तरल और गैसीय पिंडों का एक विशिष्ट गुण है द्रवता, यानी, कतरनी विरूपण के लिए कम प्रतिरोध: यदि कतरनी दर शून्य हो जाती है, तो इस विरूपण के लिए तरल या गैस का प्रतिरोध बल भी शून्य हो जाता है. दूसरे शब्दों में, तरल और गैसीय पदार्थनहीं है आकार की लोच- ये जिस बर्तन में होते हैं उसी का आकार आसानी से ले लेते हैं।

किसी तरल या गैस का आयतन V बदलने के लिए परिमित बाह्य बलों की आवश्यकता होती है। जब बाहरी प्रभावों के परिणामस्वरूप आयतन बदलता है, तो तरल और गैस में लोचदार बल उत्पन्न होते हैं, जो बाहरी बलों की क्रिया को संतुलित करते हैं। तरल पदार्थ और गैसों के लोचदार गुण इस तथ्य से निर्धारित होते हैं कि उनके अलग-अलग हिस्से तरल या गैस की संपीड़ितता की डिग्री के आधार पर एक दूसरे पर (बातचीत) या उनके संपर्क में आने वाले पिंडों पर बल के साथ कार्य करते हैं। संबंधित अंतःक्रिया को एक मात्रा द्वारा दर्शाया जाता है जिसे कहा जाता है दबाव पी.

आइए एक ऐसे तरल पदार्थ पर विचार करें जो संतुलन में है, यानी ऐसी स्थिति में जब इसके अलग-अलग हिस्से एक-दूसरे के सापेक्ष गति नहीं करते हैं। आइए तरल में एक प्राथमिक क्षेत्र का चयन करें डी.एस.(चित्र 5.1 देखें)। पर डी.एस.बल तरल के अन्य भागों से कार्य करते हैं, परिमाण में समान लेकिन दिशा में विपरीत। इन बलों की प्रकृति को स्पष्ट करने के लिए, आइए हम उपरोक्त तरल को मानसिक रूप से हटा दें डी.एस., और इसे परिणामी बल से बदलें डी.एफ, ताकि अन्य हिस्सों की स्थिति खराब न हो। ये बल लंबवत होने चाहिए डी.एस.चूँकि अन्यथा बलों का स्पर्शरेखा घटक द्रव कणों को साथ ले जाने का कारण बनेगा डी.एस., और संतुलन बिगड़ जाएगा। नतीजतन, द्रव संतुलन तब घटित होगा जब सभी बलों का परिणाम होगा डी.एफसीधा डी.एस..

ताकत डी.एफ, साइट की प्रति इकाई सतह डी.एस., दबाव कहा जाता है पी, वह है

• क्रिस्टल में परमाणुओं (या अणुओं) को एक क्रिस्टल जाली बनाने के लिए व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित किया जाता है।

प्रश्न और कार्य

प्रथम स्तर

1. आप पदार्थ की कौन सी अवस्थाओं को जानते हैं?
2. आप प्रयोगात्मक रूप से कैसे सत्यापित कर सकते हैं कि एक "खाली" गिलास हवा से भरा है?
3. आप ऐसे बर्तन का केवल आधा हिस्सा ही गैस से क्यों नहीं भर सकते जिसमें कोई विभाजन न हो?
4. गैसों की आणविक संरचना क्या है? यह गैसों के किन गुणों की व्याख्या करता है?
5. एक पात्र से दूसरे पात्र में पानी डालने से द्रव के गुणों के बारे में क्या अवलोकन किया जा सकता है?
6. द्रवों की आणविक संरचना क्या है? यह द्रवों के किन गुणों की व्याख्या करता है?
7. आप ठोस पदार्थों के कौन से गुण जानते हैं? ठोस पदार्थों के गुणों में अंतर को दर्शाने वाले उदाहरण दीजिए।

   दूसरा स्तर

8. गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों के उदाहरण दीजिए जिन्हें आप जानते हैं।
9. तरल और गैस के सामान्य गुण क्या हैं? तरल पदार्थ और ठोस?
10. गैस, तरल और ठोस के बीच मुख्य अंतर क्या हैं?
11. तरल पदार्थ और ठोस पदार्थों की कम संपीड्यता क्या बताती है?
12. क्रिस्टलीय पिंड क्या हैं? उनकी आणविक संरचना क्या है? क्रिस्टलीय ठोसों के उदाहरण दीजिए।
13. अनाकार पिंडों के उदाहरण दीजिए। क्रिस्टलीय से उनका अंतर क्या है?
14. अनाकार पिंडों और क्रिस्टलीय पिंडों में क्या समानता है? अनाकार पिंडों एवं द्रवों में?
15. पदार्थ की अवस्थाओं के बारे में एक समस्या बनाइए, जिसका उत्तर होगा: "केवल गैस।"

घरेलू प्रयोगशाला

1. भरना प्लास्टिक की बोतललगभग आधा तक पानी डालें और स्टॉपर से कसकर बंद कर दें। बोतल को निचोड़ने का प्रयास करें. फिर बोतल को ऊपर तक भरकर वही प्रयोग दोहराएँ। आपने क्या अंतर देखा? यह क्या दर्शाता है?
2. एक आवर्धक कांच के नीचे दानेदार चीनी क्रिस्टल की जांच करें और टेबल नमक. उनकी तुलना टूटे हुए कांच के बहुत छोटे टुकड़ों से करें। क्या अंतर है? क्या आप इसे समझा सकते हैं?

