पदार्थ की अवस्थाएँ

हम जानते हैं कि हमारे आस-पास की हर चीज़ पदार्थ है। हम जो हवा सांस के रूप में लेते हैं, जो भोजन हम खाते हैं और जो पानी हम पीते हैं, ये सभी पदार्थ से बने हुए माने जाते हैं। लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि यह पदार्थ किस चीज से बना है?। इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए आइए हम गतिज कण सिद्धांत को समझें।

गतिज कण सिद्धांत बताता है कि सभी पदार्थ अत्यंत सूक्ष्म कणों से बने होते हैं जिन्हें परमाणु या अणु कहा जाता है। ये कण सदैव गतिशील रहते हैं। पदार्थ जिन कणों से बना है, उनके बीच रिक्त स्थान होता है। कणों के बीच आकर्षण बल होते हैं। विभिन्न परिस्थितियों में ये बल कणों को एक साथ बांधे रखते हैं। जैसा कि हम जानते हैं कि पदार्थ की तीन अवस्थाएँ होती हैं। ये ठोस, द्रव और गैस हैं। आइये गतिज कण सिद्धांत के आधार पर पदार्थ की प्रत्येक अवस्था का अन्वेषण करें।

किसी ठोस पदार्थ में कण एक दूसरे से कसकर पैक होते हैं। कणों की इस सघन पैकिंग के कारण ठोसों का आकार निश्चित होता है। ठोस पदार्थ का एक उदाहरण नमक का एक दाना है। किसी ठोस पदार्थ में कणों की सघन पैकिंग उनके बीच प्रबल आकर्षण बल की उपस्थिति के कारण होती है। किसी ठोस पदार्थ में कणों की गति की स्वतंत्रता बहुत कम होती है। वे केवल अपनी निश्चित स्थिति के आसपास ही कंपन करते हैं। तो फिर हम नमक के एक कण को ​​भी कंपन करते हुए क्यों नहीं देखते?। ऐसा इसलिए है क्योंकि ये कंपन बहुत छोटे होते हैं और आंखों से दिखाई नहीं देते।

द्रव में कणों की व्यवस्था ठोस की तरह नियमित नहीं होती। वे फिर भी अपेक्षाकृत एक दूसरे के निकट हैं। वे एक दूसरे के आगे से सरक सकते हैं। तरल पदार्थों का कोई निश्चित आकार नहीं होता। तरल पदार्थ उस पात्र का आकार ले लेते हैं जिसमें वे रहते हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम एक गिलास में पानी डालें तो पानी गिलास का आकार ले लेगा।

तरल पदार्थ का आयतन निश्चित होता है। लेकिन जब हम पदार्थ की तीन अवस्थाओं की बात करते हैं तो आयतन क्या है?। आयतन इस बात का माप है कि कोई चीज कितनी जगह घेरती है। उदाहरण के लिए, एक लीटर पानी, एक लीटर ही रहेगा, भले ही आप उसे किसी दूसरे बर्तन में डाल दें। द्रवों में कणों को ठोसों की तुलना में गति की अधिक स्वतंत्रता होती है। वे एक दूसरे से आगे निकल सकते हैं। ऐसा ठोसों की तुलना में द्रव कणों के बीच कमजोर आकर्षण बलों के कारण होता है।

गैस का कोई निश्चित आकार नहीं होता। इसके बजाय, वे उस बर्तन का आकार ले लेते हैं जिसमें वे होते हैं। यदि आप गुब्बारे में गैस डालते हैं तो वह गुब्बारे को भर देती है और उसका आकार ले लेती है। यदि आप किसी गैस को किसी डिब्बे में रखते हैं तो वह डिब्बे का आकार ले लेती है। गैस के कण एक दूसरे से बहुत मजबूती से नहीं चिपकते। उनके बीच आकर्षण बल कमजोर है। यही कारण है कि गैसें तेजी से फैलकर अपने कंटेनर को भर लेती हैं। गैस के कुछ उदाहरण ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड हैं। वायु विभिन्न गैसों का मिश्रण है।

गैस का कोई निश्चित आयतन नहीं होता। इसका मतलब है कि आप गैस को छोटी मात्रा में संपीड़ित कर सकते हैं। यह एक स्पंज को निचोड़कर छोटा करने जैसा है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि गैस कणों के बीच बहुत अधिक जगह होती है।

