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पदार्थ की अवस्थाएँ क्या हैं?

पदार्थ की अवस्थाएँ ब्रह्मांड में पदार्थ के विभिन्न रूप हैं। उन्हें पदार्थ के एकत्रीकरण की अवस्था के रूप में भी जाना जाता है, क्योंकि कण प्रत्येक अवस्था में अलग-अलग तरीकों से एकत्रित या समूहित होते हैं।

यह माना जा सकता है कि प्राकृतिक परिस्थितियों में होने वाले एकत्रीकरण के उन रूपों को ध्यान में रखते हुए, पदार्थ की चार मूलभूत अवस्थाएँ हैं। पदार्थ की मूल अवस्थाएँ हैं:

  • ठोस अवस्था।
  • तरल अवस्था।
  • गैसीय अवस्था।
  • प्लाज्मा अवस्था।

छवि के विवरण में, हम देखते हैं कि कणों को एक साथ कैसे समूहित किया जाता है।

हालाँकि, पदार्थ के एकत्रीकरण की अवस्थाओं पर अध्ययन आज बढ़ा दिया गया है। उनके अलावा जो स्वाभाविक रूप से होते हैं, आज प्रयोगशाला में प्रेरित चरम स्थितियों में होने वाले लोगों का अध्ययन किया जा रहा है। इस समूह से, वैज्ञानिकों ने तीन नए राज्यों के अस्तित्व को सत्यापित किया है: बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी); फर्मी कंडेनसेट और सुपरसॉलिड।

पदार्थ की अवस्थाओं की विशेषताएं कणों के बीच आकर्षण बल और उनकी गतिशीलता पर निर्भर करती हैं। तापमान और / या दबाव ऐसे कारक हैं जो प्रभावित करते हैं कि इन कणों को एक साथ कैसे समूहित किया जाता है और वे एक दूसरे के साथ कैसे बातचीत करते हैं।

जब तापमान और / या दबाव चर में समझदार परिवर्तन होते हैं, तो पदार्थ की एक अवस्था से दूसरी अवस्था में परिवर्तन होते हैं। ये परिवर्तन ठोसकरण, वाष्पीकरण, पिघलने, उच्च बनाने की क्रिया, रिवर्स उच्च बनाने की क्रिया, आयनीकरण और विआयनीकरण हैं।

नीचे हम पदार्थ की मूलभूत अवस्थाओं के बीच मौजूद मुख्य अंतरों के साथ एक तुलनात्मक तालिका प्रस्तुत करते हैं:

संपत्ति

हालत
ठोस

हालत
तरलहालत
गैसीयहालत
प्लास्मेटिकपदार्थ का प्रकारस्थिर मामलाचिपचिपापन के साथ तरल पदार्थगैसोंगर्म गैसें
(विद्युत चार्ज के साथ)आकर्षण
कणों के बीचउच्चमध्यमछोटाछोटागतिशीलता
कणों काछोटामध्यमउच्चउच्चआयतनमात्रा के साथमात्रा के साथकोई मात्रा नहींकोई मात्रा नहींआकारपरिभाषितअनिश्चितकालीनअनिश्चितकालीनअनिश्चितकालीनउदाहरणपत्थरपानीपानी की भापप्लास्मा टी - वी

ठोस अवस्था

ठोस अवस्था वह है जिसे हम निश्चित पदार्थ के रूप में देखते हैं, जो आकार और आयतन में परिवर्तन का विरोध करती है। ठोस अवस्था वाले पदार्थ में कणों का एक-दूसरे के प्रति अधिक आकर्षण होता है, जिससे उनकी गति और परस्पर क्रिया की संभावना कम हो जाती है। उदाहरण के लिए: चट्टानें, लकड़ी, धातु के बर्तन, कांच, बर्फ और ग्रेफाइट, अन्य।

ठोस अवस्था की विशेषताएं हैं:

  • अलग-अलग कणों के बीच आकर्षण बल उस ऊर्जा से अधिक होता है जो अलगाव का कारण बनती है।
  • कण अपनी कंपन ऊर्जा को सीमित करते हुए खुद को स्थिति में बंद कर लेते हैं।
  • यह अपने आकार और मात्रा को बनाए रखता है।

तरल अवस्था

तरल अवस्था उन तरल पदार्थों से मेल खाती है जिनकी मात्रा स्थिर होती है, लेकिन इसके कंटेनर के आकार के अनुकूल हो जाती है। उदाहरण के लिए: पानी, शीतल पेय, तेल और लार।

तरल अवस्था की विशेषताएं हैं:

  • कण एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, लेकिन दूरी ठोस की तुलना में अधिक होती है।
  • कण ठोस की तुलना में अधिक गतिशील होते हैं, लेकिन गैसों की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं।
  • इसकी एक स्थिर मात्रा है।
  • इसका स्वरूप अनिश्चित है। अत: द्रव अपने पात्र का आकार ले लेता है।

