના સૂત્રોમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.

10. શરીરની હિલચાલ. કઠોર શરીરની આગળની ગતિ

કઠોર શરીરની અનુવાદાત્મક ગતિ એવી ગતિ છે જેમાં શરીર સાથે હંમેશા જોડાયેલી દરેક સીધી રેખા પોતાની સાથે સમાંતર ખસે છે. આ કરવા માટે, તે પૂરતું છે કે શરીર સાથે જોડાયેલ બે બિન-સમાંતર રેખાઓ પોતાને સમાંતર ખસેડે છે. અનુવાદની ગતિ દરમિયાન, શરીરના તમામ બિંદુઓ સમાન, સમાંતર માર્ગનું વર્ણન કરે છે અને કોઈપણ સમયે સમાન ગતિ અને પ્રવેગક હોય છે. આમ, શરીરની અનુવાદાત્મક ગતિ તેના બિંદુઓમાંથી એક O ની હિલચાલ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.

સામાન્ય કિસ્સામાં, અનુવાદની ગતિ ત્રિ-પરિમાણીય અવકાશમાં થાય છે, પરંતુ તેની મુખ્ય વિશેષતા - કોઈપણ સેગમેન્ટની સમાંતરતા જાળવવી - અમલમાં રહે છે.

ઉદાહરણ તરીકે, એક એલિવેટર કાર આગળ વધે છે. ઉપરાંત, પ્રથમ અંદાજમાં, ફેરિસ વ્હીલ કેબિન અનુવાદ ગતિ બનાવે છે. જો કે, કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, ફેરિસ વ્હીલ કેબિનની હિલચાલને પ્રગતિશીલ ગણી શકાય નહીં. જો કોઈ શરીર ભાષાંતરિત રીતે આગળ વધે છે, તો તેની હિલચાલનું વર્ણન કરવા માટે તે મનસ્વી બિંદુની હિલચાલનું વર્ણન કરવા માટે પૂરતું છે (ઉદાહરણ તરીકે, શરીરના સમૂહના કેન્દ્રની હિલચાલ).

જો બંધ યાંત્રિક પ્રણાલી બનાવે છે તે સંસ્થાઓ ફક્ત ગુરુત્વાકર્ષણ અને સ્થિતિસ્થાપકતાના દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, તો પછી આ દળોનું કાર્ય શરીરની સંભવિત ઊર્જામાં પરિવર્તન સમાન છે, જે વિરુદ્ધ સંકેત સાથે લેવામાં આવે છે: A = –(E р2 – E р1).

ગતિ ઊર્જા પ્રમેય મુજબ, આ કાર્ય શરીરની ગતિ ઊર્જામાં ફેરફાર સમાન છે

આથી

અથવા E k 1 + E p 1 = E k 2 + E p 2.

બંધ સિસ્ટમ બનાવે છે અને ગુરુત્વાકર્ષણ અને સ્થિતિસ્થાપક દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે તે શરીરની ગતિ અને સંભવિત ઊર્જાનો સરવાળો યથાવત રહે છે.

આ નિવેદન યાંત્રિક પ્રક્રિયાઓમાં ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદાને વ્યક્ત કરે છે. તે ન્યુટનના નિયમોનું પરિણામ છે. E = E k + E p નો સરવાળો કુલ યાંત્રિક ઊર્જા કહેવાય છે. યાંત્રિક ઊર્જાના સંરક્ષણનો કાયદો ત્યારે જ સંતુષ્ટ થાય છે જ્યારે બંધ પ્રણાલીમાં સંસ્થાઓ રૂઢિચુસ્ત દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, એટલે કે, એવા દળો કે જેના માટે સંભવિત ઊર્જાનો ખ્યાલ રજૂ કરી શકાય છે.

શરીરની બંધ પ્રણાલીની યાંત્રિક ઊર્જા બદલાતી નથી જો માત્ર રૂઢિચુસ્ત દળો આ સંસ્થાઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે. રૂઢિચુસ્ત દળો તે દળો છે જેનું કાર્ય કોઈપણ બંધ માર્ગ સાથે શૂન્ય બરાબર છે. ગુરુત્વાકર્ષણ એ રૂઢિચુસ્ત દળોમાંનું એક છે.

વાસ્તવિક પરિસ્થિતિઓમાં, ગતિશીલ શરીરો પર ગુરુત્વાકર્ષણ દળો, સ્થિતિસ્થાપક દળો અને અન્ય રૂઢિચુસ્ત દળો સાથે, ઘર્ષણ બળો અથવા પર્યાવરણીય પ્રતિકાર દળો દ્વારા લગભગ હંમેશા કાર્ય કરવામાં આવે છે.

ઘર્ષણ બળ રૂઢિચુસ્ત નથી. ઘર્ષણ બળ દ્વારા કરવામાં આવેલ કાર્ય પાથની લંબાઈ પર આધાર રાખે છે.

જો ઘર્ષણ બળો બંધ સિસ્ટમ બનાવે છે તે સંસ્થાઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે, તો પછી યાંત્રિક ઊર્જાનું સંરક્ષણ થતું નથી. યાંત્રિક ઉર્જાનો એક ભાગ શરીરની આંતરિક ઊર્જા (હીટિંગ)માં રૂપાંતરિત થાય છે.

કોઈપણ શારીરિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દરમિયાન, ઊર્જા ન તો દેખાય છે કે ન તો અદૃશ્ય થઈ જાય છે. તે માત્ર એક સ્વરૂપથી બીજા સ્વરૂપમાં બદલાય છે.

ઊર્જાના સંરક્ષણ અને પરિવર્તનના કાયદાનું એક પરિણામ એ "શાશ્વત ગતિ મશીન" (પર્પેટિયમ મોબાઇલ) બનાવવાની અશક્યતા વિશેનું નિવેદન છે - એક મશીન જે ઊર્જાનો વપરાશ કર્યા વિના અનિશ્ચિત સમય સુધી કામ કરી શકે છે.

ઇતિહાસ "શાશ્વત ગતિ" પ્રોજેક્ટ્સની નોંધપાત્ર સંખ્યામાં સંગ્રહ કરે છે. તેમાંના કેટલાકમાં, "શોધક" ની ભૂલો સ્પષ્ટ છે, અન્યમાં આ ભૂલો ઉપકરણની જટિલ ડિઝાઇન દ્વારા ઢંકાયેલી છે, અને આ મશીન કેમ કામ કરશે નહીં તે સમજવું ખૂબ મુશ્કેલ છે. આપણા સમયમાં "શાશ્વત ગતિ મશીન" બનાવવાના નિરર્થક પ્રયાસો ચાલુ છે. આ તમામ પ્રયાસો નિષ્ફળતા માટે વિનાશકારી છે, કારણ કે ઊર્જાના સંરક્ષણ અને રૂપાંતરણનો કાયદો ઊર્જા ખર્ચ કર્યા વિના કાર્ય મેળવવા માટે "પ્રતિબંધિત" કરે છે.

31. મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો અને તેમનું સમર્થન.

બધા શરીરમાં અણુઓ, અણુઓ અને પ્રાથમિક કણોનો સમાવેશ થાય છે જે જગ્યાઓ દ્વારા અલગ પડે છે, અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે અને એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે.

ગતિશાસ્ત્ર અને ગતિશાસ્ત્ર આપણને શરીરની હિલચાલનું વર્ણન કરવામાં અને આ ચળવળનું કારણ બને છે તે બળ નક્કી કરવામાં મદદ કરે છે. જો કે, મિકેનિક ઘણા પ્રશ્નોના જવાબ આપી શકતા નથી. ઉદાહરણ તરીકે, શરીર શેના બનેલા છે? શા માટે ઘણા પદાર્થો ગરમ થાય ત્યારે પ્રવાહી બની જાય છે અને પછી બાષ્પીભવન થાય છે? અને, સામાન્ય રીતે, તાપમાન અને ગરમી શું છે?

પ્રાચીન ગ્રીક ફિલસૂફ ડેમોક્રિટસે 25 સદીઓ પહેલાં સમાન પ્રશ્નોના જવાબ આપવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. કોઈપણ પ્રયોગો કર્યા વિના, તે નિષ્કર્ષ પર આવ્યા કે શરીર ફક્ત આપણને નક્કર લાગે છે, પરંતુ હકીકતમાં તે ખાલીપણું દ્વારા અલગ પડેલા નાના કણો ધરાવે છે. આ કણોને કચડી નાખવું અશક્ય હતું તે ધ્યાનમાં લેતા, ડેમોક્રિટસે તેમને અણુ કહ્યા, જેનો ગ્રીકમાંથી અનુવાદ થાય છે જેનો અર્થ થાય છે અવિભાજ્ય. તેમણે એમ પણ સૂચવ્યું કે અણુઓ અલગ અલગ હોઈ શકે છે અને સતત ગતિમાં હોય છે, પરંતુ આપણે આ જોતા નથી, કારણ કે તેઓ ખૂબ નાના છે.

M.V. એ મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના વિકાસમાં મોટો ફાળો આપ્યો. લોમોનોસોવ. લોમોનોસોવ સૌપ્રથમ સૂચન કરે છે કે ગરમી શરીરમાં અણુઓની હિલચાલને પ્રતિબિંબિત કરે છે. વધુમાં, તેમણે સરળ અને જટિલ પદાર્થોની વિભાવના રજૂ કરી, જેના પરમાણુઓ અનુક્રમે સમાન અને વિવિધ અણુઓ ધરાવે છે.

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ અથવા મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત દ્રવ્યની રચના વિશેના ચોક્કસ વિચારો પર આધારિત છે

આમ, પદાર્થની રચનાના અણુ સિદ્ધાંત મુજબ, પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ જે તેના તમામ રાસાયણિક ગુણધર્મોને જાળવી રાખે છે તે પરમાણુ છે. હજારો અણુઓથી બનેલા મોટા અણુઓ પણ એટલા નાના હોય છે કે તેઓ હળવા માઇક્રોસ્કોપથી જોઈ શકતા નથી. અસંખ્ય પ્રયોગો અને સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓ દર્શાવે છે કે અણુઓનું કદ લગભગ 10 -10 મીટર છે. પરમાણુનું કદ તે કેટલા અણુઓ ધરાવે છે અને તે એકબીજાની તુલનામાં કેવી રીતે સ્થિત છે તેના પર આધાર રાખે છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત એ રાસાયણિક પદાર્થોના નાના કણો તરીકે અણુઓ અને પરમાણુઓના અસ્તિત્વના વિચાર પર આધારિત પદાર્થની રચના અને ગુણધર્મોનો અભ્યાસ છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત ત્રણ મુખ્ય સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે:

1. બધા પદાર્થો - પ્રવાહી, ઘન અને વાયુયુક્ત - નાના કણો - પરમાણુઓમાંથી રચાય છે, જે પોતે અણુઓ ("પ્રાથમિક અણુઓ") થી બનેલા છે. રાસાયણિક પદાર્થના અણુઓ સરળ અથવા જટિલ હોઈ શકે છે, એટલે કે. એક અથવા વધુ અણુઓ ધરાવે છે. પરમાણુઓ અને અણુઓ વિદ્યુત તટસ્થ કણો છે. અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, પરમાણુઓ અને અણુઓ વધારાનો વિદ્યુત ચાર્જ મેળવી શકે છે અને હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક આયનો બની શકે છે.

