तरल पदार्थ (भौतिकी): परिभाषा, गुण और उदाहरण

द्रव पदार्थ की चार अवस्थाओं में से एक है, अन्य ठोस, गैस और प्लाज्मा हैं। तरल पदार्थ से जुड़े भौतिकी का अध्ययन आश्चर्यजनक रूप से बड़ा क्षेत्र है। लेकिन जब आप इस बात पर विचार करते हैं कि आपका कितना जीवन पाइपों से बहने वाले पानी पर निर्भर करता है, या नावें समुद्र में तैरने में सक्षम हैं, या आपका पैनकेक सिरप अपने कंटेनर से ठीक से बहने में सक्षम है, यह देखना आसान है कि तरल पदार्थ का अध्ययन और समझ क्यों है महत्वपूर्ण।

पदार्थ की चार मुख्य अवस्थाएँ होती हैं: ठोस अवस्था, तरल अवस्था, गैस अवस्था और प्लाज्मा। दबाव और तापमान की स्थितियों के आधार पर पदार्थ एक अवस्था से दूसरी अवस्था में बदल सकता है।

में ठोस, सामग्री के अणु कसकर बंधे होते हैं, और सामग्री अपना आकार धारण करती है। में तरल, अणु कम कसकर बंधे होते हैं और एक दूसरे से आगे बढ़ने या बहने में सक्षम होते हैं। में गैस, अणु एक दूसरे से अलग हो जाते हैं। एक गैस हमेशा उस कंटेनर को भरती है जिसमें वह होता है और आसानी से विस्तार और अनुबंध कर सकता है, जबकि तरल पदार्थ और ठोस (या कम से कम एक ही हद तक नहीं।) प्लाज्मा पदार्थ की एक अवस्था है जो तब होती है जब गैस को इस हद तक गर्म किया जाता है कि वह आयनित हो जाती है।

जब कोई गैस संघनित होती है, और अणु एक-दूसरे को प्रभावित करने और पालन करने के लिए पर्याप्त रूप से पास हो जाते हैं, तो यह एक तरल रूप में बदल जाता है। इसके लिए आमतौर पर शीतलन की आवश्यकता होती है, जो सिस्टम से ऊर्जा को हटा देता है।

जब ठोस रूप में कोई चीज पिघलती है, तो वह तरल हो जाती है। इसके लिए आमतौर पर हीटिंग की आवश्यकता होती है जो सिस्टम में ऊर्जा जोड़ता है। जैसे-जैसे सामग्री का तापमान बढ़ता है, आणविक गति बढ़ती है और अणुओं को मजबूती से एक साथ रखने की कोशिश कर रहे अंतर-आणविक बलों पर काबू पाती है।

जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, तरल पदार्थ की एक अवस्था है। द्रवों की असंपीड़नीयता का अर्थ है कि उनके पास a निश्चित मात्रा (निश्चित मात्रा) और गैस की तरह किसी भी महत्वपूर्ण तरीके से विस्तार या अनुबंध न करें।

एक तरल में, अणु संयोजी बलों द्वारा कमजोर रूप से एक साथ जुड़ जाते हैं और एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से बह सकते हैं। तरल पदार्थ जिस भी पात्र में होते हैं, उसके नीचे के भाग का आकार ले लेते हैं और ठोस की तरह एक निश्चित आकार बनाए नहीं रखते हैं।

तरल पदार्थों को अक्सर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है: तरल, जो एक व्यापक लेबल है जो तरल और गैस दोनों पर लागू होता है। द्रव एक पदार्थ है जो बह सकता है, और भौतिकी के कई नियम जो तरल के प्रवाह पर लागू होते हैं, गैसों के प्रवाह पर भी लागू होते हैं।

तरल पदार्थों के उदाहरण आपके चारों ओर मिल सकते हैं। आप जिस पानी से सबसे अधिक परिचित हैं, वह पानी है क्योंकि यह जीवन के लिए आवश्यक है और पृथ्वी की सतह का लगभग 71 प्रतिशत भाग कवर करता है। चूँकि पृथ्वी पर मानक तापमान पर पानी तरल रूप में होता है, इसलिए माना जाता है कि यही कारण है कि यहाँ जीवन का निर्माण और विकास हुआ।

बेशक, कई अन्य पदार्थ हैं जो शराब, गैसोलीन और यहां तक ​​कि पारा सहित कमरे के तापमान पर तरल होते हैं।

अधिक ठंडे तापमान पर तरल रूप में मौजूद पदार्थों में एसिटिलीन, कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और तरल नाइट्रोजन शामिल हैं। बहुत अधिक तापमान पर तरल रूप में मौजूद पदार्थों में एल्यूमीनियम और कई अन्य धातुएं, कार्बन, चीनी मिट्टी के बरतन और रेत शामिल हैं।