गैसीय अवस्था

गैसीय अवस्था गैसों से मेल खाती है। तकनीकी रूप से इसे एक-दूसरे के प्रति कम आकर्षण वाले कणों के समूह के रूप में परिभाषित किया जाता है, जो एक-दूसरे से टकराने पर अंतरिक्ष में फैल जाते हैं। उदाहरण के लिए: जल वाष्प, ऑक्सीजन (O2) और प्राकृतिक गैस।

गैसीय अवस्था की विशेषताएं हैं:

  • ठोस और तरल पदार्थ की तुलना में कम कणों को केंद्रित करता है।
  • कणों का एक दूसरे के प्रति बहुत कम आकर्षण होता है।
  • कण विस्तार में हैं, इसलिए वे ठोस और गैसों की तुलना में अधिक गतिशील हैं।
  • इसका कोई निश्चित आकार या आयतन नहीं है।

प्लाज्मा अवस्था

प्लास्मेटिक अवस्था गैसीय अवस्था के समान होती है, लेकिन इसमें विद्युत आवेशित कण होते हैं, अर्थात आयनित। इसलिए, यह गर्म गैसें हैं।

प्लाज्मा अवस्था में पदार्थ बाहरी अंतरिक्ष में बहुत आम है और वास्तव में, इसके 99% अवलोकन योग्य पदार्थ का गठन होता है। हालांकि, कुछ स्थलीय घटनाओं में प्लाज्मा अवस्था भी स्वाभाविक रूप से पुन: उत्पन्न होती है। इसी तरह, इसे विभिन्न उपयोगों के लिए कृत्रिम रूप से उत्पादित किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, सूर्य, तारे और नीहारिकाओं में प्लाज्मा होता है। यह ध्रुवीय अरोराओं में, बिजली में और सैन टेल्मो की तथाकथित आग में भी मौजूद है। उनके कृत्रिम उत्पादन के लिए, कुछ उदाहरण प्लाज्मा टीवी, फ्लोरोसेंट ट्यूब और प्लाज्मा लैंप हैं।

प्लाज्मा अवस्था की विशेषताएं हैं:

  • इसमें परिभाषित आकार और मात्रा का अभाव है।
  • इसके कण आयनित होते हैं।
  • इसमें विद्युत चुम्बकीय संतुलन का अभाव है।
  • यह एक अच्छा विद्युत चालक है।
  • चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर यह तंतु, परतें और किरणें बनाता है।

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मामले की स्थिति में बदलाव

पदार्थ की अवस्थाओं में परिवर्तन ऐसी प्रक्रियाएँ हैं जो पदार्थ की स्थानिक संरचना को एक अवस्था से दूसरी अवस्था में बदलने की अनुमति देती हैं। वे तापमान और / या दबाव जैसी पर्यावरणीय परिस्थितियों में भिन्नता पर निर्भर करते हैं।

पदार्थ की मूलभूत अवस्थाओं को ध्यान में रखते हुए, पदार्थ की अवस्था में परिवर्तन हैं: जमना, वाष्पीकरण, संलयन, उच्च बनाने की क्रिया, उलटा उच्च बनाने की क्रिया, आयनीकरण और विआयनीकरण।

पिघलना या पिघलना। यह ठोस अवस्था से तरल अवस्था में परिवर्तन है। यह तब होता है जब ठोस पिघलने तक सामान्य से अधिक तापमान के संपर्क में आता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि उच्च तापमान जिस पर ठोस रहता है, कणों को अधिक अलग करता है और अधिक आसानी से चलता है।

जमाना। जमना द्रव अवस्था से ठोस अवस्था में परिवर्तन है। जब किसी द्रव का तापमान कम हो जाता है, तो कण एक-दूसरे के पास आने लगते हैं और उनके बीच की गति कम हो जाती है। हिमांक तक पहुँचने पर ये ठोस पदार्थ में बदल जाते हैं।

वाष्पीकरण। वाष्पीकरण तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तन है। यह तब होता है जब तापमान एक समझदार तरीके से बढ़ता है, जो कणों के बीच की बातचीत को तोड़ देता है। यह उनके अलगाव का कारण बनता है और एक गैस को जन्म देते हुए गति बढ़ाता है।

वाष्पीकरण। संघनन गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में परिवर्तन है। जैसे ही तापमान गिरता है और / या दबाव बढ़ता है, गैस के कण कुछ गतिशीलता खो देते हैं और एक दूसरे के करीब आ जाते हैं। यह सन्निकटन गैस से तरल में मार्ग की व्याख्या करता है।

उच्च बनाने की क्रिया। उच्च बनाने की क्रिया तरल अवस्था से गुजरे बिना ठोस अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तन है। यह होता है, उदाहरण के लिए, नेफ़थलीन क्षेत्रों में। पतंगों को कोठरी से दूर रखने के लिए उपयोग किए जाने वाले इन क्षेत्रों में समय के साथ खुद को लुप्त होने का गुण होता है। इसका मतलब है कि वे तरल अवस्था से गुजरे बिना ठोस से गैसीय अवस्था में चले जाते हैं।

