द्रव: Difference between revisions
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एक तरल का चिपचिपा व्यवहार या तो[[ न्यूटोनियन द्रव | न्यूटोनियन द्रव]] या [[ गैर-न्यूटोनियन द्रव |गैर-न्यूटोनियन द्रव]] हो सकता है। एक [[ न्यूटोनियन द्रव |न्यूटोनियन]] तरल एक रैखिक विकृति/तनाव वक्र प्रदर्शित करता है, जिसका अर्थ है कि इसकी चिपचिपाहट समय, कतरनी दर, या कतरनी दर इतिहास से स्वतंत्र है। न्यूटोनियन तरल पदार्थों के उदाहरणों में पानी, [[ ग्लिसरीन |ग्लिसरीन]], [[ मोटर ऑयल |मोटर ऑयल]], [[ शहद |शहद]] या पारा शामिल हैं। एक गैर-न्यूटोनियन तरल वह है जहां चिपचिपापन इन कारकों से स्वतंत्र नहीं होता है और कतरनी के नीचे या तो गाढ़ा (चिपचिपापन में वृद्धि) या पतला (चिपचिपापन में कमी) होता है। गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों के उदाहरणों में [[ चटनी |केचप]], मेयोनेज़, हेयर जैल, [[ प्ले-रवींद्र |प्ले-डोह]] या [[ स्टार्च |स्टार्च]] समाधान शामिल हैं।<ref>''Honey in Traditional and Modern Medicine'' by Laid Boukraa -- CRC Press 2014 Page 22--24</ref> | एक तरल का चिपचिपा व्यवहार या तो[[ न्यूटोनियन द्रव | न्यूटोनियन द्रव]] या [[ गैर-न्यूटोनियन द्रव |गैर-न्यूटोनियन द्रव]] हो सकता है। एक [[ न्यूटोनियन द्रव |न्यूटोनियन]] तरल एक रैखिक विकृति/तनाव वक्र प्रदर्शित करता है, जिसका अर्थ है कि इसकी चिपचिपाहट समय, कतरनी दर, या कतरनी दर इतिहास से स्वतंत्र है। न्यूटोनियन तरल पदार्थों के उदाहरणों में पानी, [[ ग्लिसरीन |ग्लिसरीन]], [[ मोटर ऑयल |मोटर ऑयल]], [[ शहद |शहद]] या पारा शामिल हैं। एक गैर-न्यूटोनियन तरल वह है जहां चिपचिपापन इन कारकों से स्वतंत्र नहीं होता है और कतरनी के नीचे या तो गाढ़ा (चिपचिपापन में वृद्धि) या पतला (चिपचिपापन में कमी) होता है। गैर-न्यूटोनियन तरल पदार्थों के उदाहरणों में [[ चटनी |केचप]], मेयोनेज़, हेयर जैल, [[ प्ले-रवींद्र |प्ले-डोह]] या [[ स्टार्च |स्टार्च]] समाधान शामिल हैं।<ref>''Honey in Traditional and Modern Medicine'' by Laid Boukraa -- CRC Press 2014 Page 22--24</ref> | ||
=== | === बंधन के तहत लोच === | ||
बद्ध तरल पदार्थ विस्तृत तरल पदार्थों की तुलना में विभिन्न यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, उप-मिलीमीटर बंधन के तहत तरल पदार्थ (उदाहरण के लिए कठोर दीवारों के बीच की जगह में) एक ठोस जैसी यांत्रिक प्रतिक्रिया प्रदर्शित करता है और इसमें आश्चर्यजनक रूप से बड़ी कम आवृत्ति वाला लोचदार [[ कतरनी मापांक |कतरनी मापांक]] होता है, जो बंधन की लंबाई के व्युत्क्रम घन शक्ति के साथ बदलता है।<ref name =" PNAS ">{{cite journal|last1=Zaccone|first1=A.|last2=Trachenko|first2=K.|date=2020|title=सीमित तरल पदार्थों की कम आवृत्ति कतरनी लोच की व्याख्या करना|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA|volume=117|issue=33|pages=19653–19655|doi=10.1073/pnas.2010787117|pmid=32747540|pmc=7443959|arxiv=2007.11916|bibcode=2020PNAS..11719653Z|doi-access=free}}</ref> | |||
उप-मिलीमीटर | |||
=== ध्वनि प्रसार === | === ध्वनि प्रसार === | ||
{{main|Speed of sound#Speed of sound in liquids}} | {{main|Speed of sound#Speed of sound in liquids}} | ||
किसी द्रव में ध्वनि की चाल | किसी द्रव में ध्वनि की चाल <math>c = \sqrt {K/\rho}</math> द्वारा दी जाती है, जहाँ <math>K</math> तरल का [[ थोक मापांक |थोक मापांक]] है और <math>\rho</math> घनत्व। उदाहरण के तौर पर, पानी का थोक मापांक लगभग 2.2 [[ पास्कल (इकाई) |पास्कल]] और घनत्व 1000 किग्रा/मी<sup>3</sup> है, जो c = 1.5 km/s देता है।<ref>{{Citation | ||
| last1 = Taylor | | last1 = Taylor | ||
| first1 = John R. | | first1 = John R. | ||
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== ऊष्मप्रवैगिकी == | == ऊष्मप्रवैगिकी == | ||
=== | === अवस्था परिवर्तन === | ||
{{main|Boiling|Boiling point|Melting|Melting point}} | {{main|Boiling|Boiling point|Melting|Melting point}} | ||