2. અણુઓ અને પરમાણુઓ સતત અસ્તવ્યસ્ત ગતિમાં હોય છે.

3. કણો પ્રકૃતિમાં વિદ્યુત હોય તેવા દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. કણો વચ્ચે ગુરુત્વાકર્ષણ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નજીવી છે.

અણુઓ અને પરમાણુઓની રેન્ડમ હિલચાલ વિશેના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતના વિચારોની સૌથી આકર્ષક પ્રાયોગિક પુષ્ટિ એ બ્રાઉનિયન ગતિ છે. આ પ્રવાહી અથવા ગેસમાં સસ્પેન્ડ થયેલા નાના માઇક્રોસ્કોપિક કણોની થર્મલ હિલચાલ છે. 1827માં અંગ્રેજી વનસ્પતિશાસ્ત્રી આર. બ્રાઉન દ્વારા તેની શોધ કરવામાં આવી હતી. બ્રાઉનિયન કણો પરમાણુઓની રેન્ડમ અસરના પ્રભાવ હેઠળ આગળ વધે છે. પરમાણુઓની અસ્તવ્યસ્ત થર્મલ ગતિને કારણે, આ અસરો ક્યારેય એકબીજાને સંતુલિત કરતી નથી. પરિણામે, બ્રાઉનિયન કણની ગતિ તીવ્રતા અને દિશામાં અવ્યવસ્થિત રીતે બદલાય છે, અને તેનો માર્ગ એક જટિલ ઝિગઝેગ વળાંક છે.

પદાર્થના પરમાણુઓની સતત અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ અન્ય સરળતાથી અવલોકન કરી શકાય તેવી ઘટનામાં પણ પ્રગટ થાય છે - પ્રસરણ. પ્રસરણ એ બે અથવા વધુ સંપર્ક કરતા પદાર્થોના એકબીજામાં પ્રવેશની ઘટના છે. પ્રક્રિયા ગેસમાં સૌથી ઝડપથી થાય છે.

પરમાણુઓની અવ્યવસ્થિત અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલને થર્મલ ગતિ કહેવામાં આવે છે. વધતા તાપમાન સાથે થર્મલ ગતિની ગતિ ઊર્જા વધે છે.

મોલ એ પદાર્થનો જથ્થો છે જેમાં 0.012 કિગ્રા કાર્બન 12 સીમાં પરમાણુ હોય છે તેટલા જ કણો (અણુઓ) હોય છે. એક કાર્બન પરમાણુ એક અણુ ધરાવે છે.

32. પરમાણુઓનો સમૂહ, પરમાણુઓનો સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહ. 33. પરમાણુઓનો દાઢ સમૂહ. 34. પદાર્થની માત્રા. 35. એવોગાડ્રોનો કોન્સ્ટન્ટ.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતમાં, પદાર્થની માત્રાને કણોની સંખ્યાના પ્રમાણસર ગણવામાં આવે છે. પદાર્થના જથ્થાના એકમને મોલ (મોલ) કહેવામાં આવે છે.

કાર્બન 12 C ના 0.012 kg (12 g) માં અણુઓ હોય છે તેટલા જ કણો (અણુઓ) ધરાવતા પદાર્થનો એક જથ્થો છે. એક કાર્બન પરમાણુ એક અણુ ધરાવે છે.

પદાર્થના એક છછુંદરમાં એવોગાડ્રોના સ્થિરાંક સમાન સંખ્યાબંધ પરમાણુઓ અથવા અણુઓ હોય છે.

આમ, કોઈપણ પદાર્થના એક છછુંદરમાં સમાન સંખ્યામાં કણો (મોલેક્યુલ્સ) હોય છે. આ સંખ્યાને એવોગાડ્રોનો સ્થિરાંક N A: N A = 6.02·10 23 mol –1 કહેવાય છે.

એવોગાડ્રોનું સ્થિરાંક એ મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્થિરાંકોમાંનું એક છે.

પદાર્થની માત્રા ν એ પદાર્થના કણો (પરમાણુઓ) ની સંખ્યા N ના ગુણોત્તર તરીકે એવોગાડ્રોના સતત N A ના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

મોલર માસ, M, એ પદાર્થના આપેલ નમૂનાના દળ m અને તેમાં રહેલા પદાર્થની માત્રા n નો ગુણોત્તર છે:

જે સંખ્યાત્મક રીતે એક છછુંદરના જથ્થામાં લેવામાં આવેલા પદાર્થના સમૂહની બરાબર છે. SI સિસ્ટમમાં મોલર માસ કિગ્રા/મોલ માં વ્યક્ત થાય છે.

આમ, પદાર્થનું સાપેક્ષ પરમાણુ અથવા અણુ દળ એ તેના પરમાણુ અને અણુના દળના 1/12 કાર્બન અણુના સમૂહનો ગુણોત્તર છે.

36. બ્રાઉનિયન ગતિ.

ઘણી કુદરતી ઘટનાઓ સૂક્ષ્મ કણો, અણુઓ અને પદાર્થના અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ સૂચવે છે. પદાર્થનું તાપમાન જેટલું ઊંચું છે, આ ચળવળ વધુ તીવ્ર છે. તેથી, શરીરની ગરમી તેના ઘટક અણુઓ અને અણુઓની રેન્ડમ હિલચાલનું પ્રતિબિંબ છે.

પદાર્થના તમામ અણુઓ અને પરમાણુઓ સતત અને અવ્યવસ્થિત ગતિમાં હોય છે તેનો પુરાવો પ્રસરણ હોઈ શકે છે - એક પદાર્થના કણોનું બીજામાં પ્રવેશ.

આમ, હવાની હિલચાલની ગેરહાજરીમાં પણ ગંધ ઝડપથી આખા ઓરડામાં ફેલાય છે. શાહીનું એક ટીપું ઝડપથી પાણીનો આખો ગ્લાસ એકસરખો કાળો કરી નાખે છે.

ઘન પદાર્થોમાં પણ પ્રસરણ શોધી શકાય છે જો તેને એકસાથે ચુસ્તપણે દબાવવામાં આવે અને લાંબા સમય સુધી છોડી દેવામાં આવે. પ્રસરણની ઘટના દર્શાવે છે કે પદાર્થના માઇક્રોપાર્ટિકલ્સ બધી દિશામાં સ્વયંસ્ફુરિત ચળવળ માટે સક્ષમ છે. પદાર્થના સૂક્ષ્મ કણોની તેમજ તેના પરમાણુઓ અને અણુઓની આ હિલચાલને થર્મલ ચળવળ કહેવામાં આવે છે.

બ્રાઉનિયન ગતિ - પ્રવાહી અથવા ગેસમાં સ્થગિત નાના કણોની રેન્ડમ હિલચાલ, પર્યાવરણીય અણુઓની અસરોના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે; 1827 માં આર. બ્રાઉન દ્વારા શોધાયેલ

અવલોકનો દર્શાવે છે કે બ્રાઉનિયન ગતિ ક્યારેય અટકતી નથી. પાણીના એક ટીપામાં (જો તમે તેને સૂકવવા ન આપો તો), અનાજની હિલચાલ ઘણા દિવસો, મહિનાઓ, વર્ષો સુધી જોઈ શકાય છે. તે ઉનાળામાં કે શિયાળામાં અટકતું નથી, ન તો દિવસ કે રાત.

બ્રાઉનિયન ગતિનું કારણ પ્રવાહીના અણુઓની સતત, ક્યારેય ન સમાપ્ત થતી ચળવળમાં રહેલું છે જેમાં ઘન અનાજ સ્થિત છે. અલબત્ત, આ અનાજ પોતે પરમાણુઓ કરતાં અનેક ગણા મોટા હોય છે, અને જ્યારે આપણે માઈક્રોસ્કોપ હેઠળ અનાજની હિલચાલ જોઈએ છીએ, ત્યારે આપણે એવું ન વિચારવું જોઈએ કે આપણે પોતે પરમાણુઓની ગતિ જોઈ રહ્યા છીએ. પરમાણુઓને સામાન્ય માઈક્રોસ્કોપ વડે જોઈ શકાતા નથી, પરંતુ આપણે તેમના અસ્તિત્વ અને હિલચાલને તેઓ જે અસર પેદા કરે છે તેના આધારે નક્કી કરી શકીએ છીએ, નક્કર શરીરના દાણાને દબાણ કરે છે અને તેમને ખસેડવાનું કારણ બને છે.

પદાર્થની રચનાના અભ્યાસ માટે બ્રાઉનિયન ગતિની શોધ ખૂબ મહત્વની હતી. તે દર્શાવે છે કે શરીર ખરેખર વ્યક્તિગત કણો - અણુઓ ધરાવે છે અને અણુઓ સતત રેન્ડમ ગતિમાં હોય છે.

બ્રાઉનિયન ગતિની સમજૂતી 19મી સદીના છેલ્લા ક્વાર્ટરમાં જ આપવામાં આવી હતી, જ્યારે તે ઘણા વૈજ્ઞાનિકો માટે સ્પષ્ટ થઈ ગયું હતું કે બ્રાઉનિયન કણની ગતિ થર્મલ ગતિમાંથી પસાર થતા માધ્યમ (પ્રવાહી અથવા ગેસ) ના અણુઓની રેન્ડમ અસરને કારણે થાય છે. સરેરાશ, માધ્યમના અણુઓ બ્રાઉનિયન કણને બધી દિશાઓથી સમાન બળ સાથે અસર કરે છે, જો કે, આ અસરો ક્યારેય એકબીજાને બરાબર રદ કરતી નથી, અને પરિણામે, બ્રાઉનિયન કણની ગતિ તીવ્રતા અને દિશામાં અવ્યવસ્થિત રીતે બદલાય છે. તેથી, બ્રાઉનિયન કણ ઝિગઝેગ પાથ સાથે આગળ વધે છે. તદુપરાંત, બ્રાઉનિયન કણનું કદ અને દળ જેટલું નાનું હોય છે, તેની હિલચાલ વધુ ધ્યાનપાત્ર બને છે.

આમ, બ્રાઉનિયન ગતિના પૃથ્થકરણે પદાર્થની રચનાના આધુનિક મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતનો પાયો નાખ્યો.

37. પરમાણુઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો. 38. વાયુયુક્ત પદાર્થોનું માળખું. 39. પ્રવાહી પદાર્થોનું માળખું. 40. ઘન પદાર્થોનું માળખું.

પરમાણુઓ અને તેમની વચ્ચે કાર્ય કરતા દળો વચ્ચેનું અંતર વાયુ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોના ગુણધર્મોને નિર્ધારિત કરે છે.

અમે એ હકીકતથી ટેવાયેલા છીએ કે પ્રવાહી એક જહાજમાંથી બીજામાં રેડવામાં આવી શકે છે, અને ગેસ તેને પૂરા પાડવામાં આવેલ સમગ્ર વોલ્યુમને ઝડપથી ભરે છે. પાણી ફક્ત નદીના પટમાં જ વહી શકે છે, અને તેની ઉપરની હવાને કોઈ સીમાઓ નથી.