उलटा उच्च बनाने की क्रिया। गैसीय अवस्था से ठोस अवस्था में सीधे रूप में परिवर्तित होना रिवर्स सब्लिमेशन, रिग्रेसिव सब्लिमिनेशन, डिपोजिशन या क्रिस्टलीकरण कहलाता है।

आयनीकरण आयनीकरण गैस से प्लाज्मा में परिवर्तन है, जो तब होता है जब गैस के कणों को विद्युत आवेशित किया जाता है, जो गैस के गर्म होने पर संभव है।

विआयनीकरण विआयनीकरण में प्लाज्मा अवस्था से गैसीय अवस्था में प्रवेश होता है। इसलिए, यह आयनीकरण के विपरीत प्रक्रिया है।

इसके बाद, हम एक सारणी प्रस्तुत करते हैं जो पदार्थ में होने वाले परिवर्तनों को सारांशित करती है और प्रत्येक के लिए एक उदाहरण प्रस्तुत करती है।

प्रक्रियास्थिति परिवर्तनउदाहरणविलयठोस से तरल।थाव्स।

जमाना

तरल से ठोस।बर्फ।वाष्पीकरणतरल से गैसीय।पानी की भाप।वाष्पीकरणतरल से गैसीय।वर्षा।उच्च बनाने की क्रियाठोस से गैसीय।सूखी बर्फ।रिवर्स उच्च बनाने की क्रियाठोस से गैसीय।हिमपात।आयनीकरणप्लाज्मा के लिए गैसीय।नीओन चिह्न।विआयनीकरणगैसीय से प्लाज्मा।धुंआ जो से निकलता है
एक लौ बुझाओ।

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पदार्थ की नई अवस्थाएँ

वर्तमान में, वैज्ञानिक जांच में कृत्रिम प्रक्रियाओं के माध्यम से पदार्थ के एकत्रीकरण की नई अवस्थाएं पाई गई हैं। सबसे अच्छी तरह से ज्ञात तापमान पर आधारित हैं, और बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट, फर्मोनिक कंडेनसेट और सुपरसॉलिड स्टेट हैं।

हालांकि, पदार्थ की संभावित अवस्थाओं के बारे में अन्य सिद्धांतों का अभी भी अध्ययन किया जा रहा है, जैसे कि रिडबर्ग अणु, क्वांटम हॉल राज्य, फोटोनिक पदार्थ और ड्रॉपलेटन।

बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी)

बोस-आइंस्टीन कंडेनसेट (बीईसी) के रूप में जाना जाने वाला राज्य तब होता है जब कुछ गैसों को पूर्ण शून्य (-273.15 डिग्री सेल्सियस) के करीब तापमान के अधीन किया जाता है, इस तरह के घनत्व और हिमांक तक पहुंच जाता है कि परमाणुओं को स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है।

यह पदार्थ की एक अवस्था है जिसे कृत्रिम रूप से 1995 में प्राप्त किया गया था। तब से, इसे पदार्थ की पाँचवीं अवस्था के रूप में भी जाना जाता है।

बीईसी का एक उदाहरण अतिचालकता वाली सामग्री है, अर्थात, वे बिना किसी प्रतिरोध के और बिना ऊर्जा खोए बिजली संचारित कर सकते हैं।

बोस-आइंस्टीन संघनित अवस्था की विशेषताएँ हैं:

  • इसके कण बोसॉन हैं।
  • इसे केवल उपपरमाण्विक स्तर पर ही देखा जा सकता है।
  • यह अतिचालकता (शून्य विद्युत प्रतिरोध) प्रस्तुत करता है।
  • इसकी न्यूनतम ऊर्जा अवस्था को जमीनी अवस्था के रूप में जाना जाता है।

इसमें तल्लीन करें: बोस-आइंस्टीन की आम सहमति की स्थिति

फर्मी की गिनती

फर्मी कंडेनसेट या फर्मीओनिक कंडेनसेट वह है जहां मामला सुपरफ्लुइड होता है, यानी इसमें चिपचिपापन की कोई डिग्री नहीं होती है। फर्मोनिक अवस्था का व्यवहार एक कण के बजाय एक तरंग के समान होता है। यह बोस-आइंस्टीन राज्य से संबंधित है।

fermionic संघनित्र की विशेषताएं हैं:

  • इसके कण फ़र्मियन हैं (और बोसॉन नहीं)।
  • यह परम शून्य के करीब तापमान में होता है।
  • इसकी स्थिरता बहुत कम समय तक चलती है।

सुपर सॉलिड

सुपरसॉलिड एक ऐसी अवस्था है जिसमें पदार्थ को सुपरफ्लुइड के गुणों के साथ अंतरिक्ष में व्यवस्थित किया जाता है। 2017 में ही इसके अस्तित्व के स्पष्ट प्रमाण मिले थे। यह अभी भी जांच के अधीन है, जैसा कि अन्य काल्पनिक राज्यों में है।

यह सभी देखें:

  • इस मामले के गुण
  • पदार्थ के गहन और व्यापक गुण

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