तरल स्फ़टिक द्रव और ठोस के बीच पदार्थ की अवस्था है। कुछ पदार्थों में अनिवार्य रूप से दो अलग-अलग गलनांक होते हैं: एक जिस पर वे एक लिक्विड क्रिस्टल बन जाते हैं, और दूसरा उच्च बिंदु जिस पर वे एक नियमित तरल बन जाते हैं। लिक्विड क्रिस्टल एक तरल की तरह बह सकते हैं, लेकिन आमतौर पर क्रिस्टलीय ठोस से जुड़ी समरूपता भी प्रदर्शित करते हैं। लिक्विड क्रिस्टल का उपयोग घड़ियों, कैलकुलेटर और टीवी के प्रदर्शन में किया जाता है।

दबाव प्रति इकाई क्षेत्र में बल का एक माप है। एक तरल पदार्थ में, सभी तरल अणु एक दूसरे के खिलाफ दबाव डाल रहे हैं और एक का निर्माण कर रहे हैं आंतरिक दबाव. आप कल्पना कर सकते हैं कि कंटेनर की दीवारें प्रति इकाई क्षेत्र में भी इस बल को महसूस कर रही हैं, और यदि आप एक छेद करते हैं, तो दबाव तरल को बाहर निकाल देगा।

एक तरल में दबाव भी एक स्विमिंग पूल में तैरने में सक्षम है। संबद्ध बल गुरुत्वाकर्षण का प्रतिकार करता है।

किसी द्रव में दाब का मान द्रव के घनत्व और गहराई पर निर्भर करता है। संबंध इस प्रकार है:

कहा पे पी दबाव है, ρ घनत्व है, घ गहराई है, और जी गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है।

तथ्य यह है कि गहराई के साथ दबाव बढ़ता है, इसलिए गोताखोरों को सावधान रहना पड़ता है। चोट से बचने के लिए उन्हें अपने शरीर को दबाव में वृद्धि और कमी के अनुकूल होने देना चाहिए।

एक पाइप में तरल के लिए, पाइप के साथ दबाव में अंतर के कारण तरल प्रवाहित होगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि दबाव अनिवार्य रूप से एक बल है, और असंतुलित बल गति में परिवर्तन का कारण बनता है।

जैसा कि आप जानते हैं, कुछ वस्तुएँ तैरती हैं, और कुछ वस्तुएँ डूबती हैं, और यहाँ तक कि जो डूबती हैं, वे भी ऐसा धीरे-धीरे करती हैं। यह हमें बताता है कि एक बल होना चाहिए जो तरल लागू कर रहा है जो गुरुत्वाकर्षण का प्रतिकार कर रहा है। इस बल को उत्प्लावन बल कहते हैं। आर्किमिडीज का सिद्धांत का वर्णन करता है उत्प्लावक बल एक तरल में, यानी वह बल जो वस्तुओं को तैरने का कारण बनता है।

आर्किमिडीज उत्प्लावन बल के मूल्य को बहुत सरलता से बताते हैं: यह जलमग्न वस्तु द्वारा विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है। इस भार की गणना आसानी से जलमग्न वस्तु के आयतन (या वस्तु के भाग) के गुणनफल के रूप में की जाती है, जो कि जलमग्न है, तरल का घनत्व, और g, गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण।

चूँकि किसी वस्तु पर गुरुत्वाकर्षण बल उसके द्रव्यमान और g का गुणनफल होता है, और उसका द्रव्यमान बराबर होता है equal इसकी मात्रा और घनत्व का उत्पाद, यह देखना आसान है कि तैरने के लिए, वस्तुओं को. से कम घना होना चाहिए पानी।

तरल पदार्थों की एक अन्य संपत्ति चिपचिपाहट है। चिपचिपापन इस बात का माप है कि कोई तरल कितना पतला या मोटा है या उसके प्रवाह या उसमें से गुजरने वाली वस्तुओं के प्रतिरोध का है। उदाहरण के लिए, यदि आप सिरप की तुलना पानी से करते हैं, तो आप देखेंगे कि पानी गाढ़ी चाशनी की तुलना में तेजी से और अधिक तेज़ी से बहता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सिरप की चिपचिपाहट अधिक होती है। इसे अधिक चिपचिपा कहा जाता है।

चिपचिपापन तरल पदार्थ की परतों में अणुओं के बीच घर्षण के कारण होता है। घर्षण जितना अधिक होगा, चिपचिपापन उतना ही अधिक होगा। तरल पदार्थ की चिपचिपाहट निर्धारित करने वाले कारकों में तापमान और आणविक आकार शामिल हैं।