राज्य परिवर्तन: प्रकार और उनकी विशेषताएं (उदाहरण के साथ) - रसायन विज्ञान - 2025

राज्य में परिवर्तन जहां सामग्री से होकर गुजरती है शारीरिक परिवर्तन thermodynamic घटना प्रतिवर्ती या चरण हैं। इसे थर्मोडायनामिक कहा जाता है क्योंकि पदार्थ और परिवेश के बीच एक गर्मी हस्तांतरण होता है; या जो समान है, पदार्थ और ऊर्जा के बीच परस्पर क्रिया होती है जो कणों के पुनर्व्यवस्था को प्रेरित करती है।

राज्य के परिवर्तन से गुजरने वाले कण पहले और बाद में समान रहते हैं। दबाव और तापमान महत्वपूर्ण चर हैं कि उन्हें एक चरण या किसी अन्य में कैसे समायोजित किया जाता है। जब राज्य का परिवर्तन होता है, तो एक द्विभाजित प्रणाली का गठन होता है, जो दो अलग-अलग भौतिक अवस्थाओं में एक ही मामले से बना होता है।

राज्य परिवर्तन। स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

ऊपर दी गई छवि मुख्य स्थिति को दिखाती है जो सामान्य परिस्थितियों में मामले से गुजरती है।

एक नीले पदार्थ का एक ठोस घन तरल या गैसीय को उसके परिवेश के तापमान और दबाव के आधार पर बदल सकता है। अपने आप में यह एक एकल चरण का प्रतिनिधित्व करता है: ठोस। लेकिन, पिघलने के समय, यानी पिघलने पर, संलयन नामक एक ठोस-तरल संतुलन स्थापित होता है (लाल घन और बूंद के बीच लाल तीर)।

संलयन होने के लिए, क्यूब को अपने तापमान को बढ़ाने के लिए अपने परिवेश से गर्मी को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है; इसलिए, यह एक एंडोथर्मिक प्रक्रिया है। एक बार जब घन पूरी तरह से पिघल जाता है, तो यह एक ही चरण में लौटता है: तरल अवस्था।

यह नीलापन छोड़ना गर्मी को अवशोषित करना जारी रख सकता है, जिससे इसके तापमान में वृद्धि होती है और इसके परिणामस्वरूप गैसीय बुलबुले बनते हैं। फिर से, दो चरण हैं: एक तरल और दूसरा गैस। जब सभी तरल अपने क्वथनांक के माध्यम से वाष्पित हो जाते हैं, तो यह उबला हुआ या वाष्पीकृत होता है।

अब धुंधली बूंदें बादलों में बदल गईं। अब तक, सभी प्रक्रियाएं एंडोथर्मिक हैं। नीले रंग की गैस गर्म होने तक अवशोषित कर सकती है; हालांकि, स्थलीय स्थिति को देखते हुए, यह ठंडा हो जाता है और कंडेनस को वापस तरल (संघनन) में बदल देता है।

दूसरी ओर, बादल सीधे ठोस चरण पर भी जमा कर सकते हैं, फिर से ठोस घन (जमाव) बनाते हैं। ये अंतिम दो प्रक्रिया एक्सोथर्मिक (नीले तीर) हैं; यही है, वे पर्यावरण या परिवेश के लिए गर्मी जारी करते हैं।

संक्षेपण और बयान के अलावा, राज्य का परिवर्तन तब होता है जब नीले रंग का तापमान कम तापमान (जमने) पर जम जाता है।

राज्य परिवर्तन और उनकी विशेषताओं के प्रकार

छवि पदार्थ के तीन (सबसे आम) राज्यों के लिए विशिष्ट परिवर्तन दिखाती है: ठोस, तरल और गैस। लाल तीरों के साथ होने वाले परिवर्तन एंडोथर्मिक हैं, जिसमें गर्मी का अवशोषण शामिल है; जबकि नीले तीरों के साथ वे एक्ज़ोथिर्मिक होते हैं, वे गर्मी छोड़ते हैं।

इन परिवर्तनों में से प्रत्येक का एक संक्षिप्त विवरण नीचे दिया जाएगा, आणविक और थर्मोडायनामिक तर्क से उनकी कुछ विशेषताओं को उजागर करना।