इस अध्याय में मुख्य बात है

• हमारे आस-पास के सभी शरीर परमाणुओं से बने हैं। वैज्ञानिक आज 100 से अधिक जानते हैं विभिन्न प्रकार केपरमाणु.
• एक दूसरे के प्रति आकर्षित होकर परमाणु अणु बनाते हैं। वैज्ञानिक कई मिलियन प्रकार के अणुओं को जानते हैं।
• किसी पदार्थ के गुण उस पदार्थ को बनाने वाले अणुओं के प्रकार से निर्धारित होते हैं।
• अणुओं का आकार एक मिलीमीटर के दस लाखवें हिस्से में मापा जाता है।
• गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों के अणु निरंतर अराजक गति में हैं - यह इंगित किया गया है, उदाहरण के लिए, ब्राउनियन गति और प्रसार की घटना द्वारा।
• बढ़ते तापमान के साथ अणुओं की अराजक (थर्मल) गति की गति बढ़ जाती है।
• अणु एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं: बहुत कम दूरी पर वे प्रतिकर्षित करते हैं, और थोड़ी बड़ी दूरी पर वे आकर्षित करते हैं। अणुओं का प्रतिकर्षण उन तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों की असंपीड्यता की व्याख्या करता है जिनमें अणु एक दूसरे के करीब स्थित होते हैं।

• कोई पदार्थ ठोस, तरल या गैसीय अवस्था में हो सकता है।
• गैस उसे प्रदान की गई संपूर्ण मात्रा पर कब्जा कर लेती है। गैस आसानी से संपीड़ित होती है। गैस में अणु एक दूसरे के निकट स्थित नहीं होते हैं।
• तरल पदार्थ उस पात्र का आकार ले लेता है जिसमें वह स्थित होता है। यह इसकी तरलता के कारण है। तरल व्यावहारिक रूप से असम्पीडित है. किसी द्रव में अणु एक-दूसरे के निकट स्थित होते हैं, लेकिन इस व्यवस्था में कोई विशिष्ट क्रम नहीं होता है।
• ठोस पदार्थ आयतन और आकार बनाए रखते हैं।
• ठोस क्रिस्टलीय एवं अनाकार होते हैं।
• क्रिस्टल में परमाणु (या अणु) एक व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं, जिससे एक क्रिस्टल जाली बनती है।
• क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों के गुण न केवल परमाणुओं या अणुओं के प्रकार से, बल्कि क्रिस्टल जाली की संरचना से भी निर्धारित होते हैं।

तरल पदार्थ:

ठोस के विपरीत, तरल में कणों के बीच कम सामंजस्य होता है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें तरलता होती है और यह उस बर्तन का आकार ले लेता है जिसमें इसे रखा जाता है।

तरल पदार्थों को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: बूंद और गैसीय। बूंदों के तरल पदार्थ में उच्च संपीड़न प्रतिरोध (वस्तुतः असम्पीडित) और स्पर्शरेखा और तन्य बलों के लिए कम प्रतिरोध होता है (कणों के नगण्य आसंजन और कणों के बीच कम घर्षण बल के कारण)। गैसीय तरल पदार्थों में संपीड़न के प्रतिरोध की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति की विशेषता होती है। बूंदों वाले तरल पदार्थों में पानी, गैसोलीन, मिट्टी का तेल, तेल, पारा और अन्य शामिल हैं, और गैसीय तरल पदार्थों में सभी गैसें शामिल हैं।

हाइड्रोलिक्स छोटी बूंद वाले तरल पदार्थों का अध्ययन करता है। व्यावहारिक हाइड्रोलिक समस्याओं को हल करते समय, अवधारणा का उपयोग अक्सर किया जाता है आदर्श तरल- एक असम्पीडित माध्यम जिसमें व्यक्तिगत कणों के बीच आंतरिक घर्षण नहीं होता है।

किसी तरल पदार्थ के मुख्य भौतिक गुणों में घनत्व, दबाव, संपीड़ितता, थर्मल विस्तार और चिपचिपाहट शामिल हैं।

घनत्व द्रव्यमान का उस द्रव्यमान द्वारा व्याप्त आयतन से अनुपात है। घनत्व को एसआई इकाइयों में किलोग्राम प्रति घन मीटर (किलो/एम3) में मापा जाता है। जल का घनत्व 1000 kg/m3 है।

एकीकृत संकेतकों का भी उपयोग किया जाता है: - किलोपास्कल - 1 केपीए = 103 पीए; – मेगापास्कल - 1 एमपीए = 106 पीए.

किसी तरल पदार्थ की संपीड्यता दबाव बदलने पर आयतन बदलने की उसकी क्षमता है। यह गुण वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न या संपीड़ितता के गुणांक की विशेषता है, जो प्रति इकाई क्षेत्र में बढ़ते दबाव के साथ तरल की मात्रा में सापेक्ष कमी को व्यक्त करता है। निर्माण हाइड्रोलिक्स के क्षेत्र में गणना के लिए, पानी को असम्पीडित माना जाता है। इस संबंध में, व्यावहारिक समस्याओं को हल करते समय, तरल की संपीड़न क्षमता को आमतौर पर नजरअंदाज कर दिया जाता है।

वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न अनुपात के व्युत्क्रम को लोचदार मापांक कहा जाता है। लोच का मापांक पास्कल में मापा जाता है।

किसी तरल को गर्म करने पर उसके थर्मल विस्तार को थर्मल विस्तार के गुणांक द्वारा दर्शाया जाता है, जो तापमान में 1 C परिवर्तन होने पर तरल की मात्रा में सापेक्ष वृद्धि दर्शाता है।

अन्य पिंडों के विपरीत, 0 से 4 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर पानी की मात्रा कम हो जाती है। 4°C पर पानी का घनत्व सबसे अधिक और अधिकतम होता है विशिष्ट गुरुत्व; अधिक गर्म करने पर इसका आयतन बढ़ जाता है। हालाँकि, कई संरचनाओं की गणना में, पानी के तापमान और दबाव में मामूली बदलाव के साथ, इस गुणांक में परिवर्तन को नजरअंदाज किया जा सकता है।