બધા પરમાણુઓ વચ્ચે આંતરપરમાણુ આકર્ષક બળો હોય છે, જેની તીવ્રતા ખૂબ જ ઝડપથી ઘટે છે કારણ કે પરમાણુઓ એકબીજાથી દૂર જાય છે, અને તેથી ઘણા પરમાણુ વ્યાસના સમાન અંતરે તેઓ બિલકુલ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી.

આમ, લગભગ એકબીજાની નજીક સ્થિત પ્રવાહી પરમાણુઓ વચ્ચે, આકર્ષક દળો કાર્ય કરે છે, જે આ અણુઓને જુદી જુદી દિશામાં વિખેરતા અટકાવે છે. તેનાથી વિપરિત, ગેસના પરમાણુઓ વચ્ચેના આકર્ષણના નજીવા દળો તેમને એકસાથે પકડી શકતા નથી, અને તેથી વાયુઓ તેમને પૂરા પાડવામાં આવેલ સમગ્ર વોલ્યુમને ભરીને વિસ્તરણ કરી શકે છે. ઇન્ટરમોલેક્યુલર આકર્ષક દળોનું અસ્તિત્વ એક સરળ પ્રયોગ કરીને ચકાસી શકાય છે - બે લીડ બારને એકબીજા સામે દબાવીને. જો સંપર્ક સપાટીઓ પર્યાપ્ત રીતે સરળ હોય, તો પટ્ટીઓ એકસાથે વળગી રહેશે અને અલગ કરવા મુશ્કેલ બનશે.

જો કે, એકલા ઇન્ટરમોલેક્યુલર આકર્ષક બળો વાયુ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોના ગુણધર્મો વચ્ચેના તમામ તફાવતોને સમજાવી શકતા નથી. શા માટે, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રવાહી અથવા ઘનનું પ્રમાણ ઘટાડવું ખૂબ મુશ્કેલ છે, પરંતુ બલૂનને સંકુચિત કરવું પ્રમાણમાં સરળ છે? આ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે કે પરમાણુઓ વચ્ચે માત્ર આકર્ષક દળો જ નથી, પણ આંતરપરમાણુ પ્રતિકૂળ દળો પણ છે, જે જ્યારે પડોશી અણુઓના અણુઓના ઇલેક્ટ્રોન શેલ ઓવરલેપ થવાનું શરૂ કરે છે ત્યારે કાર્ય કરે છે. તે આ પ્રતિકૂળ શક્તિઓ છે જે એક પરમાણુને પહેલાથી જ બીજા પરમાણુ દ્વારા કબજે કરેલા વોલ્યુમમાં પ્રવેશતા અટકાવે છે.

જ્યારે કોઈ બાહ્ય દળો પ્રવાહી અથવા નક્કર શરીર પર કાર્ય કરતા નથી, ત્યારે તેમના પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર એવું હોય છે કે પરિણામે આકર્ષણ અને પ્રતિકૂળ શક્તિઓ શૂન્ય હોય છે. જો તમે શરીરના જથ્થાને ઘટાડવાનો પ્રયાસ કરો છો, તો પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર ઘટે છે, અને પરિણામી વધેલી પ્રતિકૂળ શક્તિઓ સંકુચિત શરીરની બાજુથી કાર્ય કરવાનું શરૂ કરે છે. તેનાથી વિપરિત, જ્યારે શરીરને ખેંચવામાં આવે છે, ત્યારે જે સ્થિતિસ્થાપક દળો ઉત્પન્ન થાય છે તે આકર્ષણના દળોમાં સંબંધિત વધારા સાથે સંકળાયેલા હોય છે, કારણ કે જ્યારે પરમાણુઓ એકબીજાથી દૂર જાય છે, ત્યારે પ્રતિકૂળ દળો આકર્ષક દળો કરતાં ઘણી ઝડપથી ઘટી જાય છે.

ગેસ પરમાણુઓ તેમના કદ કરતા દસ ગણા વધારે અંતરે સ્થિત છે, પરિણામે આ પરમાણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી, અને તેથી વાયુઓ પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થો કરતાં વધુ સરળતાથી સંકુચિત થાય છે. વાયુઓનું કોઈ ચોક્કસ માળખું હોતું નથી અને તે ગતિશીલ અને અથડાતા અણુઓનો સંગ્રહ છે.

પ્રવાહી એ પરમાણુઓનો સંગ્રહ છે જે લગભગ એકબીજાની નજીકથી નજીક છે. થર્મલ ગતિ પ્રવાહી પરમાણુને સમય સમય પર તેના પડોશીઓને બદલવાની મંજૂરી આપે છે, એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ કૂદકો લગાવે છે. આ પ્રવાહીની પ્રવાહીતા સમજાવે છે.

ઘન પદાર્થોના અણુઓ અને પરમાણુઓ તેમના પડોશીઓને બદલવાની ક્ષમતાથી વંચિત છે, અને તેમની થર્મલ ગતિ પડોશી અણુઓ અથવા પરમાણુઓની સ્થિતિની તુલનામાં માત્ર નાની વધઘટ છે. અણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એ હકીકત તરફ દોરી શકે છે કે ઘન એક સ્ફટિક બની જાય છે, અને તેમાંના અણુઓ સ્ફટિક જાળીના સ્થળોએ સ્થાનો ધરાવે છે. નક્કર શરીરના પરમાણુઓ તેમના પડોશીઓની તુલનામાં આગળ વધતા નથી, તેથી આ પદાર્થો તેમનો આકાર જાળવી રાખે છે.

41. મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતમાં આદર્શ ગેસ.

આદર્શ ગેસ એ દુર્લભ ગેસનું એક મોડેલ છે જેમાં પરમાણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને અવગણવામાં આવે છે. પરમાણુઓ વચ્ચે ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો તદ્દન જટિલ છે. ખૂબ જ ટૂંકા અંતરે, જ્યારે પરમાણુઓ એકબીજાની નજીક આવે છે, ત્યારે તેમની વચ્ચે મોટી પ્રતિકૂળ શક્તિઓ કાર્ય કરે છે. પરમાણુઓ વચ્ચેના મોટા અથવા મધ્યવર્તી અંતર પર, પ્રમાણમાં નબળા આકર્ષક દળો કાર્ય કરે છે. જો પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર સરેરાશ મોટું હોય, જે એકદમ દુર્લભ ગેસમાં જોવા મળે છે, તો જ્યારે તેઓ નજીક ઉડે છે ત્યારે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા એકબીજા સાથે પ્રમાણમાં દુર્લભ અથડામણના સ્વરૂપમાં પ્રગટ થાય છે. આદર્શ વાયુમાં, પરમાણુઓની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને સંપૂર્ણપણે અવગણવામાં આવે છે.

42. મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતમાં ગેસનું દબાણ.

આદર્શ ગેસ એ દુર્લભ ગેસનું એક મોડેલ છે જેમાં પરમાણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને અવગણવામાં આવે છે.

આદર્શ ગેસનું દબાણ પરમાણુઓની સાંદ્રતા અને તેમની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાના ઉત્પાદનના પ્રમાણમાં હોય છે.

ગેસ આપણને ચારે બાજુથી ઘેરે છે. પૃથ્વી પર ગમે ત્યાં, પાણીની નીચે પણ, આપણે વાતાવરણનો એક ભાગ વહન કરીએ છીએ, જેના નીચલા સ્તરો ઉપરના સ્તરોમાંથી ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ સંકુચિત થાય છે. તેથી, વાતાવરણીય દબાણને માપીને આપણે આપણી ઉપર શું થઈ રહ્યું છે તે નક્કી કરી શકીએ છીએ અને હવામાનની આગાહી કરી શકીએ છીએ.

43. આદર્શ ગેસના પરમાણુઓની સ્ક્વેર સ્પીડનું સરેરાશ મૂલ્ય.

44. ગેસના મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સમીકરણની વ્યુત્પત્તિ. 45. ગેસના અણુઓના દબાણ અને સરેરાશ ગતિ ઊર્જાને લગતા સૂત્રની વ્યુત્પત્તિ.

આપેલ સપાટીના ક્ષેત્રફળ પર દબાણ p એ તેના આપેલ વિસ્તારના વિસ્તાર S સાથે આ સપાટી પર કાટખૂણે કામ કરતા બળ F નો ગુણોત્તર છે.

દબાણનું SI એકમ પાસ્કલ (પા) છે. 1 Pa = 1 N/m2.

ચાલો આપણે બળ F શોધી કાઢીએ કે જેની સાથે દળ m0 નો પરમાણુ જે સપાટી પરથી તે ફરી વળે છે તેના પર કાર્ય કરે છે. જ્યારે સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, Dt સમય સુધી ચાલે છે, ત્યારે આ સપાટી પર કાટખૂણે રહેલા પરમાણુના વેગનો ઘટક, vy, વ્યસ્ત (-vy) માં બદલાય છે. તેથી, જ્યારે સપાટી પરથી પ્રતિબિંબિત થાય છે, ત્યારે પરમાણુ વેગ મેળવે છે, 2m0vy, અને તેથી, ન્યૂટનના ત્રીજા નિયમ અનુસાર, 2m0vy = FDt, જેમાંથી:

ફોર્મ્યુલા (22.2) અંતરાલ દરમિયાન તા. ગેસના દબાણના સરેરાશ બળને નિર્ધારિત કરવા માટે, ઉદાહરણ તરીકે, એક સેકન્ડમાં, વિસ્તાર S ના સપાટીના ક્ષેત્રમાંથી પ્રતિ સેકન્ડમાં કેટલા પરમાણુઓ પ્રતિબિંબિત થશે તે શોધવાનું જરૂરી છે, અને સરેરાશ ઝડપ vy જાણવા પણ જરૂરી છે. આપેલ સપાટીની દિશામાં આગળ વધતા પરમાણુઓની સંખ્યા.

ગેસના એકમ વોલ્યુમ દીઠ n પરમાણુઓ હોવા દો. ચાલો એમ ધારીને આપણા કાર્યને સરળ બનાવીએ કે તમામ ગેસના પરમાણુઓ સમાન ગતિએ આગળ વધે છે, v. આ કિસ્સામાં, તમામ પરમાણુઓમાંથી 1/3 ઓક્સ અક્ષ સાથે આગળ વધે છે, અને ઓય અને ઓઝ અક્ષ સાથે સમાન રકમ (ફિગ. 22c જુઓ). ઓય અક્ષ સાથે ફરતા અડધા અણુઓને દિવાલ C તરફ જવા દો, અને બાકીના - વિરુદ્ધ દિશામાં. પછી, દેખીતી રીતે, દિવાલ C તરફ ધસી રહેલા યુનિટ વોલ્યુમ દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા n/6 હશે.

