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[[File:Lennard-Jones Radial Distribution Function.svg|thumb|300px|लेनार्ड-जोन्स क्षमता का रेडियल वितरण कार्य | लेनार्ड-जोन्स मॉडल द्रव।]] | [[File:Lennard-Jones Radial Distribution Function.svg|thumb|300px|लेनार्ड-जोन्स क्षमता का रेडियल वितरण कार्य | लेनार्ड-जोन्स मॉडल द्रव।]] | ||
=== ध्वनि फैलाव और संरचनात्मक | === ध्वनि फैलाव और संरचनात्मक शिथिलता === | ||
ध्वनि वेग के लिए उपरोक्त व्यंजक <math>c = \sqrt {K/\rho}</math> थोक मापांक K होता है। यदि K आवृत्ति स्वतंत्र है तो तरल एक रैखिक माध्यम के रूप में व्यवहार करता है, जिससे ध्वनि बिना [[ अपव्यय ]] और बिना [[ मोड युग्मन ]] के प्रचारित होती है। वास्तव में, कोई भी तरल कुछ [[ ध्वनिक फैलाव ]] दिखाता है: बढ़ती आवृत्ति के साथ, K कम-आवृत्ति, तरल जैसी सीमा से अधिक हो जाता है <math>K_0</math> उच्च आवृत्ति, ठोस जैसी सीमा तक <math>K_\infty</math>. सामान्य तरल पदार्थों में, इस क्रॉस ओवर का अधिकांश भाग GHz और THz के बीच आवृत्तियों पर होता है, जिसे कभी-कभी [[ हाइपरसाउंड ]] कहा जाता है। | ध्वनि वेग के लिए उपरोक्त व्यंजक <math>c = \sqrt {K/\rho}</math> थोक मापांक K होता है। यदि K आवृत्ति स्वतंत्र है तो तरल एक रैखिक माध्यम के रूप में व्यवहार करता है, जिससे ध्वनि बिना [[ अपव्यय |अपव्यय]] और बिना [[ मोड युग्मन |मोड युग्मन]] के प्रचारित होती है। वास्तव में, कोई भी तरल कुछ [[ ध्वनिक फैलाव |ध्वनिक फैलाव]] दिखाता है: बढ़ती आवृत्ति के साथ, K कम-आवृत्ति, तरल जैसी सीमा से अधिक हो जाता है <math>K_0</math> उच्च आवृत्ति, ठोस जैसी सीमा तक <math>K_\infty</math>. सामान्य तरल पदार्थों में, इस क्रॉस ओवर का अधिकांश भाग GHz और THz के बीच आवृत्तियों पर होता है, जिसे कभी-कभी [[ हाइपरसाउंड |हाइपरसाउंड]] कहा जाता है। | ||
उप-गीगाहर्ट्ज आवृत्तियों पर, एक सामान्य तरल अपरूपण तरंगों को बनाए नहीं रख सकता है: कतरनी मापांक की शून्य-आवृत्ति सीमा है <math>G_0=0</math>. इसे कभी-कभी तरल की परिभाषित संपत्ति के रूप में देखा जाता है।<ref>{{cite journal |last1=Born |first1=Max |year=1940 |title=क्रिस्टल जाली की स्थिरता पर|journal=Mathematical Proceedings |volume=36 |issue=2 |pages=160–172 |publisher=Cambridge Philosophical Society |doi=10.1017/S0305004100017138 |bibcode=1940PCPS...36..160B |s2cid=104272002 }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Born |first1=Max |year=1939 |title=क्रिस्टल और पिघलने के ऊष्मप्रवैगिकी|journal=Journal of Chemical Physics |volume=7 |issue=8 |pages=591–604 |doi=10.1063/1.1750497 |url=http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no |bibcode=1939JChPh...7..591B |url-status=dead |archive-url=http://arquivo.pt/wayback/20160515021512/http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no |archive-date=2016-05-15 }}</ref> हालाँकि, बल्क मापांक K के रूप में, कतरनी मापांक G आवृत्ति-निर्भर है, | उप-गीगाहर्ट्ज आवृत्तियों पर, एक सामान्य तरल अपरूपण तरंगों को बनाए नहीं रख सकता है: कतरनी मापांक की शून्य-आवृत्ति सीमा है <math>G_0=0</math>. इसे कभी-कभी तरल की परिभाषित संपत्ति के रूप में देखा जाता है।