तरल के गुण क्या हैं?

यदि कोई आपसे "तरल" को परिभाषित करने के लिए कहता है, तो आप अपने रोजमर्रा के अनुभव से उन चीजों के साथ शुरू कर सकते हैं जिन्हें आप जानते हैं कि तरल पदार्थ के रूप में योग्य हैं और वहां से सामान्यीकरण करने का प्रयास करते हैं। बेशक, पानी पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण और सर्वव्यापी तरल है; एक चीज जो इसे अलग करती है, वह यह है कि इसका कोई निश्चित आकार नहीं है, बल्कि इसमें जो कुछ भी है, उसके आकार के अनुरूप है, चाहे वह एक थिम्बल हो या ग्रह में एक विशाल अवसाद। आप शायद "तरल" को "बहने" के साथ जोड़ते हैं, जैसे कि नदी की धारा, या पिघली हुई बर्फ एक चट्टान के किनारे से नीचे बह रही है।

यह "जब आप एक को देखते हैं तो आप एक तरल जानते हैं" विचार, हालांकि, इसकी सीमाएं हैं। पानी स्पष्ट रूप से एक तरल है, जैसा कि सोडा है। लेकिन उस मिल्कशेक का क्या, जो किसी भी सतह पर फैला हो, उस पर डाला जाता है, लेकिन पानी या सोडा से अधिक धीमी गति से। और अगर मिल्कशेक एक तरल है, तो उस आइसक्रीम के बारे में क्या जो अभी पिघलने वाली है? या आइसक्रीम ही? जैसा कि होता है, भौतिकविदों ने द्रव्य की अन्य दो अवस्थाओं के साथ-साथ द्रव की औपचारिक परिभाषाओं को बनाने में मदद की है।

पदार्थ तीन अवस्थाओं में से एक में मौजूद हो सकता है: ठोस, तरल या गैस के रूप में। आप लोगों को रोज़मर्रा की भाषा में "तरल" और "द्रव" का परस्पर उपयोग करते हुए देख सकते हैं, जैसे, "गर्म मौसम में व्यायाम करते समय बहुत सारे तरल पदार्थ पिएं" और "मैराथन दौड़ते समय बहुत सारे तरल पदार्थों का सेवन करना महत्वपूर्ण है।" लेकिन औपचारिक रूप से, पदार्थ की तरल अवस्था और पदार्थ की गैस अवस्था मिलकर बनती है तरल पदार्थ। एक तरल पदार्थ कुछ भी है जिसमें विरूपण का विरोध करने की क्षमता का अभाव होता है। हालांकि सभी तरल पदार्थ तरल नहीं होते हैं, तरल पदार्थ को नियंत्रित करने वाले भौतिक समीकरण तरल पदार्थ के साथ-साथ गैसों पर भी लागू होते हैं। इसलिए, किसी भी गणितीय समस्या को हल करने के लिए कहा जाता है जिसमें तरल पदार्थ शामिल हैं, तरल गतिकी और गतिकी को नियंत्रित करने वाले समीकरणों का उपयोग करके काम किया जा सकता है।

ठोस, तरल और गैस सूक्ष्म कणों से बने होते हैं, जिनमें से प्रत्येक का व्यवहार पदार्थ की परिणामी अवस्था को निर्धारित करता है। एक ठोस में, कणों को कसकर पैक किया जाता है, आमतौर पर एक नियमित पैटर्न में; ये कण कंपन करते हैं, या "जिगल" करते हैं, लेकिन सामान्य रूप से एक स्थान से दूसरे स्थान पर नहीं जाते हैं। एक गैस में, कण अच्छी तरह से अलग होते हैं और उनकी कोई नियमित व्यवस्था नहीं होती है; वे काफी गति से कंपन करते हैं और स्वतंत्र रूप से घूमते हैं। एक तरल में कण एक साथ करीब होते हैं, हालांकि ठोस के रूप में कसकर पैक नहीं किया जाता है। इन कणों में कोई नियमित व्यवस्था नहीं होती है और इस संबंध में ठोस की बजाय गैसों के समान होते हैं। कण कंपन करते हैं, घूमते हैं और एक-दूसरे से आगे बढ़ते हैं।

गैस और तरल दोनों ही उन कंटेनरों का आकार ग्रहण करते हैं जो वे घेरते हैं, एक संपत्ति ठोस के पास नहीं होती है। गैसें, क्योंकि उनके पास आमतौर पर कणों के बीच बहुत अधिक जगह होती है, यांत्रिक बलों द्वारा आसानी से संकुचित हो जाती हैं। तरल पदार्थ आसानी से संकुचित नहीं होते हैं, और ठोस अभी भी कम आसानी से संकुचित होते हैं। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, गैस और तरल दोनों एक साथ तरल पदार्थ कहलाते हैं, आसानी से बहते हैं; ठोस नहीं है।