किसी तरल की श्यानता तरल कणों की सापेक्ष गति (कतरनी) का विरोध करने की उसकी क्षमता है। तरल की परतों के फिसलने से उत्पन्न होने वाले बलों को आंतरिक घर्षण बल या चिपचिपा बल कहा जाता है।

श्यानता बल वास्तविक द्रव की गति के दौरान स्वयं प्रकट होते हैं। यदि द्रव विराम अवस्था में है तो उसकी श्यानता शून्य के बराबर ली जा सकती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तरल की चिपचिपाहट तेजी से कम हो जाती है; दबाव में परिवर्तन के साथ लगभग स्थिर रहता है।

गैसोव:

किसी भी पदार्थ की तरह, गैसों के भौतिक गुण उसके द्रव्यमान और ऊर्जा से संबंधित परिभाषाओं से शुरू होते हैं। इस प्रकार, गैस घनत्व, एक निश्चित अर्थ में, समान रूप से निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है: यदि द्रव्यमान और आयतन आयामों के अंतिम मान ज्ञात हैं, तो किसी पदार्थ की अनंत मात्रा के लिए घनत्व का सीमित मूल्य बराबर होता है जब गणना की जाती है वाणिज्यिक गैस प्रवाह दर, गैस के सापेक्ष घनत्व का उपयोग किया जाता है, अर्थात। मानक परिस्थितियों में अनुपात आर - गैस घनत्व और शुष्क हवा का घनत्व - आरए। हवा में गैस का आपेक्षिक घनत्व 0°C पर गैस के घनत्व के बराबर होता है वायु - दाबइसके दाढ़ द्रव्यमान द्वारा निर्धारित किया जा सकता है - हम सूत्र का उपयोग करके गैस के विभिन्न भौतिक मापदंडों के लिए घनत्व की पुनर्गणना करते हैं। गैस मिश्रण का घनत्व मिश्रण (एडिटिविटी) एआई के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है - मिश्रण में गैस घटकों की वॉल्यूमेट्रिक सांद्रता (0 एआई 1), - मिश्रण घटकों की घनत्व। विशिष्ट गैस की मात्रा की गणना औसत के अनुसार की जाती है दाढ़ जनमिश्रण बराबर है थर्मल गणना में, होने वाली प्रक्रिया के आधार पर, किसी पदार्थ की ताप क्षमता की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - निरंतर दबाव सीपी पर, और स्थिर मात्रा सीवी पर, जिसके लिए मेयर का सूत्र मान्य है ताप क्षमता का अनुपात कहा जाता है रुद्धोष्म प्रतिपादक वास्तविक गैस का एक अन्य महत्वपूर्ण भौतिक गुण उसकी संपीडनशीलता है। वास्तव में, गैस की संपीड्यता वह निर्धारण कारक है जो आदर्श गैस से गैस के विचलन को अलग करती है। एक वास्तविक गैस मॉडल में, संपीड़ितता विशेषता विदेशी शब्दावली में, संपीड़ितता गुणांक, या जेड-कारक द्वारा निर्धारित की जाती है। संपीड़ितता गुणांक दिए गए तापमान और दबाव (टीएम, पीएम) पर निर्भर करता है, जो निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है: टी, टीसीआर - वर्तमान और महत्वपूर्ण गैस तापमान, पी, पीसीआर - वर्तमान और महत्वपूर्ण गैस दबाव, उदाहरण के लिए पाइपलाइन की गणना संपीड़ितता गुणांक (ओएनटीपी विधि 51-1-85 के अनुसार): गुबकिन विश्वविद्यालय के अनुसार: आइए विचार करें भौतिक गुणइसकी चिपचिपाहट से जुड़ी वास्तविक गैसें। जैसा कि ज्ञात है, एक सतत माध्यम की चिपचिपाहट उनकी सापेक्ष गति के दौरान तरल या गैस की परतों के बीच उसके आंतरिक घर्षण को निर्धारित करती है। वोल्टेज और वेग प्रवणता के बीच प्रयोगात्मक संबंधों से निर्धारित किया गया। कतरनी तनाव की गणना करने के लिए, गतिशील चिपचिपाहट गुणांक की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग सूत्र के अनुसार कतरनी तनाव की गणना करते समय किया जाता है: वी, एन - सापेक्ष प्रवाह वेग और स्ट्रीमलाइन के लिए इसका सामान्य; - गैस की गतिशील चिपचिपाहट का गुणांक (Pa s); - आंतरिक घर्षण तनाव (पीए)। गतिज श्यानता के लिए निम्नलिखित पदनाम पेश किया गया है: लगभग सभी प्राकृतिक गैसों में जल वाष्प होता है। गैस में जल वाष्प की उपस्थिति पाइप की सतह पर हाइड्रेट्स के निर्माण में योगदान करती है। डब्ल्यू - पूर्ण द्रव्यमान और - वॉल्यूमेट्रिक आर्द्रता के बीच एक अंतर किया जाता है, ये सूत्र आदर्श गैस के नियमों से वास्तविक गैस के नियमों के विचलन को ध्यान में नहीं रखते हैं। इसलिए, सापेक्ष गैस आर्द्रता की अवधारणा पेश की गई है। किसी गैस की सापेक्ष आर्द्रता प्रति इकाई आयतन में जलवाष्प की वास्तविक मात्रा और अधिकतम संभव (समान दबाव और तापमान पर) का अनुपात है: mw,T - जलवाष्प की अधिकतम संभव मात्रा जो किसी दिए गए तापमान पर मौजूद हो सकती है टी; मेगावाट - वाष्प घनत्व; डब्ल्यू,टी - संतृप्त भाप घनत्व; पीडब्ल्यू गैस मिश्रण में जल वाष्प का आंशिक दबाव है; pw,T गैस मिश्रण में संतृप्त जल वाष्प का दबाव है। वह तापमान जिस पर कोई गैस एक निश्चित दबाव पर संतृप्त हो जाती है उसे ओस बिंदु कहा जाता है। गैस पाइपलाइन के लिए तकनीकी गणना करते समय, गैस को सुखाया जाना चाहिए ताकि उसका परिवहन तापमान उसके ओस बिंदु से कई डिग्री नीचे रहे।