<ref>{{cite journal |last1=Born |first1=Max |year=1940 |title=क्रिस्टल जाली की स्थिरता पर|journal=Mathematical Proceedings |volume=36 |issue=2 |pages=160–172 |publisher=Cambridge Philosophical Society |doi=10.1017/S0305004100017138 |bibcode=1940PCPS...36..160B |s2cid=104272002 }}</ref><ref>{{cite journal |last1=Born |first1=Max |year=1939 |title=क्रिस्टल और पिघलने के ऊष्मप्रवैगिकी|journal=Journal of Chemical Physics |volume=7 |issue=8 |pages=591–604 |doi=10.1063/1.1750497 |url=http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no |bibcode=1939JChPh...7..591B |url-status=dead |archive-url=http://arquivo.pt/wayback/20160515021512/http://jcp.aip.org/resource/1/jcpsa6/v7/i8/p591_s1?isAuthorized=no |archive-date=2016-05-15 }}</ref> हालाँकि, बल्क मापांक K के रूप में, कतरनी मापांक G आवृत्ति-निर्भर है, और हाइपरसाउंड आवृत्तियों पर यह तरल जैसी सीमा से एक समान क्रॉस ओवर दिखाता है <math>G_0</math> एक ठोस-जैसी, गैर-शून्य सीमा तक <math>G_\infty</math>. | ||
और हाइपरसाउंड आवृत्तियों पर यह तरल जैसी सीमा से एक समान क्रॉस ओवर दिखाता है <math>G_0</math> एक ठोस-जैसी, गैर-शून्य सीमा तक <math>G_\infty</math>. | |||
[[ क्रेमर्स-क्रोनिग संबंध ]] के अनुसार, ध्वनि वेग में फैलाव (K या G के वास्तविक भाग द्वारा दिया गया) ध्वनि क्षीणन (K या G के काल्पनिक भाग द्वारा दिया गया अपव्यय) में अधिकतम के साथ जाता है। [[ रैखिक प्रतिक्रिया सिद्धांत ]] के अनुसार, K या G का फूरियर रूपांतरण बताता है कि बाहरी गड़बड़ी के बाद सिस्टम कैसे संतुलन में लौटता है; इस कारण से, GHz से THz क्षेत्र में फैलाव चरण को | [[ क्रेमर्स-क्रोनिग संबंध ]] के अनुसार, ध्वनि वेग में फैलाव (K या G के वास्तविक भाग द्वारा दिया गया) ध्वनि क्षीणन (K या G के काल्पनिक भाग द्वारा दिया गया अपव्यय) में अधिकतम के साथ जाता है। [[ रैखिक प्रतिक्रिया सिद्धांत |रैखिक प्रतिक्रिया सिद्धांत]] के अनुसार, K या G का फूरियर रूपांतरण बताता है कि बाहरी गड़बड़ी के बाद सिस्टम कैसे संतुलन में लौटता है; इस कारण से, GHz से THz क्षेत्र में फैलाव चरण को रिलैक्सेशन भी कहा जाता है। [[ उतार-चढ़ाव-अपव्यय प्रमेय |उतार-चढ़ाव-अपव्यय प्रमेय]] के अनुसार, संतुलन की ओर विश्राम, संतुलन में उतार-चढ़ाव से घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है। ध्वनि तरंगों से जुड़े घनत्व में उतार-चढ़ाव को ब्रिलॉइन बिखरने द्वारा प्रयोगात्मक रूप से देखा जा सकता है। | ||
कांच के | सुपरकूलिंग करने पर कांच के तरल की ओर परिवर्तन को, तरल से ठोस जैसी प्रतिक्रिया के लिए क्रॉसओवर GHz से MHz, kHz, Hz, ... तक चलता है; समान रूप से, संरचनात्मक छूट का विशिष्ट समय ns से µs, ms, s, ... तक बढ़ जाता है ... यह कांच बनाने वाले तरल पदार्थों के उपर्युक्त विस्कोलेस्टिक व्यवहार के लिए सूक्ष्म व्याख्या है। | ||
=== | === मेल के प्रभाव === | ||