ચાલો હવે એક સેકન્ડમાં S (ફિગ. 22c માં છાંયેલા) ની સપાટીના વિસ્તારને અથડાતા પરમાણુઓની સંખ્યા શોધીએ. દેખીતી રીતે, 1 સેકન્ડમાં તે પરમાણુઓ કે જે તેની તરફ આગળ વધે છે અને v કરતાં વધુ ન હોય તેવા અંતરે હોય છે તેમને દિવાલ સુધી પહોંચવાનો સમય મળશે. તેથી, ફિગમાં પ્રકાશિત થયેલ લંબચોરસ સમાંતર પાઈપમાં સ્થિત તમામ પરમાણુઓમાંથી 1/6 સપાટીના આ વિસ્તારને અથડાશે. 22c, જેની લંબાઈ v છે, અને છેડાના ચહેરાઓનો વિસ્તાર S છે. આ સમાંતર પાઇપનું પ્રમાણ Sv હોવાથી, 1 s માં દિવાલની સપાટીના એક ભાગને અથડાતા પરમાણુઓની કુલ સંખ્યા N બરાબર હશે. :

(22.2) અને (22.3) નો ઉપયોગ કરીને, અમે આવેગની ગણતરી કરી શકીએ છીએ કે, 1 સેમાં, ગેસના પરમાણુઓને S વિસ્તારની દિવાલની સપાટીના એક વિભાગમાં આપવામાં આવે છે. આ આવેગ સંખ્યાત્મક રીતે ગેસ દબાણ બળ, F ની સમાન હશે:

તેથી, (22.1) નો ઉપયોગ કરીને, અમે ગેસના દબાણ અને તેના પરમાણુઓની અનુવાદ ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાને લગતી નીચેની અભિવ્યક્તિ મેળવીએ છીએ:

જ્યાં E CP એ આદર્શ ગેસના અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા છે. ફોર્મ્યુલા (22.4) ને વાયુઓના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતનું મૂળભૂત સમીકરણ કહેવામાં આવે છે.

46. ​​થર્મલ સંતુલન. 47. તાપમાન. તાપમાનમાં ફેરફાર. 48. તાપમાન માપવા માટેનાં સાધનો.

શરીર વચ્ચે થર્મલ સંતુલન ત્યારે જ શક્ય છે જ્યારે તેમનું તાપમાન સમાન હોય.

કોઈપણ વસ્તુને હાથ વડે સ્પર્શ કરવાથી આપણે સરળતાથી જાણી શકીએ છીએ કે તે ગરમ છે કે ઠંડી. જો કોઈ વસ્તુનું તાપમાન હાથના તાપમાન કરતા ઓછું હોય, તો વસ્તુ ઠંડી લાગે છે, અને જો તેનાથી વિપરીત, તે ગરમ દેખાય છે. જો તમે તમારી મુઠ્ઠીમાં ઠંડો સિક્કો રાખો છો, તો હાથની હૂંફ સિક્કાને ગરમ કરવાનું શરૂ કરશે, અને થોડા સમય પછી તેનું તાપમાન હાથના તાપમાન જેટલું થઈ જશે, અથવા, જેમ તેઓ કહે છે, થર્મલ સંતુલન થશે. તેથી, તાપમાન સમાન તાપમાન ધરાવતી બે અથવા વધુ સંસ્થાઓની સિસ્ટમની થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિને દર્શાવે છે.

તાપમાન, ગેસ વોલ્યુમ અને દબાણ સાથે, મેક્રોસ્કોપિક પરિમાણો છે. તાપમાન માપવા માટે થર્મોમીટરનો ઉપયોગ થાય છે. તેમાંના કેટલાક જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે પ્રવાહીના જથ્થામાં ફેરફાર નોંધે છે, અન્ય વિદ્યુત પ્રતિકાર વગેરેમાં ફેરફાર નોંધે છે. સૌથી સામાન્ય સેલ્સિયસ તાપમાન સ્કેલ છે, જેનું નામ સ્વીડિશ ભૌતિકશાસ્ત્રી એ. સેલ્સિયસના નામ પરથી રાખવામાં આવ્યું છે. પ્રવાહી થર્મોમીટર માટે સેલ્સિયસ તાપમાન સ્કેલ મેળવવા માટે, તેને પહેલા પીગળતા બરફમાં ડૂબવામાં આવે છે અને સ્તંભના છેડાની સ્થિતિ નોંધવામાં આવે છે, અને પછી ઉકળતા પાણીમાં. સ્તંભની આ બે સ્થિતિઓ વચ્ચેના સેગમેન્ટને 100 સમાન ભાગોમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે, એમ ધારીને કે પીગળતા બરફનું તાપમાન શૂન્ય ડિગ્રી સેલ્સિયસ (o C) ને અનુરૂપ છે અને ઉકળતા પાણીનું તાપમાન 100 o C છે.

49. થર્મલ સંતુલન પર ગેસના અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત (22.4)નું મૂળભૂત સમીકરણ ગેસનું દબાણ, પરમાણુઓની સાંદ્રતા અને તેમની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા સાથે સંબંધિત છે. જો કે, અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા, નિયમ તરીકે, અજ્ઞાત છે, જો કે ઘણા પ્રયોગોના પરિણામો દર્શાવે છે કે વધતા તાપમાન સાથે પરમાણુઓની ગતિ વધે છે (જુઓ, ઉદાહરણ તરીકે, §20 માં બ્રાઉનિયન ગતિ). તેના તાપમાન પર ગેસના અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાની અવલંબન ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. ચાર્લ્સ દ્વારા 1787માં શોધાયેલા કાયદા પરથી મેળવી શકાય છે.

50. થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિમાં વાયુઓ (પ્રયોગનું વર્ણન કરો).

51. સંપૂર્ણ તાપમાન. 52. સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલ. 53. તાપમાન એ અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું માપ છે.

તેના તાપમાન પર ગેસના અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાની અવલંબન ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. ચાર્લ્સ દ્વારા 1787માં શોધાયેલા કાયદા પરથી મેળવી શકાય છે.

ચાર્લ્સના નિયમ મુજબ, જો આપેલ ગેસના જથ્થામાં ફેરફાર થતો નથી, તો તેનું દબાણ pt તાપમાન t પર રેખીય રીતે આધાર રાખે છે:

જ્યાં t એ o C માં માપવામાં આવેલ ગેસનું તાપમાન છે, અને p 0 એ 0 o C ના તાપમાને ગેસનું દબાણ છે (ફિગ 23b જુઓ). આમ, ચાર્લ્સના કાયદામાંથી તે અનુસરે છે કે સતત વોલ્યુમ ધરાવતા ગેસનું દબાણ સરવાળો (t + 273 o C) ના પ્રમાણસર છે. બીજી બાજુ, તે (22.4) થી અનુસરે છે કે જો પરમાણુઓની સાંદ્રતા સતત હોય, એટલે કે. ગેસ દ્વારા કબજે કરેલ વોલ્યુમ બદલાતું નથી, પછી ગેસનું દબાણ અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાના પ્રમાણસર હોવું જોઈએ. આનો અર્થ એ છે કે સરેરાશ ગતિ ઊર્જા, ગેસના અણુઓની E SR, મૂલ્ય (t + 273 o C) માટે પ્રમાણસર છે:

જ્યાં b એ સતત ગુણાંક છે, જેનું મૂલ્ય આપણે પછીથી નક્કી કરીશું. (23.2) થી તે અનુસરે છે કે પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા -273 o C પર શૂન્યની બરાબર થઈ જશે. તેના આધારે, 1848માં અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિક ડબલ્યુ. કેલ્વિને સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલનો ઉપયોગ કરવાની દરખાસ્ત કરી હતી, જેમાં શૂન્ય તાપમાન અનુરૂપ હશે. -273 o C, અને તાપમાનની દરેક ડિગ્રી સેલ્સિયસ સ્કેલ પર એક ડિગ્રી જેટલી હશે. આમ, નિરપેક્ષ તાપમાન, T, તાપમાન સાથે સંબંધિત છે, t, જે સેલ્સિયસમાં માપવામાં આવે છે, નીચે પ્રમાણે:

સંપૂર્ણ તાપમાનનું SI એકમ કેલ્વિન (K) છે.

ધ્યાનમાં લેતા (23.3), સમીકરણ (23.2) આમાં રૂપાંતરિત થાય છે:

જેને (22.4) માં બદલીને, અમને નીચે મુજબ મળે છે:

(23.5) માં અપૂર્ણાંકમાંથી છુટકારો મેળવવા માટે, આપણે 2b/3 ને k સાથે બદલીએ છીએ, અને (23.4) અને (23.5) ને બદલે આપણને બે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ સમીકરણો મળે છે:

જ્યાં k એ બોલ્ટ્ઝમેનનું સ્થિરાંક છે, જેનું નામ એલ. બોલ્ટ્ઝમેન છે. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે k=1.38.10 -23 J/K. આમ, ગેસનું દબાણ અને તેના પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા તેના સંપૂર્ણ તાપમાનના પ્રમાણસર હોય છે.

54. તેના પરમાણુઓ અને તાપમાનની સાંદ્રતા પર ગેસના દબાણની અવલંબન.

મોટાભાગના કિસ્સાઓમાં, જ્યારે ગેસ એક રાજ્યમાંથી બીજા રાજ્યમાં સંક્રમણ કરે છે, ત્યારે તેના તમામ પરિમાણો બદલાય છે - તાપમાન, વોલ્યુમ અને દબાણ. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે આંતરિક કમ્બશન એન્જિન સિલિન્ડરમાં પિસ્ટન હેઠળ ગેસ સંકુચિત થાય છે, જેના કારણે ગેસનું તાપમાન અને દબાણ વધે છે અને તેનું પ્રમાણ ઘટે છે. જો કે, કેટલાક કિસ્સાઓમાં, ગેસ પરિમાણોમાંના એકમાં ફેરફારો પ્રમાણમાં નાના અથવા તો ગેરહાજર છે. આવી પ્રક્રિયાઓ, જ્યાં ત્રણ પરિમાણોમાંથી એક - તાપમાન, દબાણ અથવા વોલ્યુમ અપરિવર્તિત રહે છે, તેને આઇસોપ્રોસેસ કહેવામાં આવે છે, અને જે કાયદાઓ તેનું વર્ણન કરે છે તેને ગેસ કાયદાઓ કહેવામાં આવે છે.

55. ગેસના અણુઓની ઝડપ માપવા. 56. સ્ટર્ન પ્રયોગ.

સૌ પ્રથમ, ચાલો સ્પષ્ટ કરીએ કે પરમાણુઓની ગતિનો અર્થ શું છે. ચાલો યાદ કરીએ કે અવારનવાર અથડામણને કારણે, દરેક વ્યક્તિગત પરમાણુની ગતિ હંમેશા બદલાતી રહે છે: પરમાણુ ક્યારેક ઝડપથી, ક્યારેક ધીમેથી અને કેટલાક સમય માટે (ઉદાહરણ તરીકે, એક સેકન્ડ) પરમાણુની ગતિ ઘણા જુદા જુદા મૂલ્યો લે છે. . બીજી બાજુ, વિચારણા હેઠળના ગેસના જથ્થાને બનાવેલા અણુઓની વિશાળ સંખ્યામાં કોઈપણ ક્ષણે, ત્યાં ખૂબ જ અલગ વેગવાળા અણુઓ છે. દેખીતી રીતે, ગેસની સ્થિતિને દર્શાવવા માટે, આપણે કેટલીક સરેરાશ ગતિ વિશે વાત કરવી જોઈએ. આપણે ધારી શકીએ કે આ પૂરતા લાંબા ગાળામાં પરમાણુઓમાંથી એકની ઝડપનું સરેરાશ મૂલ્ય છે અથવા તે અમુક સમયે આપેલ વોલ્યુમમાં તમામ ગેસના અણુઓની ગતિનું સરેરાશ મૂલ્ય છે.