तरल किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की एक अवस्था है, जो उसकी ठोस और गैसीय अवस्थाओं के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखती है।

पृथ्वी पर सबसे आम तरल पानी है। इसकी ठोस अवस्था बर्फ है तथा गैसीय अवस्था भाप है।

तरल पदार्थों में अणु लगभग एक दूसरे के करीब स्थित होते हैं। उनमें ठोस अणुओं की तुलना में अधिक स्वतंत्रता होती है, हालाँकि वे पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से नहीं चल सकते। उनके बीच का आकर्षण, हालांकि ठोस पदार्थों की तुलना में कमजोर है, फिर भी अणुओं को एक दूसरे से निकट दूरी पर रखने के लिए पर्याप्त है। तरल पदार्थ का प्रत्येक अणु संतुलन के किसी केंद्र के आसपास कंपन कर सकता है। लेकिन किसी बाहरी बल के प्रभाव में, अणु लगाए गए बल की दिशा में मुक्त स्थान पर कूद सकते हैं। यह बताता है तरल तरलता .

द्रवता

किसी द्रव का मुख्य भौतिक गुण है द्रवता . जब किसी तरल पदार्थ पर कोई बाहरी बल लगाया जाता है, तो उसमें कणों का प्रवाह दिखाई देता है, जिसकी दिशा इस बल की दिशा से मेल खाती है। पानी की केतली को झुकाकर हम देखेंगे कि गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में पानी उसकी टोंटी से कैसे नीचे की ओर बहता है। उसी प्रकार, जब हम बगीचे में पौधों को पानी देते हैं तो वाटरिंग कैन से पानी बहता रहता है। ऐसी ही एक घटना हमें झरनों में देखने को मिलती है।

अपनी तरलता के कारण, एक तरल पदार्थ थोड़े से बल के प्रभाव में भी थोड़े समय में अपना आकार बदल सकता है। सभी तरल पदार्थ एक धारा में बह सकते हैं या बूंदों में छप सकते हैं। इन्हें एक बर्तन से दूसरे बर्तन में डालना आसान होता है। साथ ही वे आकार बरकरार न रखें , लेकिन जिस बर्तन में वे स्थित हैं उसी का रूप ले लें। तरल के इस गुण का उपयोग, उदाहरण के लिए, धातु के हिस्सों की ढलाई करते समय किया जाता है। पिघली हुई तरल धातु को एक निश्चित विन्यास के सांचों में डाला जाता है। जैसे ही यह ठंडा होता है, यह एक ठोस में बदल जाता है जो इस विन्यास को बरकरार रखता है।

द्रव का तापमान बढ़ने पर तरलता बढ़ती है और घटने पर घट जाती है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि बढ़ते तापमान के साथ, तरल कणों के बीच की दूरी भी बढ़ जाती है, और वे अधिक गतिशील हो जाते हैं। तरलता अणुओं की संरचना पर भी निर्भर करती है। उनका आकार जितना अधिक जटिल होगा, तरल में उतनी ही कम तरलता होगी।

श्यानता

अलग-अलग तरल पदार्थों की तरलता अलग-अलग होती है। इसलिए, वनस्पति तेल की तुलना में बोतल से पानी तेजी से बाहर निकलता है। दूध की तुलना में शहद एक गिलास से अधिक धीरे-धीरे निकलता है। ये तरल पदार्थ समान गुरुत्वाकर्षण बलों के अधीन हैं। तो उनकी टर्नओवर दरें अलग-अलग क्यों हैं? बात यह है कि वे अलग-अलग हैं श्यानता . किसी तरल की श्यानता जितनी अधिक होगी, वह उतना ही कम तरल होगा।

श्यानता क्या है और इसकी प्रकृति क्या है? चिपचिपापन भी कहा जाता है आतंरिक मनमुटाव . यह एक तरल की एक दूसरे के सापेक्ष तरल की विभिन्न परतों की गति का विरोध करने की क्षमता है। परतों में से एक में स्थित अणु और थर्मल गति के दौरान एक दूसरे से टकराते हुए पड़ोसी परतों के अणुओं से भी टकराते हैं। ऐसी ताकतें पैदा होती हैं जो उनकी गति को धीमा कर देती हैं। वे प्रश्नगत परत की गति के विपरीत दिशा में निर्देशित होते हैं।

श्यानता द्रवों का एक महत्वपूर्ण गुण है। इसे विभिन्न प्रकार से ध्यान में रखा जाता है तकनीकी प्रक्रियाएंउदाहरण के लिए, जब पाइपलाइनों के माध्यम से तरल पंप करना आवश्यक हो।

किसी तरल पदार्थ की श्यानता को एक उपकरण का उपयोग करके मापा जाता है जिसे कहा जाता है विस्कोमीटर. सबसे सरल माना जाता है केशिका विस्कोमीटर. इसके संचालन का सिद्धांत जटिल नहीं है। उस समय की गणना की जाती है जिसके दौरान तरल की एक निश्चित मात्रा एक पतली ट्यूब (केशिका) के माध्यम से उसके सिरों पर दबाव अंतर के प्रभाव में बहती है। चूँकि केशिका का व्यास और लंबाई और दबाव अंतर ज्ञात है, गणना इसके आधार पर की जा सकती है पॉइज़ुइल का नियम , जिससे प्रति सेकंड गुजरने वाले तरल की मात्रा (दूसरा वॉल्यूमेट्रिक प्रवाह दर) पाइप की प्रति इकाई लंबाई में दबाव ड्रॉप और उसके त्रिज्या की चौथी शक्ति के सीधे आनुपातिक है और तरल के चिपचिपापन गुणांक के व्युत्क्रमानुपाती है .