पदार्थ में कणों की व्यवस्था में परिवर्तन करके उसे एक अवस्था से दूसरी अवस्था में बदला जा सकता है। उदाहरण के लिए, एक ठोस पदार्थ को पिघलने की प्रक्रिया द्वारा तरल में बदला जा सकता है। ठोस पदार्थ का पिघलना तब होता है जब उसे गर्म किया जाता है। जैसे-जैसे ठोस पदार्थ गर्म होता जाता है, उसके सूक्ष्म कण अधिक तेजी से घूमने लगते हैं, क्योंकि उन्हें अधिक ऊर्जा मिलती है। अंततः, वे इतनी ऊर्जा प्राप्त कर लेते हैं कि अपनी निश्चित स्थिति से मुक्त हो जाते हैं और एक-दूसरे के आगे-पीछे सरकने लगते हैं। यह परिवर्तन ठोस को द्रव में परिवर्तित कर देता है। वह विशिष्ट तापमान जिस पर कोई ठोस द्रव में परिवर्तित हो जाता है, गलनांक कहलाता है।

किसी द्रव को ठोस में हिमीकरण नामक प्रक्रिया द्वारा परिवर्तित किया जा सकता है। यह तब होता है जब तरल पदार्थ ठंडा होने के कारण अपनी गर्मी खो देता है। जैसे-जैसे तरल पदार्थ ठंडा होता जाता है, उसके सूक्ष्म कण धीमे हो जाते हैं तथा उनकी ऊर्जा नष्ट हो जाती है। अंततः, उनमें इतनी ऊर्जा नष्ट हो जाती है कि वे एक साथ आकर एक नियमित, निश्चित पैटर्न बना लेते हैं। यह परिवर्तन द्रव को ठोस में परिवर्तित कर देता है। वह विशिष्ट तापमान जिस पर कोई द्रव ठोस में परिवर्तित हो जाता है, हिमांक कहलाता है।

उबलना वह प्रक्रिया है जिसमें तापमान में वृद्धि के कारण एक तरल पदार्थ अपनी गैसीय अवस्था में बदल जाता है। जब आप किसी तरल पदार्थ को गर्म करते हैं, तो उसके सूक्ष्म कण तेजी से गति करने लगते हैं। जैसे-जैसे वे तेजी से आगे बढ़ते हैं, कुछ कण इतनी ऊर्जा प्राप्त कर लेते हैं कि वे द्रव से बाहर निकलकर गैस बन जाते हैं। ये गैस कण बुलबुले बनाते हैं जो सतह पर आ जाते हैं। वह तापमान जिस पर कोई द्रव गैस में परिवर्तित हो जाता है उसे क्वथनांक कहते हैं।

संघनन वह प्रक्रिया है जिसमें गैस द्रव में परिवर्तित हो जाती है। जब कोई गैस ठंडी हो जाती है, तो उसके सूक्ष्म कण धीमे हो जाते हैं और एक साथ आ जाते हैं। जैसे-जैसे कण पास आते हैं, वे छोटी तरल बूंदें बनाते हैं। क्या आप बता सकते हैं कि बर्फ से भरे पानी के गिलास के बाहर पानी की बूंदें क्यों बनती हैं?। यह संघनन के कारण होता है।

जब हम किसी गैस को गर्म करते हैं तो गैस के कण ऊर्जा प्राप्त करते हैं। ये उच्च ऊर्जा कण तेज़ गति से घूमने लगते हैं। वे एक दूसरे से टकराने लगते हैं। इस गति और टक्कर के परिणामस्वरूप गैस का आयतन बढ़ जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कण एक दूसरे से दूर जा रहे हैं। वे जितना संभव हो सके उतना स्थान लेना चाहते हैं। हम कह सकते हैं कि तापमान बढ़ाने से गैस का आयतन बढ़ता है।

यदि हम किसी गैस का तापमान कम कर दें तो क्या होगा?। यदि हम तापमान कम कर दें तो गैस के कणों की ऊर्जा समाप्त हो जाएगी। परिणामस्वरूप, गैस के कण एक दूसरे के करीब आ जायेंगे। इस प्रकार, गैस का आयतन कम हो जाता है। अतः हम कह सकते हैं कि तापमान कम करने पर गैस का आयतन कम हो जाता है।

अब आइए हम गैस के आयतन पर दबाव के प्रभाव को समझें। दबाव किसी वस्तु की सतह पर प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लगाया गया बल है। सरल शब्दों में कहें तो यह किसी क्षेत्र पर लगाया गया दबाव या दबाव है। जब हम किसी गैस पर दबाव बढ़ाते हैं तो गैस के कण एक दूसरे के करीब आ जाते हैं। उनके बीच आकर्षण शक्तियां विकसित होने लगती हैं। परिणामस्वरूप गैस का आयतन कम हो जाता है। हम कह सकते हैं कि दाब बढ़ाने से गैस का आयतन घट जाता है।

जब हम किसी गैस पर दबाव कम करते हैं, तो गैस के कण एक दूसरे से दूर चले जाते हैं। परिणामस्वरूप गैस का आयतन बढ़ जाता है। हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि दाब कम करने से गैस का आयतन बढ़ता है।