પરમાણુઓની હિલચાલની ગતિ નક્કી કરવા માટે વિવિધ માર્ગો છે. સ્ટર્ન પ્રયોગમાં 1920 માં અમલમાં મૂકાયેલ પદ્ધતિ સૌથી સરળ છે.

ચોખા. 390. જ્યારે કાચ A હેઠળની જગ્યા હાઇડ્રોજનથી ભરેલી હોય છે; પછી ફનલના છેડામાંથી પરપોટા બહાર આવે છે, જે છિદ્રાળુ જહાજ B દ્વારા બંધ થાય છે

તેને સમજવા માટે, નીચેની સામ્યતા ધ્યાનમાં લો. ફરતા લક્ષ્ય પર શૂટિંગ કરતી વખતે, તેને હિટ કરવા માટે, તમારે લક્ષ્યની સામે એક બિંદુ પર લક્ષ્ય રાખવું પડશે. જો તમે કોઈ લક્ષ્ય પર લક્ષ્ય રાખશો, તો ગોળીઓ લક્ષ્યની પાછળ અથડાશે. લક્ષ્યથી અસર સ્થળનું આ વિચલન લક્ષ્ય જેટલી ઝડપથી આગળ વધશે અને બુલેટની ઝડપ ઓછી હશે.

ઓટ્ટો સ્ટર્ન (1888-1969)નો પ્રયોગ પ્રાયોગિક પુષ્ટિ અને વાયુના અણુઓના વેગ વિતરણના વિઝ્યુલાઇઝેશન માટે સમર્પિત હતો. આ બીજો સુંદર પ્રયોગ છે જેણે પ્રાયોગિક સેટઅપ પર આ વિતરણનો ગ્રાફ શાબ્દિક રીતે "ડ્રો" કરવાનું શક્ય બનાવ્યું છે. સ્ટર્નના ઇન્સ્ટોલેશનમાં બે ફરતા હોલો સિલિન્ડરોનો સમાવેશ થતો હતો જેમાં એકરૂપ અક્ષો હોય છે (જમણી બાજુની આકૃતિ જુઓ; મોટા સિલિન્ડર સંપૂર્ણપણે દોરેલા નથી). આંતરિક સિલિન્ડરમાં, ચાંદીનો દોરો 1 તેની ધરી સાથે સીધો જ ખેંચાયો હતો, જેના દ્વારા પ્રવાહ પસાર થતો હતો, જે તેને ગરમ કરવા, આંશિક ગલન અને તેની સપાટી પરથી ચાંદીના અણુઓનું અનુગામી બાષ્પીભવન તરફ દોરી જાય છે. પરિણામે, આંતરિક સિલિન્ડર, જે શરૂઆતમાં શૂન્યાવકાશ ધરાવતું હતું, તે ધીમે ધીમે ઓછી સાંદ્રતાના વાયુયુક્ત ચાંદીથી ભરાઈ ગયું. આંતરિક સિલિન્ડરમાં, આકૃતિમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, એક પાતળો ચીરો 2 બનાવવામાં આવ્યો હતો, તેથી મોટાભાગના ચાંદીના અણુ, સિલિન્ડર સુધી પહોંચતા, તેના પર સ્થિર થયા. અણુઓનો એક નાનો ભાગ ગેપમાંથી પસાર થયો અને બાહ્ય સિલિન્ડરમાં પડ્યો, જેમાં શૂન્યાવકાશ જાળવવામાં આવ્યો હતો. અહીં આ અણુઓ લાંબા સમય સુધી અન્ય અણુઓ સાથે અથડાતા નથી અને તેથી તે સતત ગતિએ રેડિયલ દિશામાં આગળ વધે છે, આ ઝડપના વિપરિત પ્રમાણસર સમય પછી બાહ્ય સિલિન્ડર સુધી પહોંચે છે:

આંતરિક અને બાહ્ય સિલિન્ડરોની ત્રિજ્યા ક્યાં છે અને તે કણ વેગનો રેડિયલ ઘટક છે. પરિણામે, સમય જતાં, બાહ્ય સિલિન્ડર 3 પર ચાંદીના કોટિંગનો એક સ્તર દેખાયો. બાકીના સિલિન્ડરોના કિસ્સામાં, આ સ્તર આંતરિક સિલિન્ડરમાં સ્લોટની બરાબર વિરુદ્ધ સ્થિત સ્ટ્રીપનું સ્વરૂપ ધરાવે છે. પરંતુ જો સિલિન્ડરો સમાન કોણીય વેગ સાથે ફરે છે, તો પછી પરમાણુ બાહ્ય સિલિન્ડર સુધી પહોંચે ત્યાં સુધીમાં, બાદમાં પહેલાથી જ અંતર દ્વારા ખસેડવામાં આવ્યું હતું.

સ્લિટની સીધી વિરુદ્ધના બિંદુની સરખામણીમાં (એટલે ​​​​કે, સ્થિર સિલિન્ડરોના કિસ્સામાં કણો જેના પર સ્થિર થાય છે તે બિંદુ).

57. આદર્શ ગેસની સ્થિતિના સમીકરણની વ્યુત્પત્તિ (મેન્ડેલીવ-ક્લેપરન સમીકરણ)

વાયુઓ ઘણીવાર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં પ્રતિક્રિયાકર્તા અને ઉત્પાદનો હોય છે. સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં તેઓ એકબીજા સાથે પ્રતિક્રિયા આપે તે હંમેશા શક્ય નથી. તેથી, તમારે સામાન્ય કરતાં અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં વાયુઓના મોલ્સની સંખ્યા કેવી રીતે નક્કી કરવી તે શીખવાની જરૂર છે.

આ કરવા માટે, રાજ્યના આદર્શ ગેસ સમીકરણનો ઉપયોગ કરો (જેને ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણ પણ કહેવાય છે): PV = nRT

જ્યાં n એ ગેસના મોલ્સની સંખ્યા છે;

પી - ગેસનું દબાણ (ઉદાહરણ તરીકે, એટીએમમાં;

વી - ગેસ વોલ્યુમ (લિટરમાં);

ટી - ગેસનું તાપમાન (કેલ્વિનમાં);

R – ગેસ સ્થિરાંક (0.0821 l atm/mol K).

મને સમીકરણની વ્યુત્પત્તિ મળી, પરંતુ તે ખૂબ જ જટિલ છે. આપણે હજુ જોવાનું છે.

58. આઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા.

ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા એ ગેસની સ્થિતિમાં ફેરફાર છે જેમાં તેનું તાપમાન સ્થિર રહે છે. આવી પ્રક્રિયાનું ઉદાહરણ હવા સાથે કારના ટાયરને ફુલાવવાનું છે. જો કે, આવી પ્રક્રિયાને આઇસોથર્મલ ગણી શકાય જો આપણે પંપમાં પ્રવેશતા પહેલાની હવાની સ્થિતિની ટાયરનું તાપમાન અને આસપાસની હવા સમાન બની ગયા પછી તેની ટાયરમાંની સ્થિતિ સાથે સરખામણી કરીએ. ગેસના મોટા જથ્થાથી ઘેરાયેલા ગેસના નાના જથ્થા સાથે બનતી કોઈપણ ધીમી પ્રક્રિયાઓ, પ્રવાહી અથવા ઘન જેનું સતત તાપમાન હોય છે તેને આઇસોથર્મલ ગણી શકાય.

ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયામાં, આપેલ ગેસના સમૂહ અને તેના વોલ્યુમના દબાણનું ઉત્પાદન એક સ્થિર મૂલ્ય છે. આ કાયદો, જેને બોયલ-મેરિયોટ કાયદો કહેવામાં આવે છે, તેની શોધ અંગ્રેજી વૈજ્ઞાનિક આર. બોયલ અને ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી ઇ. મેરિયોટ દ્વારા કરવામાં આવી હતી અને તે નીચે પ્રમાણે લખાયેલ છે:

ઉદાહરણો શોધો!

59. આઇસોબેરિક પ્રક્રિયા.

આઇસોબેરિક પ્રક્રિયા એ ગેસની સ્થિતિમાં ફેરફાર છે જે સતત દબાણ પર થાય છે.

આઇસોબેરિક પ્રક્રિયામાં, આપેલ ગેસના જથ્થાના જથ્થા અને તેના તાપમાનનો ગુણોત્તર સ્થિર હોય છે. આ નિષ્કર્ષ, જેને ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિક જે. ગે-લુસાકના માનમાં ગે-લુસાકનો કાયદો કહેવામાં આવે છે, તે આ રીતે લખી શકાય છે:

આઇસોબેરિક પ્રક્રિયાનું એક ઉદાહરણ છે જ્યારે કણકને પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં મૂકવામાં આવે છે ત્યારે તેમાં રહેલા નાના હવા અને કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પરપોટાનું વિસ્તરણ છે. પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીની અંદર અને બહાર હવાનું દબાણ સમાન છે, અને અંદરનું તાપમાન બહાર કરતાં લગભગ 50% વધારે છે. ગે-લુસાકના કાયદા અનુસાર, કણકમાં ગેસના પરપોટાનું પ્રમાણ પણ 50% વધે છે, જે કેકને હવાદાર બનાવે છે.

60. આઇસોકોરિક પ્રક્રિયા.

એક પ્રક્રિયા જેમાં ગેસની સ્થિતિ બદલાય છે, પરંતુ તેનું પ્રમાણ યથાવત રહે છે, તેને આઇસોકોરિક કહેવામાં આવે છે. મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણ પરથી તે અનુસરે છે કે સતત વોલ્યુમ ધરાવતા ગેસ માટે, તેના દબાણ અને તાપમાનનો ગુણોત્તર પણ સ્થિર હોવો જોઈએ:

ઉદાહરણો શોધો!

61. બાષ્પીભવન અને ઘનીકરણ.

બાષ્પ એ પરમાણુઓમાંથી બનેલો ગેસ છે જે પ્રવાહીથી બચવા માટે પૂરતી ગતિ ઊર્જા ધરાવે છે.

આપણે એ હકીકતથી ટેવાયેલા છીએ કે પાણી અને તેની વરાળ એકબીજામાં પરિવર્તિત થઈ શકે છે. વરસાદ પછી ડામર પરના ખાબોચિયા સુકાઈ જાય છે અને હવામાં પાણીની વરાળ ઘણીવાર સવારે ધુમ્મસના નાના ટીપામાં ફેરવાઈ જાય છે. બધા પ્રવાહીમાં વરાળમાં ફેરવવાની ક્ષમતા હોય છે - વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં જવા માટે. પ્રવાહીને વરાળમાં બદલવાની પ્રક્રિયાને બાષ્પીભવન કહેવામાં આવે છે. તેના વરાળમાંથી પ્રવાહીની રચનાને ઘનીકરણ કહેવામાં આવે છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત નીચે પ્રમાણે બાષ્પીભવન પ્રક્રિયાને સમજાવે છે. તે જાણીતું છે (જુઓ §21) કે એક આકર્ષક બળ પ્રવાહી અણુઓ વચ્ચે કાર્ય કરે છે, તેમને એકબીજાથી દૂર જતા અટકાવે છે, અને પ્રવાહી અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા તેમની વચ્ચેના સંલગ્નતા દળોને દૂર કરવા માટે પૂરતી નથી. જો કે, સમયની કોઈપણ ક્ષણે, પ્રવાહીના વિવિધ અણુઓમાં જુદી જુદી ગતિ ઊર્જા હોય છે, અને કેટલાક અણુઓની ઊર્જા તેના સરેરાશ મૂલ્ય કરતાં અનેકગણી વધારે હોઈ શકે છે. આ ઉચ્ચ-ઊર્જા પરમાણુઓની ગતિમાં નોંધપાત્ર રીતે વધુ ઝડપ હોય છે અને તેથી તે પડોશી અણુઓના આકર્ષક દળોને દૂર કરી શકે છે અને પ્રવાહીમાંથી ઉડી શકે છે, આમ તેની સપાટી ઉપર વરાળ બનાવે છે (ફિગ. 26a જુઓ).