- संलयन

संलयन ठोस से तरल तक पदार्थ की स्थिति का परिवर्तन है।

ठोस अवस्था में, कण (आयन, अणु, क्लस्टर इत्यादि) "कैदी" होते हैं, जो स्वतंत्र रूप से चलने में सक्षम होने के बिना अंतरिक्ष में निश्चित स्थिति में स्थित होते हैं। हालांकि, वे अलग-अलग आवृत्तियों पर कंपन करने में सक्षम हैं, और यदि वे बहुत मजबूत हैं, तो इंटरमॉलिक्युलर बलों द्वारा लगाया गया कठोर आदेश "गिरना" शुरू हो जाएगा।

नतीजतन, दो चरण प्राप्त होते हैं: एक जहां कण सीमित (ठोस) रहते हैं, और दूसरे जहां वे फ्रीयर (तरल) होते हैं, उन दूरी को बढ़ाने के लिए पर्याप्त होते हैं जो उन्हें अलग करते हैं। इसे प्राप्त करने के लिए, ठोस को गर्मी को अवशोषित करना चाहिए, और इस प्रकार इसके कण अधिक बल के साथ कंपन करेंगे।

इस कारण से संलयन एंडोथर्मिक है, और जब यह शुरू होता है तो यह कहा जाता है कि ठोस-तरल चरणों के बीच एक संतुलन होता है।

इस परिवर्तन को लाने के लिए आवश्यक ऊष्मा को फ्यूजन (_{halH Fus}) की ऊष्मा या दाढ़ _{आंत्रशोथ} कहा जाता है । यह ऊष्मा की मात्रा को व्यक्त करता है (ऊर्जा, मुख्य रूप से केजे की इकाइयों में) जो ठोस अवस्था में किसी पदार्थ के पिघलने को अवशोषित करने के लिए होती है, न कि इसके तापमान को बढ़ाने के लिए।

स्नोबॉल

हाथ से बर्फ पिघलना। स्रोत: पिक्साबे

इसे ध्यान में रखते हुए, यह समझा जाता है कि एक स्नोबॉल हाथ में क्यों पिघलता है (शीर्ष छवि)। हिम शरीर की ऊष्मा को अवशोषित करता है, जो कि 0 ° C से ऊपर बर्फ के तापमान को बढ़ाने के लिए पर्याप्त है।

बर्फ में बर्फ के क्रिस्टल पिघलने के लिए और अपने पानी के अणुओं के लिए एक गन्दा संरचना को अपनाने के लिए पर्याप्त गर्मी को अवशोषित करते हैं। जब बर्फ पिघल रही होती है, तो बनने वाला पानी अपना तापमान नहीं बढ़ाएगा, क्योंकि बर्फ पिघलने से पूरा होने के लिए हाथ से निकलने वाली गर्मी का इस्तेमाल किया जाता है।

- वाष्पीकरण

वाष्पीकरण तरल से गैसीय अवस्था तक किसी पदार्थ की स्थिति का परिवर्तन है।

पानी के उदाहरण के साथ जारी रखते हुए, अब एक बर्तन में एक मुट्ठी बर्फ रखकर और आग जलाकर, यह देखा जाता है कि बर्फ जल्दी पिघल जाए। जैसे ही पानी गर्म होता है, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य संभावित गैसीय अशुद्धियों के छोटे बुलबुले इसके अंदर बनने लगते हैं।

उबलता पानी। स्रोत: पिक्साबे

ऊष्मा आणविक रूप से पानी के विकारित विन्यास को बढ़ाती है, इसकी मात्रा का विस्तार करती है और वाष्प के दबाव को बढ़ाती है; इसलिए, कई अणु हैं जो बढ़ती वाष्पीकरण के परिणामस्वरूप सतह से बच जाते हैं।

इसकी उच्च विशिष्ट गर्मी (4.184J / ° C its g) के कारण तरल पानी धीरे-धीरे अपना तापमान बढ़ाता है। एक बिंदु आता है जहां गर्मी इसे अवशोषित करती है इसका उपयोग अब इसके तापमान को बढ़ाने के लिए नहीं किया जाता है, बल्कि तरल-वाष्प संतुलन को आरंभ करने के लिए किया जाता है; यही है, यह उबालना शुरू कर देता है और सभी तरल गर्मी को अवशोषित करते हुए और तापमान को स्थिर रखते हुए गैसीय अवस्था में जाएंगे।