कहाँ क्यू - दूसरा द्रव प्रवाह दर, एम 3 / एस;

पी 1 - पी 2 = ∆р - केशिका के सिरों पर दबाव में गिरावट, पा;

आर - केशिका त्रिज्या, मी;

डी - केशिका व्यास, मी;

ƞ - गतिशील चिपचिपाहट का गुणांक, Pa/s;

एल - केशिका लंबाई, मी.

आयतन

किसी द्रव के अंदर अणुओं के बीच की दूरी बहुत कम होती है। यह स्वयं अणुओं के आकार से छोटा है। इसलिए, तरल को यांत्रिक रूप से संपीड़ित करना बहुत मुश्किल है। किसी पात्र में बंद तरल पदार्थ पर डाला गया दबाव सभी दिशाओं में परिवर्तन किए बिना किसी भी बिंदु तक संचारित हो जाता है।इसे इस प्रकार तैयार किया गया है पास्कल का नियम . ब्रेक सिस्टम, हाइड्रोलिक प्रेस और अन्य हाइड्रोलिक उपकरणों का संचालन तरल पदार्थों की इस विशेषता पर आधारित है।

कोई भी द्रव तब तक अपना आयतन बनाए रखता है जब तक कि उसे बदला न जाए बाहरी स्थितियाँ(दबाव, तापमान). लेकिन गर्म करने पर द्रव का आयतन बढ़ जाता है और ठंडा करने पर घट जाता है। हालाँकि, यहाँ एक अपवाद है। सामान्य दबाव और तापमान में 0 से 4 डिग्री की वृद्धि पर पानी की मात्रा बढ़ती नहीं है, बल्कि घट जाती है।

घनत्व तरंगें

द्रव को संपीड़ित करना बहुत कठिन है। लेकिन अगर दबाव बदलता है, तो यह अभी भी संभव है। और इस स्थिति में इसका घनत्व और आयतन बदल जाता है। यदि द्रव के एक क्षेत्र में संपीड़न होता है, तो इसे धीरे-धीरे अन्य क्षेत्रों में स्थानांतरित किया जाएगा। इसका मतलब यह है कि लोचदार तरंगें तरल में फैल जाएंगी। यदि घनत्व थोड़ा बदलता है, तो हमें मिलता है ध्वनि की तरंग. और यदि यह पर्याप्त मजबूत है, तो एक शॉक वेव उत्पन्न होती है।

किसी द्रव का पृष्ठ तनाव

जब भी किसी नल से पानी धीरे-धीरे टपकता है तो हम सतह तनाव की घटना देखते हैं। सबसे पहले हम एक पतली पारदर्शी फिल्म देखते हैं जो पानी के भार के नीचे खिंचती है। लेकिन यह टूटता नहीं है, बल्कि थोड़ी मात्रा में पानी ग्रहण करता है और नल से गिरती हुई एक बूंद बनाता है। यह सतह तनाव बलों द्वारा निर्मित होता है, जो पानी को एक छोटी गेंद में खींचता है।

ये ताकतें कैसे पैदा होती हैं? गैस के विपरीत, तरल उस कंटेनर के आयतन का केवल एक हिस्सा भरता है जिसमें वह स्थित है। इसकी सतह तरल और गैस (वायु या भाप) के बीच का इंटरफ़ेस है। किसी तरल पदार्थ के अंदर स्थित एक अणु सभी तरफ से उसी तरल के अन्य अणुओं से घिरा होता है। इस पर अंतरआण्विक बलों द्वारा कार्य किया जाता है। वे परस्पर संतुलित हैं। इन बलों का परिणाम शून्य है।

और किसी तरल पदार्थ की सतह परत में स्थित अणुओं पर, उसी तरल के अणुओं से आकर्षण बल केवल एक तरफ से ही कार्य कर सकते हैं। दूसरी ओर, उन पर वायु अणुओं की आकर्षक शक्तियों द्वारा कार्य किया जाता है। लेकिन चूंकि वे बहुत छोटे हैं, इसलिए उनकी उपेक्षा की जाती है।

सतह पर स्थित एक अणु पर कार्य करने वाले सभी बलों का परिणाम तरल में निर्देशित होता है। और तरल में न खिंचने और सतह पर न रहने के लिए, अणु इस बल के विरुद्ध कार्य करता है। परिणामस्वरूप, ऊपरी परत के अणुओं को संभावित ऊर्जा की अतिरिक्त आपूर्ति प्राप्त होती है। तरल की सतह जितनी बड़ी होगी, उसमें उतने ही अधिक अणु होंगे और स्थितिज ऊर्जा भी उतनी ही अधिक होगी। लेकिन प्रकृति में सब कुछ इस तरह से व्यवस्थित है कि कोई भी सिस्टम इसे कम करने की कोशिश करता है संभावित ऊर्जान्यूनतम तक. अन्वेषक, एक बल है जो तरल की मुक्त सतह को कम करने की प्रवृत्ति रखता है। इस बल को कहा जाता है सतह तनाव बल .