પરમાણુઓ કે જે વરાળ બનાવે છે જે પ્રવાહીને છોડી દે છે તે અવ્યવસ્થિત રીતે આગળ વધે છે, જે રીતે થર્મલ ગતિ દરમિયાન ગેસના અણુઓ કરે છે તે જ રીતે એકબીજા સાથે અથડાય છે. તે જ સમયે, કેટલાક વરાળના અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ તેમને પ્રવાહીની સપાટીથી એટલી દૂર લઈ જઈ શકે છે કે તેઓ ત્યાં પાછા ફરતા નથી. અલબત્ત, પવન પણ આમાં ફાળો આપે છે. તેનાથી વિપરિત, અન્ય અણુઓની રેન્ડમ હિલચાલ તેમને પ્રવાહીમાં પાછી લઈ જઈ શકે છે, જે બાષ્પ ઘનીકરણની પ્રક્રિયાને સમજાવે છે.

માત્ર ગતિ ઊર્જાવાળા અણુઓ જ પ્રવાહીમાંથી બહાર નીકળી શકે છે, જેનો અર્થ એ થાય છે કે બાષ્પીભવન દરમિયાન બાકીના પ્રવાહી પરમાણુઓની સરેરાશ ઊર્જા ઘટે છે. અને વાયુની જેમ પ્રવાહીના અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા (જુઓ 23.6) તાપમાનના પ્રમાણમાં હોવાથી, બાષ્પીભવન દરમિયાન પ્રવાહીનું તાપમાન ઘટે છે. તેથી જ આપણે પાણી છોડતાની સાથે જ ઠંડુ થઈ જઈએ છીએ, જે પ્રવાહીની પાતળી ફિલ્મથી ઢંકાયેલું છે, જે તરત જ બાષ્પીભવન અને ઠંડુ થવાનું શરૂ કરે છે.

62. સંતૃપ્ત વરાળ. સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ.

જો પ્રવાહીના ચોક્કસ જથ્થા સાથેનું જહાજ ઢાંકણ વડે બંધ કરવામાં આવે તો શું થાય છે (ફિગ. 26b)? દર સેકન્ડે, સૌથી ઝડપી અણુઓ પ્રવાહીની સપાટીને છોડવાનું ચાલુ રાખશે, તેનો સમૂહ ઘટશે, અને વરાળના પરમાણુઓની સાંદ્રતા વધશે. તે જ સમયે, તેના કેટલાક અણુઓ વરાળમાંથી પ્રવાહીમાં પાછા આવશે, અને વરાળની સાંદ્રતા જેટલી વધુ હશે, આ ઘનીકરણ પ્રક્રિયા વધુ તીવ્ર હશે. છેવટે, પ્રવાહીની ઉપર વરાળની સાંદ્રતા એટલી ઊંચી થઈ જશે કે એકમ સમય દીઠ પ્રવાહીમાં પાછા ફરતા પરમાણુઓની સંખ્યા તેને છોડતા પરમાણુઓની સંખ્યા જેટલી થઈ જશે. આ સ્થિતિને ગતિશીલ સંતુલન કહેવામાં આવે છે, અને અનુરૂપ વરાળને સંતૃપ્ત વરાળ કહેવામાં આવે છે. પ્રવાહીની ઉપર વરાળના પરમાણુઓની સાંદ્રતા સંતૃપ્ત વરાળમાં તેમની સાંદ્રતા કરતા વધારે હોઈ શકતી નથી. જો વરાળના અણુઓની સાંદ્રતા સંતૃપ્ત વરાળ કરતા ઓછી હોય, તો આવા વરાળને અસંતૃપ્ત કહેવામાં આવે છે.

ગતિશીલ વરાળના પરમાણુઓ દબાણ બનાવે છે, જેની તીવ્રતા, ગેસની જેમ, આ અણુઓની સાંદ્રતા અને તાપમાનના ઉત્પાદનના પ્રમાણસર છે. તેથી, આપેલ તાપમાને, વરાળની સાંદ્રતા જેટલી વધારે છે, તેટલું વધારે દબાણ તે લાવે છે. સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ પ્રવાહીના પ્રકાર અને તાપમાન પર આધારિત છે. પ્રવાહીના પરમાણુઓને એકબીજાથી દૂર કરવા જેટલું મુશ્કેલ છે, તેનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ ઓછું હશે. આમ, 20 o C ના તાપમાને પાણીનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ લગભગ 2 kPa છે, અને 20 o C પર પારાના સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ માત્ર 0.2 Pa છે.

મનુષ્યો, પ્રાણીઓ અને છોડનું જીવન વાતાવરણની જળ વરાળ (ભેજ) ની સાંદ્રતા પર આધારિત છે, જે વર્ષના સ્થળ અને સમયના આધારે વ્યાપકપણે બદલાય છે. સામાન્ય રીતે, આપણી આસપાસની પાણીની વરાળ અસંતૃપ્ત હોય છે. સાપેક્ષ ભેજ એ સમાન તાપમાને પાણીની વરાળના દબાણ અને સંતૃપ્ત વરાળના દબાણનો ગુણોત્તર છે, જે ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. હવાના ભેજને માપવા માટેનું એક સાધન એ સાયક્રોમીટર છે, જેમાં બે સરખા થર્મોમીટર્સ હોય છે, જેમાંથી એક ભીના કપડામાં લપેટાયેલું હોય છે.

63. તાપમાન પર સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની અવલંબન.

વરાળ એ પ્રવાહીના બાષ્પીભવન પરમાણુઓ દ્વારા રચાયેલ ગેસ છે, અને તેથી સમીકરણ (23.7) તેના માટે માન્ય છે, બાષ્પ દબાણ, p, તેમાં પરમાણુઓની સાંદ્રતા, n અને સંપૂર્ણ તાપમાન, T:

(27.1) થી તે અનુસરે છે કે સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ વધતા તાપમાન સાથે રેખીય રીતે વધવું જોઈએ, જેમ કે આઇસોકોરિક પ્રક્રિયાઓમાં આદર્શ વાયુઓ માટે કેસ છે (જુઓ §25). જો કે, માપ દર્શાવે છે તેમ, આદર્શ ગેસના દબાણ કરતાં સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ તાપમાન સાથે ખૂબ ઝડપથી વધે છે (જુઓ. ફિગ. 27a). આ એ હકીકતને કારણે થાય છે કે વધતા તાપમાન સાથે, અને તેથી સરેરાશ ગતિ ઊર્જા, વધુ અને વધુ પ્રવાહી અણુઓ તેને છોડી દે છે, તેની ઉપર વરાળની સાંદ્રતામાં વધારો કરે છે. અને કારણ કે (27.1) મુજબ દબાણ n ના પ્રમાણસર છે, તો વરાળની સાંદ્રતામાં આ વધારો આદર્શ ગેસની તુલનામાં તાપમાન સાથે સંતૃપ્ત વરાળના દબાણમાં ઝડપી વધારો સમજાવે છે. તાપમાન સાથે સંતૃપ્ત વરાળના દબાણમાં વધારો એ જાણીતી હકીકત સમજાવે છે કે જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે પ્રવાહી ઝડપથી બાષ્પીભવન થાય છે. નોંધ કરો કે જલદી તાપમાનમાં વધારો પ્રવાહીના સંપૂર્ણ બાષ્પીભવન તરફ દોરી જાય છે, વરાળ અસંતૃપ્ત થઈ જશે.

જ્યારે દરેક પરપોટામાંનું પ્રવાહી ગરમ થાય છે, ત્યારે બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે અને સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ વધે છે. પરપોટા વિસ્તરે છે અને, આર્કિમિડીઝના ઉત્સાહી બળના પ્રભાવ હેઠળ, તળિયેથી તૂટી જાય છે, ઉપર તરે છે અને સપાટી પર ફૂટે છે. આ કિસ્સામાં, પરપોટા ભરેલી વરાળ વાતાવરણમાં વહી જાય છે.

વાતાવરણીય દબાણ જેટલું ઓછું હશે, તેટલું ઓછું તાપમાન આ પ્રવાહી ઉકળે છે (ફિગ 27c જુઓ). તેથી, માઉન્ટ એલ્બ્રસની ટોચ પર, જ્યાં હવાનું દબાણ સામાન્ય કરતાં અડધું છે, સામાન્ય પાણી 100 o C પર નહીં, પરંતુ 82 o C પર ઉકળે છે. તેનાથી વિપરીત, જો પ્રવાહીના ઉત્કલન બિંદુને વધારવું જરૂરી હોય તો , પછી તે વધેલા દબાણ પર ગરમ થાય છે. આ, ઉદાહરણ તરીકે, પ્રેશર કૂકરના સંચાલન માટેનો આધાર છે, જ્યાં પાણી ધરાવતા ખોરાકને ઉકાળ્યા વિના 100 o C કરતા વધુ તાપમાને રાંધવામાં આવે છે.

64. ઉકળતા.

ઉકાળવું એ એક તીવ્ર બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા છે જે પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં અને તેની સપાટી પર થાય છે. જ્યારે તેનું સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ પ્રવાહીની અંદરના દબાણની નજીક આવે છે ત્યારે પ્રવાહી ઉકળવાનું શરૂ કરે છે.

ઉકળતા એ મોટી સંખ્યામાં વરાળના પરપોટાની રચના છે જે પ્રવાહીની સપાટી પર તરે છે અને જ્યારે તેને ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે તે ફૂટે છે. વાસ્તવમાં, આ પરપોટા હંમેશા પ્રવાહીમાં હાજર હોય છે, પરંતુ તેમનું કદ વધે છે અને જ્યારે ઉકળતા હોય ત્યારે જ તે ધ્યાનપાત્ર બને છે. પ્રવાહીમાં હંમેશા સૂક્ષ્મ પરપોટા હોવાનું એક કારણ નીચે મુજબ છે. પ્રવાહી, જ્યારે તેને વાસણમાં રેડવામાં આવે છે, ત્યારે તે ત્યાંથી હવાને વિસ્થાપિત કરે છે, પરંતુ તે સંપૂર્ણપણે આ કરી શકતું નથી, અને તેના નાના પરપોટા માઇક્રોક્રેક્સમાં રહે છે અને જહાજની આંતરિક સપાટીમાં અનિયમિતતા ધરાવે છે. વધુમાં, પ્રવાહીમાં સામાન્ય રીતે વરાળના સૂક્ષ્મ પરપોટા હોય છે અને ધૂળના નાના કણોમાં અટવાઈ ગયેલી હવા હોય છે.