सबसे पहले, तरल पदार्थ है गतिज गुण, या द्रव गति से संबंधित गुण, जैसे वेग और त्वरण। निश्चित रूप से ठोस में भी ऐसे गुण होते हैं, लेकिन उनका वर्णन करने के लिए उपयोग किए जाने वाले समीकरण भिन्न होते हैं। दूसरा, तरल पदार्थ है थर्मोडायनामिक गुण, जो एक तरल पदार्थ की थर्मोडायनामिक अवस्था का वर्णन करता है। इसमे शामिल है:

• तापमान
  
• दबाव
  
• घनत्व
  
• आंतरिक ऊर्जा
  
• विशिष्ट एन्ट्रापी
  
• विशिष्ट एन्थैल्पी
  
• अन्य

इनमें से कुछ का ही विवरण यहां दिया जाएगा। अंत में, तरल पदार्थों में कई विविध गुण होते हैं जो अन्य दो श्रेणियों में से किसी में भी नहीं आते हैं (उदाहरण के लिए, चिपचिपाहट, तरल पदार्थ के घर्षण का एक उपाय; सतह तनाव; और वाष्प दबाव)।

वास्तविक दुनिया में प्रमुख रुचि के दो तरल पदार्थ जल और वायु हैं। पानी के अलावा सामान्य प्रकार के तरल पदार्थों में तेल, गैसोलीन, मिट्टी के तेल, सॉल्वैंट्स और पेय पदार्थ शामिल हैं। ईंधन और सॉल्वैंट्स सहित अधिक आम तौर पर सामना किए जाने वाले कई तरल पदार्थ जहरीले, ज्वलनशील या अन्यथा खतरनाक होते हैं, जिससे उन्हें खतरनाक बना दिया जाता है। घर में हैं क्योंकि अगर बच्चे उन्हें पकड़ लेते हैं, तो वे उन्हें पीने योग्य तरल पदार्थ के साथ भ्रमित कर सकते हैं और उनका सेवन कर सकते हैं, जिससे गंभीर स्वास्थ्य आपात स्थिति हो सकती है।

मानव शरीर, और वास्तव में लगभग सारा जीवन, मुख्य रूप से पानी है। रक्त को तरल नहीं माना जाता है, क्योंकि रक्त में ठोस पदार्थ समान रूप से नहीं फैले होते हैं या इसमें पूरी तरह से घुल जाते हैं। इसके बजाय, इसे निलंबन माना जाता है। अधिकांश उद्देश्यों के लिए रक्त के प्लाज्मा घटक को तरल माना जा सकता है। भले ही, द्रव रखरखाव रोजमर्रा की जिंदगी के लिए महत्वपूर्ण है। ज्यादातर स्थितियों में, लोग यह नहीं सोचते हैं कि जीवित रहने के लिए पीने योग्य तरल पदार्थ कितने महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि आधुनिक दुनिया में साफ पानी तक पहुंच नहीं होना दुर्लभ है। लेकिन खेल प्रतियोगिताओं जैसे मैराथन, फ़ुटबॉल खेल और के दौरान अत्यधिक तरल पदार्थ के नुकसान के परिणामस्वरूप लोग नियमित रूप से शारीरिक परेशानी में पड़ जाते हैं ट्रायथलॉन, भले ही इनमें से कुछ आयोजनों में पानी, खेल पेय और ऊर्जा जैल की पेशकश करने वाले दर्जनों सहायता केंद्र शामिल हैं (जिन्हें माना जा सकता है) तरल पदार्थ)। यह विकास की जिज्ञासा है कि इतने सारे लोग आमतौर पर जानते हुए भी निर्जलित होने का प्रबंधन करते हैं शीर्ष प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए या कम से कम चिकित्सा में समापन से बचने के लिए उन्हें कितना पीना चाहिए तम्बू

तरल पदार्थों के कुछ भौतिकी का वर्णन किया गया है, जो संभवतः आपको तरल गुणों के बारे में एक बुनियादी वैज्ञानिक बातचीत में खुद को रखने की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, यह द्रव प्रवाह के क्षेत्र में है जहां चीजें विशेष रूप से दिलचस्प हो जाती हैं।