यह वह जगह है जहाँ आप उबले हुए पानी की सतह (शीर्ष छवि) पर तीव्र बुदबुदाती देखते हैं। तरल पानी को अवशोषित करने वाली ऊष्मा इतनी होती है कि उसके उद्दीपक बुलबुले का वाष्प दबाव बाहरी दबाव के बराबर हो जाता है, जिसे वाष्पीकरण (izationH _Vap) कहा जाता है ।

दबाव की भूमिका

दबाव भी राज्य के परिवर्तनों का एक निर्धारित कारक है। वाष्पीकरण पर इसका क्या प्रभाव है? दबाव जितना अधिक होगा, उतनी अधिक गर्मी, जिसे पानी को उबालने के लिए अवशोषित करना होगा, और इसलिए, यह 100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर वाष्पीकृत होता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि दबाव में वृद्धि से पानी के अणुओं के लिए तरल से गैसीय चरण तक बचना मुश्किल हो जाता है।

प्रेशर कुकर इस तथ्य का उपयोग अपने उबलते बिंदु से ऊपर तापमान में भोजन को पानी में गर्म करने के लिए करते हैं।

दूसरी ओर, चूंकि एक वैक्यूम या दबाव में कमी है, तरल पानी को उबालने और गैस के चरण में जाने के लिए कम तापमान की आवश्यकता होती है। उच्च या निम्न दबाव के साथ, जब पानी उबलता है, तो राज्य के अपने परिवर्तन को पूरा करने के लिए वाष्पीकरण की संबंधित गर्मी को अवशोषित करने की आवश्यकता होती है।

- संक्षेपण

संघनन गैसीय अवस्था से तरल अवस्था तक किसी पदार्थ की स्थिति का परिवर्तन है।

पानी वाष्पीकृत हो गया है। आगे क्या होगा? जल वाष्प अभी भी तापमान में वृद्धि कर सकता है, गंभीर जलने के लिए खतरनाक खतरनाक वर्तमान बन सकता है।

हालाँकि, मान लें कि यह ठंडा होने के बजाय। कैसे? पर्यावरण को गर्मी जारी करना, और गर्मी जारी करना एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया होती है।

गर्मी जारी करने से, बहुत ऊर्जावान गैसीय जल अणु धीमा होने लगते हैं। इसके अलावा, उनकी बातचीत अधिक प्रभावी हो जाती है क्योंकि भाप का तापमान कम हो जाता है। सबसे पहले, पानी की बूंदें बनेगी, भाप से संघनित, उसके बाद बड़ी बूंदें जो अंत में गुरुत्वाकर्षण द्वारा आकर्षित की जाएंगी।

वाष्प की दी गई मात्रा को पूरी तरह से घनीभूत करने के लिए, आपको उसी ऊर्जा को छोड़ने की जरूरत है, लेकिन विपरीत संकेत के साथ, VH _{वाप पर}; यह है कि, संक्षेपण की इसकी तापीय धार CondH _कोंड । इस प्रकार, उलटा वाष्प-तरल संतुलन स्थापित किया जाता है।

नम खिड़कियां

पानी का संघनन। स्रोत: Pexels

संक्षेपण को घरों की खिड़कियों पर स्वयं देखा जा सकता है। एक ठंडी जलवायु में, घर के अंदर निहित जल वाष्प खिड़की से टकराता है, जिसके कारण इसकी सामग्री में अन्य सतहों की तुलना में कम तापमान होता है।

वहां, वाष्प के अणुओं को एक साथ दबाना आसान होता है, जिससे हाथ से आसानी से हटाने योग्य पतली सफेद परत बन जाती है। चूंकि ये अणु गर्मी (कांच और हवा को गर्म करते हैं) छोड़ते हैं, वे तब तक कई गुच्छों का निर्माण करना शुरू कर देते हैं जब तक कि पहली बूंदें संघनित नहीं हो सकती (शीर्ष छवि)।