જ્યારે દરેક પરપોટામાંનું પ્રવાહી ગરમ થાય છે, ત્યારે બાષ્પીભવન પ્રક્રિયા ઝડપી બને છે અને સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ વધે છે. પરપોટા વિસ્તરે છે અને, આર્કિમિડીઝના ઉત્સાહી બળના પ્રભાવ હેઠળ, તળિયેથી તૂટી જાય છે, ઉપર તરે છે અને સપાટી પર ફૂટે છે. આ કિસ્સામાં, પરપોટા ભરેલી વરાળ વાતાવરણમાં વહી જાય છે. તેથી, ઉકળતાને બાષ્પીભવન કહેવામાં આવે છે, જે પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં થાય છે. ઉકળતા તાપમાને શરૂ થાય છે જ્યારે ગેસ પરપોટા વિસ્તરણ કરવા સક્ષમ હોય છે, અને જો સંતૃપ્ત વરાળનું દબાણ વાતાવરણીય દબાણ કરતાં વધી જાય તો આવું થાય છે. આમ, ઉત્કલન બિંદુ એ તાપમાન છે કે જેના પર આપેલ પ્રવાહીનું સંતૃપ્ત વરાળ દબાણ વાતાવરણીય દબાણ જેટલું હોય છે. જ્યારે પ્રવાહી ઉકળે છે, તેનું તાપમાન સ્થિર રહે છે.

આર્કિમીડિયન ઉછાળા બળની ભાગીદારી વિના ઉકળવાની પ્રક્રિયા અશક્ય છે. તેથી, વજનહીનતાની સ્થિતિમાં અવકાશ મથકો પર કોઈ ઉકાળો નથી, અને પાણીને ગરમ કરવાથી માત્ર વરાળના પરપોટાના કદમાં વધારો થાય છે અને પાણી સાથેના જહાજની અંદર એક મોટા વરાળના પરપોટામાં તેમનું સંયોજન થાય છે.

65. જટિલ તાપમાન.

નિર્ણાયક તાપમાન જેવી વસ્તુ પણ છે; જો ગેસ નિર્ણાયક તાપમાન કરતા વધુ તાપમાને હોય (દરેક ગેસ માટે વ્યક્તિગત, ઉદાહરણ તરીકે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ આશરે 304 K), તો પછી તે પ્રવાહીમાં ફેરવી શકાતું નથી, પછી ભલે તે ગમે તે હોય. તેના પર દબાણ આવે છે. આ ઘટના એ હકીકતને કારણે થાય છે કે નિર્ણાયક તાપમાને પ્રવાહીની સપાટીના તણાવ દળો શૂન્ય છે.

કોષ્ટક 23. કેટલાક પદાર્થોનું જટિલ તાપમાન અને નિર્ણાયક દબાણ

નિર્ણાયક તાપમાનનું અસ્તિત્વ શું સૂચવે છે? તેનાથી પણ ઊંચા તાપમાને શું થાય છે?

અનુભવ દર્શાવે છે કે નિર્ણાયક કરતાં વધુ તાપમાને, પદાર્થ માત્ર વાયુયુક્ત સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે.

નિર્ણાયક તાપમાનનું અસ્તિત્વ સૌ પ્રથમ 1860 માં દિમિત્રી ઇવાનોવિચ મેન્ડેલીવ દ્વારા દર્શાવવામાં આવ્યું હતું.

નિર્ણાયક તાપમાનની શોધ પછી, તે સ્પષ્ટ થઈ ગયું કે શા માટે ઓક્સિજન અથવા હાઇડ્રોજન જેવા વાયુઓ લાંબા સમય સુધી પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત થઈ શકતા નથી. તેમનું નિર્ણાયક તાપમાન ખૂબ ઓછું છે (કોષ્ટક 23). આ વાયુઓને પ્રવાહીમાં ફેરવવા માટે, તેમને નિર્ણાયક તાપમાનથી નીચે ઠંડું કરવું આવશ્યક છે. આ વિના, તેમને લિક્વિફાઇ કરવાના તમામ પ્રયાસો નિષ્ફળતા માટે વિનાશકારી છે.

66. આંશિક દબાણ. સંબંધિત ભેજનું પ્રમાણ. 67. સાપેક્ષ હવા ભેજ માપવા માટેનાં સાધનો.

મનુષ્યો, પ્રાણીઓ અને છોડનું જીવન વાતાવરણની જળ વરાળ (ભેજ) ની સાંદ્રતા પર આધારિત છે, જે વર્ષના સ્થળ અને સમયના આધારે વ્યાપકપણે બદલાય છે. સામાન્ય રીતે, આપણી આસપાસની પાણીની વરાળ અસંતૃપ્ત હોય છે. સાપેક્ષ ભેજ એ સમાન તાપમાને પાણીની વરાળના દબાણ અને સંતૃપ્ત વરાળના દબાણનો ગુણોત્તર છે, જે ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. હવાના ભેજને માપવા માટેનું એક સાધન સાયક્રોમીટર છે, જેમાં બે સરખા થર્મોમીટરનો સમાવેશ થાય છે, જેમાંથી એક ભીના કપડામાં લપેટાયેલું હોય છે. જ્યારે હવામાં ભેજ 100% કરતા ઓછો હોય, ત્યારે કપડામાંથી પાણી બાષ્પીભવન થાય છે, અને થર્મોમીટર B. ઠંડુ, A કરતા નીચું તાપમાન દર્શાવે છે. અને હવામાં ભેજ જેટલો ઓછો હોય તેટલો મોટો તફાવત, Dt, થર્મોમીટર A અને B ના રીડિંગ વચ્ચે. ખાસ સાયક્રોમેટ્રિક ટેબલનો ઉપયોગ કરીને, આ તાપમાનના તફાવત પરથી હવામાં ભેજ નક્કી કરી શકાય છે.

આંશિક દબાણ એ ગેસ મિશ્રણમાં સમાવિષ્ટ ચોક્કસ ગેસનું દબાણ છે, જે આ ગેસ તેને ધરાવતા કન્ટેનરની દિવાલો પર લાગુ કરશે જો તે એકલા મિશ્રણના તાપમાને મિશ્રણના સમગ્ર જથ્થાને કબજે કરે.

આંશિક દબાણ સીધું માપવામાં આવતું નથી, પરંતુ મિશ્રણના કુલ દબાણ અને રચનાના આધારે અંદાજવામાં આવે છે.

પાણી અથવા શરીરના પેશીઓમાં ઓગળેલા વાયુઓ પણ દબાણ લાવે છે કારણ કે ઓગળેલા ગેસના અણુઓ રેન્ડમ ગતિમાં હોય છે અને ગતિ ઊર્જા ધરાવે છે. જો પ્રવાહીમાં ઓગળેલા ગેસ કોષ પટલ જેવી સપાટીને અથડાવે છે, તો તે ગેસ મિશ્રણમાં ગેસની જેમ આંશિક દબાણ લાવે છે.

દબાણનું દબાણ સીધું માપી શકાતું નથી; તે મિશ્રણના કુલ દબાણ અને રચનાના આધારે ગણવામાં આવે છે.

પ્રવાહીમાં ઓગળેલા ગેસના આંશિક દબાણની તીવ્રતા નક્કી કરતા પરિબળો. સોલ્યુશનમાં ગેસનું આંશિક દબાણ માત્ર તેની સાંદ્રતા દ્વારા જ નહીં, પણ તેના દ્રાવ્યતા ગુણાંક દ્વારા પણ નક્કી કરવામાં આવે છે, એટલે કે. કેટલાક પ્રકારના પરમાણુઓ, જેમ કે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, ભૌતિક અથવા રાસાયણિક રીતે પાણીના અણુઓ સાથે જોડાયેલા હોય છે, જ્યારે અન્યને ભગાડવામાં આવે છે. આ સંબંધને હેન્રીનો કાયદો કહેવામાં આવે છે અને તે નીચેના સૂત્ર દ્વારા વ્યક્ત થાય છે: આંશિક દબાણ = ઓગળેલા ગેસની સાંદ્રતા / દ્રાવ્યતા ગુણાંક.

68. સપાટી તણાવ.

પ્રવાહીની સૌથી રસપ્રદ સુવિધા એ મુક્ત સપાટીની હાજરી છે. પ્રવાહી, વાયુઓથી વિપરીત, કન્ટેનરના સમગ્ર વોલ્યુમને ભરતું નથી જેમાં તે રેડવામાં આવે છે. પ્રવાહી અને ગેસ (અથવા વરાળ) વચ્ચે એક ઇન્ટરફેસ રચાય છે, જે બાકીના પ્રવાહીની તુલનામાં વિશેષ સ્થિતિમાં હોય છે. પ્રવાહીના બાઉન્ડ્રી લેયરમાં પરમાણુઓ, તેની ઊંડાઈમાં રહેલા પરમાણુઓથી વિપરીત, બધી બાજુઓ પર સમાન પ્રવાહીના અન્ય અણુઓથી ઘેરાયેલા નથી. પડોશી પરમાણુઓમાંથી પ્રવાહીની અંદરના એક પરમાણુ પર કાર્ય કરતી આંતર-પરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો, સરેરાશ, પરસ્પર વળતર આપે છે. બાઉન્ડ્રી લેયરમાં કોઈપણ પરમાણુ પ્રવાહીની અંદર સ્થિત પરમાણુઓ દ્વારા આકર્ષાય છે (ગેસ (અથવા વરાળ) પરમાણુઓમાંથી આપેલ પ્રવાહી પરમાણુ પર કાર્ય કરતી દળોની અવગણના કરી શકાય છે). પરિણામે, ચોક્કસ પરિણામી બળ દેખાય છે, જે પ્રવાહીમાં ઊંડે સુધી નિર્દેશિત થાય છે. સપાટીના પરમાણુઓ આંતરપરમાણુ આકર્ષણના દળો દ્વારા પ્રવાહીમાં ખેંચાય છે. પરંતુ બાઉન્ડ્રી લેયરના પરમાણુઓ સહિત તમામ પરમાણુઓ સંતુલનની સ્થિતિમાં હોવા જોઈએ. આ સંતુલન સપાટીના સ્તરના અણુઓ અને પ્રવાહીની અંદરના તેમના નજીકના પડોશીઓ વચ્ચેનું અંતર સહેજ ઘટાડીને પ્રાપ્ત થાય છે. ફિગમાંથી જોઈ શકાય છે. 3.1.2, જ્યારે પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર ઘટે છે, ત્યારે પ્રતિકૂળ દળો ઊભી થાય છે. જો પ્રવાહીની અંદરના પરમાણુઓ વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર r0 જેટલું હોય, તો સપાટીના સ્તરના પરમાણુઓ કંઈક વધુ ગીચતાથી ભરેલા હોય છે, અને તેથી તેમની પાસે આંતરિક અણુઓની તુલનામાં સંભવિત ઊર્જાનો વધારાનો પુરવઠો હોય છે (જુઓ. ફિગ. 3.1.2) . તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે અત્યંત ઓછી સંકુચિતતાને લીધે, વધુ ગીચતાથી ભરેલા સપાટીના સ્તરની હાજરી પ્રવાહીના જથ્થામાં કોઈ નોંધપાત્ર ફેરફાર તરફ દોરી જતી નથી. જો પરમાણુ સપાટી પરથી પ્રવાહીમાં જાય છે, તો આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો હકારાત્મક કાર્ય કરશે. તેનાથી વિપરિત, પ્રવાહીની ઊંડાઈથી સપાટી પર ચોક્કસ સંખ્યામાં પરમાણુઓ ખેંચવા માટે (એટલે ​​​​કે, પ્રવાહીની સપાટીના ક્ષેત્રફળમાં વધારો), બાહ્ય દળોએ હકારાત્મક કાર્ય ΔAext કરવું જોઈએ, જે ΔS ના ફેરફારના પ્રમાણસર છે. સપાટી વિસ્તાર: ΔAext = σΔS.