द्रव यांत्रिकी भौतिकी की वह शाखा है जो द्रवों के गतिशील गुणों का अध्ययन करती है। इस खंड में, वैमानिकी और अन्य इंजीनियरिंग क्षेत्रों में वायु और अन्य गैसों के महत्व के कारण, "द्रव" या तो एक तरल या गैस को संदर्भित कर सकता है - कोई भी पदार्थ जो बाहरी के जवाब में समान रूप से आकार बदलता है ताकतों। तरल पदार्थों की गति को विभेदक समीकरणों द्वारा चित्रित किया जा सकता है, जो कि कलन से उपजा है। द्रवों की गति, जैसे ठोस की गति, प्रवाह में द्रव्यमान, संवेग (द्रव्यमान समय वेग) और ऊर्जा (दूरी से गुणा बल) को स्थानांतरित करती है। इसके अलावा, तरल पदार्थ की गति को संरक्षण समीकरणों द्वारा वर्णित किया जा सकता है, जैसे कि नेवियर-स्टोक्स समीकरण।

जिस तरह से तरल पदार्थ चलते हैं, वह ठोस नहीं है कि वे कतरनी प्रदर्शित करते हैं। यह उस तत्परता का परिणाम है जिसके साथ द्रवों को विकृत किया जा सकता है। शियरिंग का तात्पर्य असममित बलों के अनुप्रयोग के परिणामस्वरूप द्रव के शरीर के भीतर विभेदक गतियों से है। एक उदाहरण पानी का एक चैनल है, जो एडी और अन्य स्थानीय आंदोलनों को प्रदर्शित करता है, भले ही पानी पूरे चैनल के माध्यम से मात्रा प्रति यूनिट समय के संदर्भ में एक निश्चित दर पर चलता है। एक तरल पदार्थ का अपरूपण प्रतिबल (ग्रीक अक्षर ताऊ) गति प्रवणता (du/dy) के बराबर होता है जो गतिशील चिपचिपाहट μ से गुणा होता है; यानी = μ(du/dy).

द्रव आंदोलनों से संबंधित अन्य अवधारणाओं में ड्रैग एंड लिफ्ट शामिल हैं, जो दोनों वैमानिकी इंजीनियरिंग में महत्वपूर्ण हैं। ड्रैग एक प्रतिरोधक बल है जो दो रूपों में आता है: सरफेस ड्रैग, जो शरीर की सतह पर चलती है पानी (उदाहरण के लिए, एक तैराक की त्वचा), और ड्रैग बनाते हैं, जिसका संबंध शरीर के समग्र आकार से होता है। तरल। यह बल लिखा है:

एफ_घ = सी_घए(वी²/2)

जहाँ C एक स्थिरांक है जो ड्रैग का अनुभव करने वाली वस्तु की प्रकृति पर निर्भर करता है, घनत्व है, A क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र है और v वेग है। इसी तरह, लिफ्ट, जो एक शुद्ध बल है जो एक तरल पदार्थ की गति की दिशा के लंबवत कार्य करता है, अभिव्यक्ति द्वारा वर्णित है:

एफ_ली = सी_लीए(वी²/2)

आपके शरीर के कुल वजन का लगभग 60 प्रतिशत हिस्सा पानी का होता है। मोटे तौर पर इसका दो-तिहाई, या आपके कुल वजन का 40 प्रतिशत, कोशिकाओं के अंदर होता है, जबकि अन्य तीसरा, या आपके वजन का 20 प्रतिशत, बाह्य कोशिकीय स्थान कहलाता है। रक्त का जल घटक इस बाह्य कोशिकीय स्थान में होता है, और सभी बाह्य जल का लगभग एक-चौथाई होता है, अर्थात, शरीर के कुल का 5 प्रतिशत। चूँकि आपके रक्त का लगभग ६० प्रतिशत वास्तव में प्लाज्मा से बना होता है जबकि अन्य ४० प्रतिशत ठोस होता है (उदाहरण के लिए, लाल रक्त कोशिकाएं), आप अपने शरीर के आधार पर यह गणना कर सकते हैं कि आपके शरीर में कितना रक्त है वजन।

एक 70-किलो (154-पाउंड) व्यक्ति के शरीर में लगभग (0.60) (70) = 42 किलो पानी होता है। एक तिहाई बाह्य कोशिकीय द्रव होगा, लगभग 14 किग्रा। इसका एक चौथाई रक्त प्लाज्मा होगा - 3.5 किग्रा। इसका मतलब है कि इस व्यक्ति के शरीर में रक्त की कुल मात्रा का वजन लगभग (3.5 किग्रा/0.6) = 5.8 किग्रा है।