ठोस पदार्थों में परमाणु/आणविक [[ प्रसार |प्रसार]] (या [[ कण विस्थापन |कण विस्थापन]] ) के तंत्र, तरल पदार्थों में चिपचिपा प्रवाह और जमने के तंत्र में निकटता का सम्बन्ध हैं। तरल के भीतर आणविक मुक्त स्थान के संदर्भ में चिपचिपाहट का विवरण<ref name="Macleod1923"> | ठोस पदार्थों में परमाणु/आणविक [[ प्रसार |प्रसार]] (या [[ कण विस्थापन |कण विस्थापन]] ) के तंत्र, तरल पदार्थों में चिपचिपा प्रवाह और जमने के तंत्र में निकटता का सम्बन्ध हैं। तरल के भीतर आणविक मुक्त स्थान के संदर्भ में चिपचिपाहट का विवरण<ref name="Macleod1923"> | ||
{{cite journal |author=D.B. Macleod |title=On a relation between the viscosity of a liquid and its coefficient of expansion |journal=Trans. Faraday Soc. |volume=19 |page=6 |date=1923 |doi=10.1039/tf9231900006}}</ref>तरल पदार्थों के लिए | {{cite journal |author=D.B. Macleod |title=On a relation between the viscosity of a liquid and its coefficient of expansion |journal=Trans. Faraday Soc. |volume=19 |page=6 |date=1923 |doi=10.1039/tf9231900006}}</ref>तरल पदार्थों के लिए आवश्यक रूप से संशोधित किए गए थे जिनके अणु सामान्य तापमान पर तरल अवस्था में जुड़े होने के लिए जाने जाते हैं। जब विभिन्न अणु एक साथ मिलकर एक संबद्ध अणु बनाते हैं, तो वे एक अर्ध-कठोर प्रणाली के भीतर एक निश्चित मात्रा में स्थान घेर लेते हैं जो पहले मोबाइल अणुओं के लिए खाली स्थान के रूप में उपलब्ध था। इस प्रकार, ठंडा करने पर अधिकांश पदार्थों की संबद्धता की प्रवृत्ति के कारण चिपचिपाहट में वृद्धि होती है।<ref name="Stewart1930"> | ||
{{cite journal |author=G.W. Stewart |title=The Cybotactic (Molecular Group) Condition in Liquids; the Association of Molecules |journal=Phys. Rev. |volume=35 |page=726 |date=1930 |doi=10.1103/PhysRev.35.726 |bibcode=1930PhRv...35..726S |issue=7}}</ref> | {{cite journal |author=G.W. Stewart |title=The Cybotactic (Molecular Group) Condition in Liquids; the Association of Molecules |journal=Phys. Rev. |volume=35 |page=726 |date=1930 |doi=10.1103/PhysRev.35.726 |bibcode=1930PhRv...35..726S |issue=7}}</ref> | ||
छोटे समूहों में अणुओं के उन्मुखीकरण की स्थानीय प्रवृत्ति तरल (जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है) को कुछ हद तक जुड़ाव देता है। इस जुड़ाव के परिणामस्वरूप | चिपचिपाहट पर दबाव के प्रभावों का वर्णन करने के लिए इसी तरह के तर्कों का इस्तेमाल किया जा सकता है, जहां यह माना जा सकता है कि चिपचिपापन मुख्य रूप से एक सीमित संपीड्यता वाले तरल पदार्थों के लिए आयतन का एक कार्य है। इसलिए दबाव बढ़ने के साथ चिपचिपाहट बढ़ने की उम्मीद है। इसके अलावा, यदि आयतन को ऊष्मा द्वारा बढ़ाया जाता है लेकिन दबाव से फिर से कम किया जाता है, तो चिपचिपाहट समान रहती है। | ||
छोटे समूहों में अणुओं के उन्मुखीकरण की स्थानीय प्रवृत्ति तरल (जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है) को कुछ हद तक जुड़ाव देता है। इस जुड़ाव के परिणामस्वरूप तरल के भीतर काफी आंतरिक दबाव होता है, जो लगभग पूरी तरह से उन अणुओं के कारण होता है, जो अपने अस्थायी कम वेग (मैक्सवेल वितरण के बाद) के कारण अन्य अणुओं के साथ जुड़ जाते हैं। ऐसे कई अणुओं के बीच का आंतरिक दबाव ठोस रूप में अणुओं के समूह के बीच के दबाव के अनुरूप हो सकता है। | |||