द्रव का पृष्ठ तनाव बहुत अधिक होता है। और इसे तोड़ने में काफी ताकत लगती है. पानी की अबाधित सतह एक सिक्का, रेजर ब्लेड या स्टील की सुई को आसानी से पकड़ सकती है, हालांकि ये वस्तुएं पानी की तुलना में बहुत भारी होती हैं। उन पर लगने वाला गुरुत्वाकर्षण बल पानी के सतही तनाव के बल से कम होता है।

गोले में सभी ज्यामितीय आयतन निकायों की तुलना में सबसे छोटी सतह होती है। अत: यदि किसी द्रव पर केवल पृष्ठ तनाव बल ही कार्य करें तो वह एक गोले का आकार ले लेता है। यह शून्य गुरुत्वाकर्षण में पानी की बूंदों का आकार है। साबुन के बुलबुले या उबलते हुए तरल पदार्थ के बुलबुले भी गोलाकार आकार लेने का प्रयास करते हैं।

मिश्रणीयता

तरल पदार्थ एक दूसरे में घुल सकते हैं। उनकी इसी क्षमता को कहा जाता है मिश्रणीयता . यदि आप एक बर्तन में दो मिश्रित तरल पदार्थ रखते हैं, तो थर्मल आंदोलन के परिणामस्वरूप उनके अणु धीरे-धीरे इंटरफ़ेस को पार कर जाएंगे। परिणामस्वरूप, मिश्रण घटित होगा। लेकिन सभी तरल पदार्थ मिश्रित नहीं हो सकते। उदाहरण के लिए, पानी और वनस्पति तेल कभी मिश्रित नहीं होते। और पानी और अल्कोहल को मिलाना बहुत आसान है।

आसंजन

हम सभी जानते हैं कि हंस और बत्तखें सूखकर पानी से बाहर आते हैं। उनके पंख गीले क्यों नहीं होते? यह पता चला है कि उनके पास एक विशेष ग्रंथि है जो वसा स्रावित करती है, जिसका उपयोग जलपक्षी अपनी चोंच से अपने पंखों को चिकना करने के लिए करते हैं। और वे सूखे रहते हैं क्योंकि पानी उनसे बूंदों के रूप में टपकता है।

पॉलीस्टाइनिन प्लेट पर पानी की एक बूंद रखें। यह एक चपटी गेंद का आकार ले लेता है। आइए उसी बूंद को कांच की प्लेट पर रखने का प्रयास करें। हम देखेंगे कि यह कांच पर फैल जाता है। पानी का क्या होता है? बात यह है कि आकर्षक बल न केवल तरल के अणुओं के बीच, बल्कि अणुओं के बीच भी कार्य करते हैं विभिन्न पदार्थसतह परत में. इन बलों को बल कहा जाता है आसंजन (लैटिन से adhaesio- आसंजन)।

किसी ठोस के साथ द्रव की अन्योन्यक्रिया कहलाती है गीला . लेकिन ठोस वस्तु की सतह हमेशा गीली नहीं होती है। यदि यह पता चलता है कि तरल के अणु स्वयं ठोस सतह की तुलना में एक-दूसरे की ओर अधिक मजबूती से आकर्षित होते हैं, तो तरल एक बूंद में इकट्ठा हो जाएगा। पॉलीस्टाइरीन प्लेट पर पानी बिल्कुल इसी तरह व्यवहार करता है। वह गीला नहीं करता यह रिकॉर्ड. इसी प्रकार सुबह की ओस की बूंदें पौधों की पत्तियों पर नहीं फैलती हैं। और इसी कारण से, जलपक्षी के वसा से ढके पंखों से पानी बहता है।

और यदि किसी ठोस सतह पर तरल अणुओं का आकर्षण होता है ताकत से भी मजबूतअणुओं के बीच आकर्षण के कारण तरल सतह पर फैल जाता है। इसलिए कांच पर हमारी बूंद भी फैल गई. इस मामले में, पानी गीला कांच की सतह.

पॉलीस्टाइनिन कंटेनर में पानी डालें। पानी की सतह को देखने पर पता चलेगा कि यह क्षैतिज नहीं है। बर्तन के किनारों पर यह नीचे की ओर झुक जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पानी के अणुओं के बीच आकर्षण बल आसंजन (चिपकने) के बल से अधिक होता है। और कांच के बर्तन में किनारों पर पानी की सतह ऊपर की ओर मुड़ी होती है। इस मामले में, आसंजन बल पानी के इंट्रामोल्युलर बलों से अधिक होते हैं। चौड़े बर्तनों में यह वक्रता केवल बर्तनों की दीवारों पर ही देखी जाती है। और यदि बर्तन संकीर्ण है, तो यह वक्रता पानी की पूरी सतह पर ध्यान देने योग्य है।

आसंजन की घटना का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है - पेंट और वार्निश, फार्मास्युटिकल, सौंदर्य प्रसाधन, आदि। कपड़ों को चिपकाने, रंगने, सतहों पर लगाने के दौरान गीला करना आवश्यक है।पेंट, वार्निश. इसके विपरीत, स्विमिंग पूल का निर्माण करते समय, उनकी दीवारों को ऐसी सामग्री से ढक दिया जाता है जो पानी से गीली नहीं होती है। छतरियों, रेनकोट, वाटरप्रूफ जूते और शामियाने के लिए समान सामग्री का उपयोग किया जाता है।

कपिलैरिटि

दूसरा दिलचस्प विशेषतातरल पदार्थ - केशिका प्रभाव . यह ट्यूबों, संकीर्ण वाहिकाओं और छिद्रपूर्ण निकायों में अपना स्तर बदलने की क्षमता को दिया गया नाम है।