जब बूंदें बहुत बड़ी हो जाती हैं, तो वे खिड़की से नीचे स्लाइड करते हैं और पानी का एक निशान छोड़ देते हैं।

- जमाना

ठोसकरण तरल अवस्था से ठोस अवस्था तक किसी पदार्थ की स्थिति का परिवर्तन होता है।

शीतलन के परिणामस्वरूप जमना होता है; दूसरे शब्दों में, पानी जमा देता है। जमने के लिए, पानी को उतनी ही मात्रा में छोड़ना चाहिए, जितना बर्फ पिघल जाए। फिर, यह गर्मी solidification या ठंड की तापीय धारिता, ΔH कहा जाता है _{कांग्रेस} (-ΔH _Fus)।

जैसे ही पानी के अणु शांत होते हैं, वे ऊर्जा खो देते हैं और उनकी अंतः-आणविक बातचीत अधिक मजबूत और दिशात्मक हो जाती है। नतीजतन, वे अपने हाइड्रोजन बांडों के लिए धन्यवाद की व्यवस्था करते हैं और तथाकथित बर्फ क्रिस्टल बनाते हैं। जिस तंत्र द्वारा बर्फ के क्रिस्टल विकसित होते हैं, उनके स्वरूप पर प्रभाव पड़ता है: पारदर्शी या सफेद।

बर्फ की मूर्ति। स्रोत: पिक्साबे

यदि बर्फ के क्रिस्टल बहुत धीरे-धीरे बढ़ते हैं, तो वे अशुद्धियों को कम नहीं करते हैं, जैसे कि गैसें जो कम तापमान पर पानी में घुलती हैं। इस प्रकार, बुलबुले बच रहे हैं और प्रकाश के साथ बातचीत नहीं कर सकते हैं; और फलस्वरूप, आपके पास एक बर्फ है जो एक असाधारण बर्फ की मूर्ति (शीर्ष छवि) के रूप में पारदर्शी है।

वही चीज जो बर्फ के साथ होती है, यह किसी अन्य पदार्थ के साथ हो सकती है जो ठंडा होने से जम जाता है। शायद स्थलीय स्थितियों में यह सबसे जटिल शारीरिक परिवर्तन है, क्योंकि कई पॉलीमॉर्फ प्राप्त किए जा सकते हैं।

- उच्च बनाने की क्रिया

उच्च बनाने की क्रिया ठोस पदार्थ से गैसीय अवस्था में परिवर्तन की स्थिति है।

क्या पानी को जलमग्न किया जा सकता है? नहीं, कम से कम सामान्य परिस्थितियों में नहीं (टी = 25 डिग्री सेल्सियस, पी = 1 एटीएम)। उच्च बनाने की क्रिया के लिए, अर्थात्, ठोस से गैस तक की स्थिति में परिवर्तन, ठोस का वाष्प दबाव अधिक होना चाहिए।

इसी तरह, यह आवश्यक है कि उनकी अंतर-आणविक बल बहुत मजबूत नहीं हैं, अधिमानतः अगर वे केवल फैलाव बलों से मिलकर बनते हैं।

सबसे द्योतक उदाहरण ठोस आयोडीन है। यह भूरे-बैंगनी रंग के रंग के साथ एक क्रिस्टलीय ठोस है, जो एक उच्च वाष्प दबाव प्रस्तुत करता है। ऐसा मामला है, कि इसके अधिनियम में एक बैंगनी वाष्प को बंद कर दिया जाता है, जिसकी मात्रा और विस्तार हीटिंग के अधीन होने पर ध्यान देने योग्य हो जाते हैं।

आयोडीन का उच्चीकरण। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स से बेलकिना एन.वी.