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Revision as of 22:44, 14 November 2022
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| सातत्यक यांत्रिकी |
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तरल प्रायः संपीड्यता द्रव है जो अपने कंटेनर का आकार ले लेता है लेकिन किसी भी दबाव से स्वतंत्र (लगभग) स्थिर मात्रा को बरकरार रखता है। वास्तव में, यह पदार्थ की अवस्था चार मूलभूत अवस्थाओं में से एक है (अन्य ठोस, गैस और प्लाज्मा हैं), और एक निश्चित आयतन वाला एकमात्र अवस्था है जिसका कोई निश्चित आकार नहीं है। तरल पदार्थ छोटे-छोटे कंपन कणों से बना होता है, जैसे कि परमाणु, जो अंतर-आणविक बंधों द्वारा एक साथ रखे जाते हैं। गैस की तरह, तरल प्रवाहित हो सकता है और एक कंटेनर का आकार ले सकता है। अधिकांश तरल पदार्थ संपीड़न का विरोध करते हैं, हालांकि अन्य को संपीड़ित किया जा सकता है। गैस के विपरीत, कंटेनर के हर स्थान को भरने के लिए तरल फैलता नहीं है, और काफी स्थिर घनत्व बनाए रखता है। तरल अवस्था की एक विशिष्ट गुण सतह तनाव है, जिससे गीलापन होता है। पानी अब तक पृथ्वी पर सबसे आम तरल है।
तरल का घनत्व आमतौर पर ठोस के करीब होता है, और गैस की तुलना में बहुत अधिक होता है। इसलिए, तरल और ठोस दोनों को संघनित पदार्थ कहा जाता है। दूसरी ओर, चूंकि तरल पदार्थ और गैसें प्रवाह करने की क्षमता साझा करते हैं, इसलिए वे दोनों तरल पदार्थ कहलाते हैं। हालांकि तरल पानी पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में है, पदार्थ की यह अवस्था वास्तव में ज्ञात ब्रह्मांड में सबसे कम आम है, क्योंकि तरल पदार्थों को मौजूद रहने के लिए अपेक्षाकृत संकीर्ण तापमान/दबाव सीमा की आवश्यकता होती है। ब्रह्मांड में सबसे अधिक ज्ञात पदार्थ गैसीय रूप में है (पता लगाने योग्य ठोस पदार्थ की जानकारी के साथ) तारों के भीतर इंटरस्टेलर क्लाउड्स या प्लाज्मा के रूप में।
परिचय
तरल, पदार्थ की अवस्था में से एक है, अन्य ठोस, गैस और प्लाज्मा हैं। यह एक तरल पदार्थ है। ठोस के विपरीत, तरल में अणुओं को गति करने की अधिक स्वतंत्रता होती है। ठोस में अणुओं को एक साथ बांधने वाली ताकतें तरल में केवल अस्थायी होती हैं, जिससे तरल प्रवाहित होता है जबकि ठोस कठोर रहता है।
तरल, गैस की तरह, द्रव के गुणों को प्रदर्शित करता है। तरल प्रवाहित हो सकता है, एक कंटेनर के आकार को ग्रहण कर सकता है, और, यदि एक सीलबंद कंटेनर में रखा जाता है, तो कंटेनर में प्रत्येक सतह पर समान रूप से लागू दबाव वितरित करेगा। यदि तरल को बैग में रखा जाता है, तो इसे किसी भी आकार में दबाया जा सकता है। गैस के विपरीत, तरल लगभग असम्पीडित होता है, जिसका अर्थ है कि यह दबावों की एक विस्तृत श्रृंखला पर लगभग एक स्थिर मात्रा में रहता है; यह आम तौर पर एक कंटेनर में उपलब्ध स्थान को भरने के लिए विस्तारित नहीं होता है, लेकिन अपनी सतह बनाता है, और यह हमेशा किसी अन्य तरल के साथ आसानी से मिश्रण नहीं कर सकता है। ये गुण जलगति विज्ञान जैसे अनुप्रयोगों के लिए तरल को उपयुक्त बनाते हैं।