यदि आप एक संकीर्ण कांच की नली (केशिका) को पानी में डालते हैं, तो आप देख सकते हैं कि उसमें पानी का स्तंभ कैसे ऊपर उठता है। ट्यूब जितनी संकरी होगी, पानी का स्तंभ उतना ही ऊंचा होगा। यदि आप उसी ट्यूब को तरल पारे में डालते हैं, तो पारे के स्तंभ की ऊंचाई बर्तन में तरल के स्तर से कम होगी।

केशिकाओं में तरल पदार्थ एक संकीर्ण चैनल (केशिका) के माध्यम से तभी ऊपर उठ पाता है जब वह इसकी दीवारों को गीला कर देता है। यह मिट्टी, रेत और कांच की नलियों में होता है जिससे नमी आसानी से ऊपर उठती है। इसी कारण से, मिट्टी के तेल के दीपक में बाती को मिट्टी के तेल में भिगोया जाता है, तौलिया गीले हाथों से नमी को अवशोषित करता है, और विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाएं होती हैं। पौधों में, पोषक तत्व और नमी केशिकाओं के माध्यम से पत्तियों तक जाते हैं। केशिका प्रभाव के लिए धन्यवाद, जीवित जीवों की महत्वपूर्ण गतिविधि संभव है।

तरल पदार्थ:

ठोस के विपरीत, तरल में कणों के बीच कम सामंजस्य होता है, जिसके परिणामस्वरूप इसमें तरलता होती है और यह उस बर्तन का आकार ले लेता है जिसमें इसे रखा जाता है।

तरल पदार्थों को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: बूंद और गैसीय। बूंदों के तरल पदार्थ में उच्च संपीड़न प्रतिरोध (वस्तुतः असम्पीडित) और स्पर्शरेखा और तन्य बलों के लिए कम प्रतिरोध होता है (कणों के नगण्य आसंजन और कणों के बीच कम घर्षण बल के कारण)। गैसीय तरल पदार्थों में संपीड़न के प्रतिरोध की लगभग पूर्ण अनुपस्थिति की विशेषता होती है। बूंदों वाले तरल पदार्थों में पानी, गैसोलीन, मिट्टी का तेल, तेल, पारा और अन्य शामिल हैं, और गैसीय तरल पदार्थों में सभी गैसें शामिल हैं।

हाइड्रोलिक्स छोटी बूंद वाले तरल पदार्थों का अध्ययन करता है। हाइड्रोलिक्स में व्यावहारिक समस्याओं को हल करते समय, एक आदर्श तरल पदार्थ की अवधारणा का अक्सर उपयोग किया जाता है - एक असम्पीडित माध्यम जिसमें व्यक्तिगत कणों के बीच आंतरिक घर्षण नहीं होता है।

किसी तरल पदार्थ के मुख्य भौतिक गुणों में घनत्व, दबाव, संपीड़ितता, थर्मल विस्तार और चिपचिपाहट शामिल हैं।

घनत्व द्रव्यमान का उस द्रव्यमान द्वारा व्याप्त आयतन से अनुपात है। घनत्व को एसआई इकाइयों में किलोग्राम प्रति घन मीटर (किलो/एम3) में मापा जाता है। जल का घनत्व 1000 kg/m3 है।

एकीकृत संकेतकों का भी उपयोग किया जाता है: - किलोपास्कल - 1 केपीए = 103 पीए; – मेगापास्कल - 1 एमपीए = 106 पीए.

किसी तरल पदार्थ की संपीड्यता दबाव बदलने पर आयतन बदलने की उसकी क्षमता है। यह गुण वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न या संपीड़ितता के गुणांक की विशेषता है, जो प्रति इकाई क्षेत्र में बढ़ते दबाव के साथ तरल की मात्रा में सापेक्ष कमी को व्यक्त करता है। निर्माण हाइड्रोलिक्स के क्षेत्र में गणना के लिए, पानी को असम्पीडित माना जाता है। इस संबंध में, व्यावहारिक समस्याओं को हल करते समय, तरल की संपीड़न क्षमता को आमतौर पर नजरअंदाज कर दिया जाता है।

वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न अनुपात के व्युत्क्रम को लोचदार मापांक कहा जाता है। लोच का मापांक पास्कल में मापा जाता है।

किसी तरल को गर्म करने पर उसके थर्मल विस्तार को थर्मल विस्तार के गुणांक द्वारा दर्शाया जाता है, जो तापमान में 1 C परिवर्तन होने पर तरल की मात्रा में सापेक्ष वृद्धि दर्शाता है।

अन्य पिंडों के विपरीत, 0 से 4 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने पर पानी की मात्रा कम हो जाती है। 4 डिग्री सेल्सियस पर, पानी का घनत्व सबसे अधिक और विशिष्ट गुरुत्व उच्चतम होता है; अधिक गर्म करने पर इसका आयतन बढ़ जाता है। हालाँकि, कई संरचनाओं की गणना में, पानी के तापमान और दबाव में मामूली बदलाव के साथ, इस गुणांक में परिवर्तन को नजरअंदाज किया जा सकता है।

किसी तरल की श्यानता तरल कणों की सापेक्ष गति (कतरनी) का विरोध करने की उसकी क्षमता है। तरल की परतों के फिसलने से उत्पन्न होने वाले बलों को आंतरिक घर्षण बल या चिपचिपा बल कहा जाता है।

श्यानता बल वास्तविक द्रव की गति के दौरान स्वयं प्रकट होते हैं। यदि द्रव विराम अवस्था में है तो उसकी श्यानता शून्य के बराबर ली जा सकती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तरल की चिपचिपाहट तेजी से कम हो जाती है; दबाव में परिवर्तन के साथ लगभग स्थिर रहता है।