ऊपर की छवि एक विशिष्ट प्रयोग को दर्शाती है जहां एक ग्लास कंटेनर में ठोस आयोडीन वाष्पित होता है। यह दिलचस्प है और यह देखने के लिए हड़ताली है कि बैंगनी वाष्प को कैसे विसरित किया जाता है, और आरंभ करने वाला छात्र तरल आयोडीन की अनुपस्थिति को सत्यापित कर सकता है।

यह उच्च बनाने की क्रिया की मुख्य विशेषता है: एक तरल चरण की उपस्थिति नहीं है। इसी तरह, यह एंडोथर्मिक है, चूंकि ठोस अपने वाष्प दबाव को बढ़ाने के लिए गर्मी को अवशोषित करता है जब तक कि यह बाहरी दबाव के बराबर न हो।

- निक्षेपण

आयोडीन क्रिस्टल का जमाव। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स से Stanislav.nevyhosteny

जमाव पदार्थ की अवस्था से लेकर ठोस अवस्था में परिवर्तन होता है।

आयोडीन उच्च बनाने की क्रिया प्रयोग के समानांतर, इसके बयान की विशेषता है। जमाव विपरीत परिवर्तन या संक्रमण है: पदार्थ तरल अवस्था के निर्माण के बिना गैसीय अवस्था से ठोस तक जाता है।

जब बैंगनी आयोडीन वाष्प एक ठंडी सतह के संपर्क में आते हैं, तो वे इसे गर्म करने के लिए गर्मी छोड़ते हैं, ऊर्जा खो देते हैं और अपने अणुओं को भूरा-बैंगनी ठोस (शीर्ष छवि) में वापस इकट्ठा करते हैं। यह तब एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया है।

डिप्रेशन व्यापक रूप से सामग्रियों के संश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है जहां उन्हें परिष्कृत तकनीकों द्वारा धातु के परमाणुओं के साथ डोप किया जाता है। यदि सतह बहुत ठंडी है, तो इसके और वाष्प के कणों के बीच गर्मी का आदान-प्रदान अचानक होता है, जो संबंधित तरल चरण के माध्यम से मार्ग को छोड़ देता है।

उष्मा या आक्षेप का निक्षेपण (और निक्षेपण) उदात्तीकरण (erseH _Sub = - =H _Dep) का विलोम है । सिद्धांत रूप में, कई पदार्थों को उदासीन किया जा सकता है, लेकिन इसे प्राप्त करने के लिए दबाव और तापमान में हेरफेर करना आवश्यक है, इसके अलावा हाथ में उनके पी बनाम टी आरेख; जिसमें, इसके दूर के संभावित चरणों की कल्पना की जा सकती है।

अन्य स्थिति बदल जाती है

यद्यपि इनका कोई उल्लेख नहीं किया गया है, फिर भी कुछ अन्य मामले हैं। कभी-कभी उन्हें "प्रत्येक के एक छोटे से" होने की विशेषता होती है, और इसलिए उनका संयोजन होता है। उन्हें उत्पन्न करने के लिए, दबाव और तापमान को बहुत सकारात्मक (बड़े) या नकारात्मक (छोटे) परिमाण में हेरफेर किया जाना चाहिए।

इस प्रकार, उदाहरण के लिए, यदि गैसों को अत्यधिक गर्म किया जाता है, तो वे अपने इलेक्ट्रॉनों को खो देंगे और उनके सकारात्मक चार्ज किए गए नाभिक उस नकारात्मक ज्वार में गठित होंगे जो प्लाज्मा के रूप में जाना जाता है। यह "इलेक्ट्रिक गैस" का पर्याय है, क्योंकि इसमें एक उच्च विद्युत चालकता है।

दूसरी ओर, जब तापमान बहुत कम हो जाता है, तो पदार्थ अप्रत्याशित तरीके से व्यवहार कर सकता है; अर्थात्, वे निरपेक्ष शून्य (0 K) के आसपास अद्वितीय गुण प्रदर्शित करते हैं।

इन गुणों में से एक सुपरफ्लुइडिटी और सुपरकंडक्टिविटी है; साथ ही बोस-आइंस्टीन का गठन घनीभूत होता है, जहां सभी परमाणु एक के रूप में व्यवहार करते हैं।

कुछ शोध भी फोटोनिक पदार्थ की ओर इशारा करते हैं। इनमें इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन, फोटॉन, ग्रुप के कण मिलकर फोटोनिक अणु बनाते हैं। यही है, यह सैद्धांतिक रूप से प्रकाश के निकायों को द्रव्यमान दे रहा होगा।

संदर्भ

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