तरल कण मजबूती से बंधे होते हैं लेकिन कठोरता से नहीं। वे एक दूसरे के चारों ओर स्वतंत्र रूप से घूमने में सक्षम हैं, जिसके परिणामस्वरूप सीमित मात्रा में कण गतिशीलता होती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, अणुओं के बढ़े हुए कंपन के कारण अणुओं के बीच दूरियां बढ़ती हैं। जब कोई तरल अपने क्वथनांक तक पहुँच जाता है, तो अणुओं को एक साथ बाँधने वाली संयोजक शक्तियाँ टूट जाती हैं, और तरल अपनी गैसीय अवस्था में बदल जाता है (जब तक कि सुपरहीटिंग न हो)। यदि तापमान कम हो जाता है, तो अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है। जब तरल अपने गलनांक पर पहुंच जाता है तो अणु आमतौर पर एक बहुत ही विशिष्ट क्रम में बंध जाते हैं, जिसे क्रिस्टलीकरण कहा जाता है, और उनके बीच के बंधन अधिक कठोर हो जाते हैं, जिससे तरल अपनी ठोस अवस्था में बदल जाता है (जब तक कि सुपरकूलिंग न हो)।
उदाहरण
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तापमान और दबाव के लिए मानक स्थितियों में केवल दो रासायनिक तत्व तरल होते हैं: पारा (तत्व) और ब्रोमिन चार और तत्वों के गलनांक कमरे के तापमान से थोड़ा ऊपर होते हैं: फ्रैनशियम, सीज़ियम, गैलियम और रूबिडीयाम ।[1] धातु मिश्र जो कमरे के तापमान पर तरल होते हैं, उनमें NaK , एक सोडियम-पोटेशियम धातु मिश्र धातु, गैलिस्टन, एक फ्यूज़िबल मिश्र धातु तरल, और कुछ अमलगम (पारा युक्त मिश्र धातु) शामिल हैं।
शुद्ध पदार्थ जो सामान्य परिस्थितियों में तरल होते हैं उनमें पानी, इथेनॉल और कई अन्य कार्बनिक विलायक शामिल हैं। रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में तरल पानी का महत्वपूर्ण महत्व है; इसे जीवन के अस्तित्व के लिए एक आवश्यकता माना जाता है।
अकार्बनिक तरल पदार्थों में पानी, मैग्मा, अकार्बनिक गैर-जलीय विलायक और कई अम्ल शामिल हैं।
महत्वपूर्ण रोजमर्रा के तरल पदार्थों में जलीय घोल जैसे घरेलू विरंजित करना , खनिज तेल और गैसोलीन जैसे विभिन्न पदार्थों के अन्य मिश्रण, विनाईग्रेटे या मेयोनेज़ जैसे पायसन, रक्त की तरह निलंबन और रंग और दूध जैसे कोलाइड शामिल हैं।
कई गैसें तरल ऑक्सीजन, तरल नाइट्रोजन, तरल हाइड्रोजन और तरल हीलियम जैसे तरल पदार्थों को ठंडा करके गैसों का द्रवीकरण किया जा सकता है। हालाँकि, वायुमंडलीय दबाव पर सभी गैसों को द्रवित नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कार्बन डाइआक्साइड को केवल 5.1 एटीएम से ऊपर के दबाव में ही द्रवित किया जा सकता है।[2]
कुछ सामग्रियों को पदार्थ की आदर्श तीन अवस्थाओं में वर्गीकृत नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, तरल स्फ़टिक ( लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्ले में प्रयुक्त) में सॉलिड-समान और लिक्विड-जैसे दोनों गुण होते हैं, और लिक्विड या सॉलिड से अलग पदार्थ की अपनी स्थिति से संबंधित होते हैं।
अनुप्रयोग
स्नेहक, विलायक और शीतलक के रूप में तरल पदार्थों के कई प्रकार के उपयोग होते हैं।
ट्राइबोलॉजी में, तरल पदार्थों का अध्ययन स्नेहक के रूप में उनके गुणों के लिए किया जाता है। तेल जैसे स्नेहक चिपचिपाहट और प्रवाह विशेषताओं के लिए चुने जाते हैं जो कलपुर्जों के ऑपरेटिंग तापमान रेंज में उपयुक्त होते हैं। तेल अक्सर इंजन, गियर बॉक्स, धातु-कार्यों और हाइड्रोलिक सिस्टम में उनके अच्छे स्नेहन गुणों के लिए उपयोग किया जाता है।[3]
अन्य तरल पद