गैसोव:

किसी भी पदार्थ की तरह, गैसों के भौतिक गुण उसके द्रव्यमान और ऊर्जा से संबंधित परिभाषाओं से शुरू होते हैं। इस प्रकार, गैस घनत्व, एक निश्चित अर्थ में, समान रूप से निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है: यदि द्रव्यमान और आयतन आयामों के अंतिम मान ज्ञात हैं, तो किसी पदार्थ की अनंत मात्रा के लिए घनत्व का सीमित मूल्य बराबर होता है जब गणना की जाती है वाणिज्यिक गैस प्रवाह दर, गैस के सापेक्ष घनत्व का उपयोग किया जाता है, अर्थात। मानक परिस्थितियों में अनुपात आर - गैस घनत्व और शुष्क हवा का घनत्व - आरए। हवा में गैस का सापेक्ष घनत्व 0°C पर गैस के घनत्व के बराबर होता है और वायुमंडलीय दबाव उसके दाढ़ द्रव्यमान द्वारा निर्धारित किया जा सकता है - हम सूत्र का उपयोग करके गैस के विभिन्न भौतिक मापदंडों के लिए घनत्व की पुनर्गणना करते हैं। गैस मिश्रण का घनत्व मिश्रण (एडिटिविटी) एआई के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है - मिश्रण में गैस घटकों की वॉल्यूमेट्रिक सांद्रता (0 एआई 1), - मिश्रण घटकों की घनत्व। गैस की विशिष्ट मात्रा की गणना निम्नानुसार की जाती है। मिश्रण का औसत दाढ़ द्रव्यमान बराबर होता है। थर्मल गणना में, होने वाली प्रक्रिया के आधार पर, किसी पदार्थ की ताप क्षमता की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - निरंतर दबाव सीपी पर, और पर। स्थिर आयतन cv, जिसके लिए मेयर का सूत्र मान्य है। ताप क्षमता के अनुपात को रुद्धोष्म घातांक कहा जाता है। वास्तविक गैस का एक अन्य महत्वपूर्ण भौतिक गुण इसकी संपीड़ितता है। वास्तव में, गैस की संपीड्यता वह निर्धारण कारक है जो आदर्श गैस से गैस के विचलन को अलग करती है। एक वास्तविक गैस मॉडल में, संपीड़ितता विशेषता विदेशी शब्दावली में, संपीड़ितता गुणांक, या जेड-कारक द्वारा निर्धारित की जाती है। संपीड़ितता गुणांक दिए गए तापमान और दबाव (टीएम, पीएम) पर निर्भर करता है, जो निम्नानुसार निर्धारित किया जाता है: टी, टीसीआर - वर्तमान और महत्वपूर्ण गैस तापमान, पी, पीसीआर - वर्तमान और महत्वपूर्ण गैस दबाव, उदाहरण के लिए पाइपलाइन की गणना संपीड़ितता गुणांक (ओएनटीपी विधि 51-1-85 के अनुसार): गुबकिन विश्वविद्यालय के अनुसार: आइए इसकी चिपचिपाहट से जुड़े वास्तविक गैसों के भौतिक गुणों पर विचार करें। जैसा कि ज्ञात है, एक सतत माध्यम की चिपचिपाहट उनकी सापेक्ष गति के दौरान तरल या गैस की परतों के बीच उसके आंतरिक घर्षण को निर्धारित करती है। वोल्टेज और वेग प्रवणता के बीच प्रयोगात्मक संबंधों से निर्धारित किया गया। कतरनी तनाव की गणना करने के लिए, गतिशील चिपचिपाहट गुणांक की अवधारणा का उपयोग किया जाता है, जिसका उपयोग सूत्र के अनुसार कतरनी तनाव की गणना करते समय किया जाता है: वी, एन - सापेक्ष प्रवाह वेग और स्ट्रीमलाइन के लिए इसका सामान्य; - गैस की गतिशील चिपचिपाहट का गुणांक (Pa s); - आंतरिक घर्षण तनाव (पीए)। गतिज श्यानता के लिए निम्नलिखित पदनाम पेश किया गया है: लगभग सभी प्राकृतिक गैसों में जल वाष्प होता है। गैस में जल वाष्प की उपस्थिति पाइप की सतह पर हाइड्रेट्स के निर्माण में योगदान करती है। डब्ल्यू - पूर्ण द्रव्यमान और - वॉल्यूमेट्रिक आर्द्रता के बीच एक अंतर किया जाता है, ये सूत्र आदर्श गैस के नियमों से वास्तविक गैस के नियमों के विचलन को ध्यान में नहीं रखते हैं। इसलिए, सापेक्ष गैस आर्द्रता की अवधारणा पेश की गई है। किसी गैस की सापेक्ष आर्द्रता प्रति इकाई आयतन में जलवाष्प की वास्तविक मात्रा और अधिकतम संभव (समान दबाव और तापमान पर) का अनुपात है: mw,T - जलवाष्प की अधिकतम संभव मात्रा जो किसी दिए गए तापमान पर मौजूद हो सकती है टी; मेगावाट - वाष्प घनत्व; डब्ल्यू,टी - संतृप्त भाप घनत्व; पीडब्ल्यू गैस मिश्रण में जल वाष्प का आंशिक दबाव है; pw,T गैस मिश्रण में संतृप्त जल वाष्प का दबाव है। वह तापमान जिस पर कोई गैस एक निश्चित दबाव पर संतृप्त हो जाती है उसे ओस बिंदु कहा जाता है। गैस पाइपलाइन के लिए तकनीकी गणना करते समय, गैस को सुखाया जाना चाहिए ताकि उसका परिवहन तापमान उसके ओस बिंदु से कई डिग्री नीचे रहे।