ગુણાંક σ ને સપાટીના તાણ ગુણાંક (σ > 0) કહેવામાં આવે છે. આમ, સપાટીના તાણનો ગુણાંક એક એકમ દ્વારા સતત તાપમાને પ્રવાહીના સપાટીના વિસ્તારને વધારવા માટે જરૂરી કાર્ય સમાન છે.

SI માં, સપાટીના તાણનો ગુણાંક પ્રતિ ચોરસ મીટર (J/m2) અથવા ન્યૂટન પ્રતિ મીટરમાં (1 N/m = 1 J/m2) માં માપવામાં આવે છે.

તે મિકેનિક્સ પરથી જાણીતું છે કે સિસ્ટમની સંતુલન સ્થિતિ તેની સંભવિત ઊર્જાના લઘુત્તમ મૂલ્યને અનુરૂપ છે. તે અનુસરે છે કે પ્રવાહીની મુક્ત સપાટી તેના વિસ્તારને ઘટાડવાનું વલણ ધરાવે છે. આ કારણોસર, પ્રવાહીનું મુક્ત ટીપું ગોળાકાર આકાર લે છે. પ્રવાહી એવી રીતે વર્તે છે કે જાણે તેની સપાટી પર સ્પર્શક રીતે કામ કરતી દળો આ સપાટીને સંકોચાઈ રહી હોય (ખેંચી રહી હોય). આ દળોને સરફેસ ટેન્શન ફોર્સ કહેવામાં આવે છે.

સપાટીના તણાવ દળોની હાજરી પ્રવાહીની સપાટીને સ્થિતિસ્થાપક ખેંચાયેલી ફિલ્મ જેવી બનાવે છે, માત્ર એટલો જ તફાવત છે કે ફિલ્મમાં સ્થિતિસ્થાપક દળો તેના સપાટીના ક્ષેત્રફળ (એટલે ​​​​કે, ફિલ્મ કેવી રીતે વિકૃત થાય છે તેના પર) અને સપાટીના તણાવ પર આધાર રાખે છે. દળો સપાટી વિસ્તારના પ્રવાહી પર આધાર રાખતા નથી.

કેટલાક પ્રવાહી, જેમ કે સાબુવાળા પાણીમાં પાતળી ફિલ્મો બનાવવાની ક્ષમતા હોય છે. જાણીતા સાબુના પરપોટામાં નિયમિત ગોળાકાર આકાર હોય છે - આ સપાટીના તણાવ દળોની અસર પણ દર્શાવે છે. જો તમે વાયર ફ્રેમને નીચે કરો છો, જેની એક બાજુ જંગમ છે, સાબુના દ્રાવણમાં, તો પછી સમગ્ર ફ્રેમ પ્રવાહીની ફિલ્મથી આવરી લેવામાં આવશે.

69. ભીનાશ.

દરેક વ્યક્તિ જાણે છે કે જો તમે સપાટ સપાટી પર પ્રવાહીનું એક ટીપું મૂકો છો, તો તે કાં તો તેના પર ફેલાઈ જશે અથવા ગોળાકાર આકાર લેશે. તદુપરાંત, પડેલા ડ્રોપનું કદ અને બહિર્મુખતા (કહેવાતા સંપર્ક કોણનું મૂલ્ય) તે આપેલ સપાટીને કેટલી સારી રીતે ભીની કરે છે તેના દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ભીનાશની ઘટના નીચે પ્રમાણે સમજાવી શકાય છે. જો પ્રવાહીના પરમાણુઓ ઘન ના પરમાણુઓ કરતાં એકબીજા તરફ વધુ આકર્ષાય છે, તો પ્રવાહી એક ટીપું બનાવે છે.

એક્યુટ કોન્ટેક્ટ એન્ગલ ભીની કરી શકાય તેવી (લ્યોફિલિક) સપાટી પર જોવા મળે છે, જ્યારે ઓબ્ટ્યુસ કોન્ટેક્ટ એન્ગલ બિન-ભીની ન શકાય તેવી (લ્યોફોબિક) સપાટી પર થાય છે.

આ રીતે પારો કાચ પર, પેરાફિન પર પાણી અથવા "ચીકણું" સપાટી પર વર્તે છે. જો, તેનાથી વિપરિત, પ્રવાહીના પરમાણુઓ ઘન પરમાણુઓ કરતા ઓછા મજબૂત રીતે એકબીજા તરફ આકર્ષાય છે, તો પ્રવાહી સપાટી પર "દબવામાં" આવે છે અને તેના પર ફેલાય છે. આ ઝીંક પ્લેટ પર પારાના ટીપા સાથે અથવા સ્વચ્છ કાચ પર પાણીના ટીપા સાથે થાય છે. પ્રથમ કિસ્સામાં, તેઓ કહે છે કે પ્રવાહી સપાટીને ભીની કરતું નથી (સંપર્ક કોણ 90° કરતા વધારે છે), અને બીજા કિસ્સામાં, તે તેને ભીનું કરે છે (સંપર્ક કોણ 90° કરતા ઓછું છે).

તે પાણી-જીવડાં લુબ્રિકન્ટ છે જે ઘણા પ્રાણીઓને વધુ પડતી ભીનાશથી બચવામાં મદદ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, દરિયાઈ પ્રાણીઓ અને પક્ષીઓના અભ્યાસ - ફર સીલ, સીલ, પેંગ્વીન, લૂન્સ - દર્શાવે છે કે તેમના નીચા વાળ અને પીંછા હાઇડ્રોફોબિક ગુણધર્મો ધરાવે છે, જ્યારે પ્રાણીઓના રક્ષક વાળ અને પક્ષીઓના સમોચ્ચ પીછાઓનો ઉપરનો ભાગ સારી રીતે ભીના હોય છે. પાણી દ્વારા. પરિણામે, પ્રાણીના શરીર અને પાણી વચ્ચે હવાનું સ્તર બનાવવામાં આવે છે, જે થર્મોરેગ્યુલેશન અને થર્મલ ઇન્સ્યુલેશનમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે.

પરંતુ લુબ્રિકેશન એ બધું નથી. ભીનાશની ઘટનામાં સપાટીની રચના પણ નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવે છે. ખરબચડી, ઉબડખાબડ અથવા છિદ્રાળુ ભૂપ્રદેશ ભીનાશને સુધારી શકે છે. ચાલો યાદ કરીએ, ઉદાહરણ તરીકે, સ્પોન્જ અને ટેરી ટુવાલ, જે પાણીને સંપૂર્ણ રીતે શોષી લે છે. પરંતુ જો સપાટી શરૂઆતમાં પાણીથી "ડરતી" હોય, તો પછી વિકસિત રાહત પરિસ્થિતિને વધુ તીવ્ર બનાવશે: પાણીના ટીપાં કિનારી પર એકઠા થશે અને નીચે વળશે.

70. કેશિલરી અસાધારણ ઘટના.

કેશિલરી અસાધારણ ઘટના એ નાના-વ્યાસની નળીઓ - રુધિરકેશિકાઓમાં પ્રવાહીનો વધારો અથવા ઘટાડો છે. ભીનું પ્રવાહી રુધિરકેશિકાઓ દ્વારા વધે છે, ભીનાશ વગરના પ્રવાહી નીચે ઉતરે છે.

ફિગ માં. આકૃતિ 3.5.6 ચોક્કસ ત્રિજ્યા r ની કેશિલરી ટ્યુબ બતાવે છે, જે તેના નીચલા છેડે ઘનતા ρ ના ભીના પ્રવાહીમાં નીચી છે. કેશિલરીનો ઉપરનો છેડો ખુલ્લો છે. રુધિરકેશિકામાં પ્રવાહીનો ઉદય ત્યાં સુધી ચાલુ રહે છે જ્યાં સુધી રુધિરકેશિકામાં પ્રવાહીના સ્તંભ પર કાર્ય કરતું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ રુધિરકેશિકાની સપાટી સાથે પ્રવાહીના સંપર્કની સીમા સાથે કાર્ય કરતા પરિણામી Fн સપાટીના તણાવ દળોની તીવ્રતામાં સમાન ન થાય: Fт = Fн, જ્યાં Fт = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.

આ સૂચવે છે:

આકૃતિ 3.5.6.

રુધિરકેશિકાઓમાં ભીનાશ પડતા પ્રવાહીનો વધારો.

સંપૂર્ણ ભીનાશ સાથે θ = 0, cos θ = 1. આ કિસ્સામાં

સંપૂર્ણ બિન-ભીનાશ સાથે θ = 180°, cos θ = –1 અને તેથી, h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

પાણી સ્વચ્છ કાચની સપાટીને લગભગ સંપૂર્ણપણે ભીની કરે છે. તેનાથી વિપરીત, પારો કાચની સપાટીને સંપૂર્ણપણે ભીની કરતું નથી. તેથી, કાચની રુધિરકેશિકામાં પારોનું સ્તર જહાજમાંના સ્તરથી નીચે જાય છે.

71. સ્ફટિકીય સંસ્થાઓ અને તેમના ગુણધર્મો.

પ્રવાહીથી વિપરીત, ઘન માત્ર તેના જથ્થાને જ નહીં, પણ તેના આકારને પણ જાળવી રાખે છે અને તેમાં નોંધપાત્ર તાકાત હોય છે.

ઘન પદાર્થોની વિવિધતાને બે જૂથોમાં વિભાજિત કરી શકાય છે જે તેમના ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે: સ્ફટિકીય અને આકારહીન.

સ્ફટિકીય શરીરના મૂળભૂત ગુણધર્મો

1. સ્ફટિકીય સંસ્થાઓમાં ચોક્કસ ગલન તાપમાન tmelt હોય છે, જે સતત દબાણમાં ગલન પ્રક્રિયા દરમિયાન બદલાતું નથી (ફિગ. 1, વળાંક 1).

2. સ્ફટિકીય સંસ્થાઓ અવકાશી સ્ફટિક જાળીની હાજરી દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જે પરમાણુઓ, અણુઓ અથવા આયનોની ક્રમબદ્ધ ગોઠવણી છે, જે શરીરના સમગ્ર જથ્થામાં પુનરાવર્તિત થાય છે (લાંબા અંતરના ક્રમમાં). કોઈપણ સ્ફટિક જાળી તેની રચનાના આવા તત્વના અસ્તિત્વ દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે, જેનું અવકાશમાં પુનરાવર્તિત પુનરાવર્તન સમગ્ર સ્ફટિક ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આ એક સિંગલ ક્રિસ્ટલ છે. પોલીક્રિસ્ટલમાં એકસાથે જોડાયેલા ઘણા નાના સિંગલ સ્ફટિકોનો સમાવેશ થાય છે, જે અવકાશમાં અવ્યવસ્થિત રીતે લક્ષી હોય છે.