विज्ञान परियोजना: तरल पदार्थ पर तापमान का प्रभाव

एक तरल पदार्थ को तरल पदार्थ के रूप में परिभाषित किया जाता है जिसका कोई निश्चित आकार नहीं होता है लेकिन एक निश्चित मात्रा होती है; यह पदार्थ की तीन अवस्थाओं में से एक है। एक तरल में बहने के साथ-साथ एक कंटेनर का आकार लेने की क्षमता होती है। साथ ही, यह संपीड़न का प्रतिरोध करता है और काफी स्थिर घनत्व बनाए रखता है। यह देखते हुए कि तापमान सीधे तरल में अणुओं की गतिज ऊर्जा को प्रभावित करता है, तरल पदार्थों पर तापमान के प्रभाव को गतिज-आणविक सिद्धांत के संदर्भ में वर्णित किया जा सकता है।

किसी द्रव के ताप में वृद्धि से उसके अणुओं की औसत चाल में वृद्धि होती है। जैसे-जैसे तरल का तापमान बढ़ता है, अणु तेजी से आगे बढ़ते हैं जिससे तरल की गतिज ऊर्जा बढ़ती है। इसके अलावा, तरल का तापमान जितना अधिक होता है, गतिज ऊर्जा में वृद्धि के बाद से चिपचिपापन कम होता है, जिससे अंतर-आणविक आकर्षण की ताकत कम हो जाती है। चिपचिपापन वह मात्रा है जो द्रव के प्रवाह के प्रतिरोध का वर्णन करती है। चूँकि गतिज ऊर्जा तापमान के सीधे समानुपाती होती है, एक तरल जिसे पर्याप्त रूप से गर्म किया जाता है वह गैस बनाता है। इस गुण को द्रवों को गर्म करके प्रयोगों में दिखाया जा सकता है। एक बन्सन बर्नर विज्ञान प्रयोगशालाओं में तरल पदार्थ को गर्म करने के सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले तरीकों में से एक है।

जैसे ही किसी तरल का तापमान गिरता है, उसके अणुओं की गति धीमी हो जाती है। चूंकि आणविक गति धीमी हो जाती है, गतिज ऊर्जा भी कम हो जाती है, जिससे तरल का अंतर-आणविक आकर्षण बढ़ जाता है। बदले में यह आकर्षण द्रव को अधिक चिपचिपा बनाता है क्योंकि चिपचिपाहट एक तरल पदार्थ के तापमान के व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसलिए, यदि किसी तरल को पर्याप्त रूप से ठंडा किया जाता है, तो यह अपने ठोस रूप में बदलते हुए, क्रिस्टलीकृत होने की संभावना है। इस गुण को एक साधारण प्रयोग में दिखाया जा सकता है जिसमें एक फ्रीजर और विभिन्न प्रकार के तरल पदार्थ शामिल हैं।

तापमान में परिवर्तन से द्रव का घनत्व प्रभावित होता है। तापमान बढ़ने से आम तौर पर इसका घनत्व कम हो जाता है और इसके विपरीत। प्रयोग के दौरान, मात्रा के संबंध में, तरल पदार्थ आमतौर पर गर्म होने पर फैलते हैं और ठंडा होने पर सिकुड़ते हैं। सरल शब्दों में, तापमान में पर्याप्त वृद्धि के साथ तरल पदार्थ की मात्रा में वृद्धि होती है और तापमान में उल्लेखनीय कमी के साथ मात्रा में कमी होती है। हालांकि, एक उल्लेखनीय अपवाद पानी है जिसका तापमान 0 डिग्री सेल्सियस और 4 डिग्री सेल्सियस के बीच होता है।

प्रयोगों के दौरान, जब तरल का तापमान बदल जाता है, तो तरल कुछ ऐसे परिवर्तनों से गुजरता है जो उसके अस्तित्व की स्थिति को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, जब किसी द्रव को गर्म किया जाता है, तो वह वाष्पित होकर गैसीय अवस्था में परिवर्तित हो जाता है। वह बिंदु जहाँ कोई द्रव गैस में परिवर्तित होता है, उसका क्वथनांक कहलाता है। जब तापमान को उस स्तर तक कम कर दिया जाता है जहां तरल क्रिस्टलीकृत हो जाता है और ठोस हो जाता है, तो जिस बिंदु पर वह अपनी अवस्था बदलता है उसे हिमांक बिंदु कहा जाता है।