[[File:Phase-diag2.svg|thumb|300px|एक विशिष्ट [[ चरण आरेख ]]। बिंदीदार रेखा पानी के असामान्य व्यवहार को दर्शाती है। हरी रेखाएं दिखाती हैं कि दबाव के साथ हिमांक कैसे भिन्न हो सकता है, और नीली रेखा दिखाती है कि दबाव के साथ क्वथनांक कैसे भिन्न हो सकता है। लाल रेखा उस सीमा को दर्शाती है जहां [[ उच्च बनाने की क्रिया (रसायन विज्ञान) ]] या निक्षेपण (भौतिकी) हो सकती है।]]क्वथनांक से नीचे के तापमान पर, तरल रूप में कोई भी पदार्थ वाष्प के संघनन की रिवर्स प्रक्रिया के साथ संतुलन तक पहुंचने तक वाष्पित हो जाएगा। इस बिंदु पर वाष्प उसी दर से संघनित होगी जैसे तरल वाष्पित होता है। इस प्रकार, एक तरल स्थायी रूप से मौजूद नहीं हो सकता है यदि वाष्पित तरल को लगातार हटा दिया जाता है।<ref>{{Citation|last1=March|first1=N.H.|last2=Tosi|first2=M.P.|title=Introduction to Liquid State Physics|publisher=World Scientific|year=2002|doi=10.1142/4717|isbn=978-981-3102-53-8|page=7|bibcode=2002ilsp.book.....M|url=https://doi.org/10.1142/4717}}</ref> एक तरल अपने क्वथनांक पर या उससे ऊपर सामान्य रूप से उबलता है, हालांकि कुछ परिस्थितियों में सुपरहीटिंग इसे रोक सकता है। | [[File:Phase-diag2.svg|thumb|300px|एक विशिष्ट [[ चरण आरेख ]]। बिंदीदार रेखा पानी के असामान्य व्यवहार को दर्शाती है। हरी रेखाएं दिखाती हैं कि दबाव के साथ हिमांक कैसे भिन्न हो सकता है, और नीली रेखा दिखाती है कि दबाव के साथ क्वथनांक कैसे भिन्न हो सकता है। लाल रेखा उस सीमा को दर्शाती है जहां [[ उच्च बनाने की क्रिया (रसायन विज्ञान) ]] या निक्षेपण (भौतिकी) हो सकती है।]]क्वथनांक से नीचे के तापमान पर, तरल रूप में कोई भी पदार्थ वाष्प के संघनन की रिवर्स प्रक्रिया के साथ संतुलन तक पहुंचने तक वाष्पित हो जाएगा। इस बिंदु पर वाष्प उसी दर से संघनित होगी जैसे तरल वाष्पित होता है। इस प्रकार, एक तरल स्थायी रूप से मौजूद नहीं हो सकता है यदि वाष्पित तरल को लगातार हटा दिया जाता है।<ref>{{Citation|last1=March|first1=N.H.|last2=Tosi|first2=M.P.|title=Introduction to Liquid State Physics|publisher=World Scientific|year=2002|doi=10.1142/4717|isbn=978-981-3102-53-8|page=7|bibcode=2002ilsp.book.....M|url=https://doi.org/10.1142/4717}}</ref> एक तरल अपने क्वथनांक पर या उससे ऊपर सामान्य रूप से उबलता है, हालांकि कुछ परिस्थितियों में सुपरहीटिंग इसे रोक सकता है। | ||
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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 पदार्थ या ठोस को घोलने के लिए कई तरल पदार्थ विलायक के रूप में उपयोग किए जाते हैं। विलयन विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में पाए जाते हैं, जिनमें पेंट, सीलेंट और गोंद शामिल हैं। नाफ्था और एसीटोन का उपयोग उद्योग में अक्सर कलपुर्जों से तेल, ग्रीस और टार को साफ करने के लिए किया जाता है। बॉडी फ्लुइड्स पानी आधारित समाधान हैं।
पृष्ठसक्रियकारक आमतौर पर साबुन और डिटर्जेंट में पाए जाते हैं। अल्कोहल जैसे विलायक को अक्सर रोगाणुरोधी के रूप में उपयोग किया जाता है। वे सौंदर्य प्रसाधन, स्याही और तरल डाई लेजर में पाए जाते हैं। उनका उपयोग खाद्य उद्योग में, वनस्पति तेल के निष्कर्षण जैसी प्रक्रियाओं में किया जाता है।[4] तरल पदार्थ में गैसों की तुलना में बेहतर तापीय चालकता होती है, और प्रवाह की क्षमता यांत्रिक घटकों से अतिरिक्त गर्मी को हटाने के लिए तरल को उपयुक्त बनाती है। उष्मा का आदान प्रदान करने वाला जैसे रेडियेटर के माध्यम से तरल को प्रवाहित करके गर्मी को हटाया जा सकता है, या वाष्पीकरण के दौरान तरल के साथ गर्मी को हटाया जा सकता है।[5] इंजन को गर्म होने से बचाने के लिए पानी या ग्लाइकोल कूलेंट का उपयोग किया जाता है।[6] परमाणु रिएक्टरों में उपयोग किए जाने वाले शीतलक में पानी या तरल धातु, जैसे सोडियम या विस्मुट शामिल हैं।[7] तरल प्रणोदक फिल्मों का उपयोग राकेट के प्रणोद कक्षों को ठंडा करने के लिए किया जाता है।[8] मशीनिंग में, उत्पन्न अतिरिक्त गर्मी को दूर करने के लिए पानी और तेल का उपयोग किया जाता है, जो निर्मित वस्तुओं और टूलींग दोनों को जल्दी से बर्बाद कर सकता है। पसीने के दौरान, पसीना वाष्पित होकर मानव शरीर से गर्मी को दूर करता है। हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग उद्योग (एचवीएसी) में, तरल पदार्थ जैसे पानी का उपयोग गर्मी को एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।[9]</