ભૌતિકશાસ્ત્રના પ્રશ્નો. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ અને થર્મોડાયનેમિક્સના ફંડામેન્ટલ્સ

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ પરમાણુ સ્તરે પદાર્થોના ગુણધર્મોમાં તેમના એકત્રીકરણની સ્થિતિ (ઘન, પ્રવાહી અને વાયુયુક્ત) પર આધાર રાખીને ફેરફારનો અભ્યાસ કરે છે. ભૌતિકશાસ્ત્રનો આ વિભાગ ખૂબ જ વ્યાપક છે અને તેમાં ઘણા પેટાવિભાગોનો સમાવેશ થાય છે.

સૂચનાઓ

• સૌ પ્રથમ, પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર પરમાણુ અને પદાર્થોની રચના, તેના સમૂહ અને કદ અને તેના ઘટકોની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા - માઇક્રોસ્કોપિક કણો (અણુઓ) નો અભ્યાસ કરે છે. આ વિષયમાં સાપેક્ષ પરમાણુ સમૂહનો અભ્યાસ શામેલ છે (એક પદાર્થના એક પરમાણુ/અણુના સમૂહનો સતત મૂલ્ય - એક કાર્બન અણુના સમૂહનો ગુણોત્તર); પદાર્થ અને દાળના જથ્થાની વિભાવના; જ્યારે ગરમ/ઠંડુ કરવામાં આવે ત્યારે પદાર્થોનું વિસ્તરણ/સંકોચન; પરમાણુઓની હિલચાલની ગતિ (મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત). મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત પદાર્થના વ્યક્તિગત પરમાણુઓના અભ્યાસ પર આધારિત છે. અને વિવિધ તાપમાને દ્રવ્યની વર્તણૂકના વિષયમાં, એક ખૂબ જ રસપ્રદ ઘટના માનવામાં આવે છે - ઘણા લોકો જાણે છે કે જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે પદાર્થ વિસ્તરે છે (પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર વધે છે), અને જ્યારે ઠંડુ થાય છે ત્યારે તે સંકોચાય છે (પરમાણુઓ વચ્ચેનું અંતર ઘટે છે) . પરંતુ અહીં રસપ્રદ છે તે છે: જ્યારે પાણી પ્રવાહી અવસ્થામાંથી ઘન તબક્કા (બરફ) માં સંક્રમણ કરે છે, ત્યારે પાણી વિસ્તરે છે. આ પરમાણુઓની ધ્રુવીય રચના અને તેમની વચ્ચેના હાઇડ્રોજન બોન્ડ દ્વારા સુનિશ્ચિત કરવામાં આવે છે, જે હજુ પણ આધુનિક વિજ્ઞાન માટે અગમ્ય છે.
• ઉપરાંત, પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં "આદર્શ ગેસ" ની વિભાવના છે - આ એક પદાર્થ છે જે વાયુ સ્વરૂપમાં છે અને તેમાં ચોક્કસ ગુણધર્મો છે. એક આદર્શ ગેસ ખૂબ જ દુર્લભ છે, એટલે કે. તેના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી. વધુમાં, એક આદર્શ ગેસ મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરે છે, જ્યારે વાસ્તવિક વાયુઓમાં આ ગુણધર્મ નથી.
• મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ - થર્મોડાયનેમિક્સ વિભાગમાંથી એક નવી દિશા ઉભરી આવી છે. ભૌતિકશાસ્ત્રની આ શાખા પદાર્થના સૂક્ષ્મ ચિત્રને ધ્યાનમાં લીધા વિના, પરંતુ તેમાંના જોડાણોને સંપૂર્ણ રીતે ધ્યાનમાં લઈને, પદાર્થની રચના અને તેના પર દબાણ, વોલ્યુમ અને તાપમાન જેવા બાહ્ય પરિબળોના પ્રભાવની તપાસ કરે છે. જો તમે ભૌતિકશાસ્ત્રના પાઠ્યપુસ્તકો વાંચો છો, તો તમે દ્રવ્યની સ્થિતિના સંબંધમાં આ ત્રણ જથ્થાના અવલંબનના વિશેષ આલેખમાં આવી શકો છો - તે આઇસોકોરિક (વોલ્યુમ યથાવત રહે છે), આઇસોબેરિક (દબાણ યથાવત રહે છે) અને આઇસોથર્મલ (તાપમાન અપરિવર્તિત રહે છે) પ્રક્રિયાઓ દર્શાવે છે. . થર્મોડાયનેમિક્સમાં થર્મોડાયનેમિક સંતુલનનો પણ સમાવેશ થાય છે - જ્યારે આ ત્રણેય જથ્થાઓ સ્થિર હોય છે. એક ખૂબ જ રસપ્રદ પ્રશ્ન કે જેને થર્મોડાયનેમિક્સ સ્પર્શે છે તે શા માટે, ઉદાહરણ તરીકે, 0 ° સે તાપમાને પાણી પ્રવાહી અને ઘન એકંદર બંને સ્થિતિમાં હોઈ શકે છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતરાસાયણિક પદાર્થના સૌથી નાના કણો તરીકે અણુઓ અને પરમાણુઓના અસ્તિત્વના વિચાર પર આધારિત પદાર્થની રચના અને ગુણધર્મોનો સિદ્ધાંત કહેવાય છે. મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત ત્રણ મુખ્ય સિદ્ધાંતો પર આધારિત છે:

• તમામ પદાર્થો - પ્રવાહી, ઘન અને વાયુ - નાના કણોમાંથી બને છે. પરમાણુ, જે પોતાને સમાવે છે અણુ("પ્રાથમિક અણુઓ"). રાસાયણિક પદાર્થના પરમાણુઓ સરળ અથવા જટિલ હોઈ શકે છે અને તેમાં એક અથવા વધુ અણુઓ હોય છે. પરમાણુઓ અને અણુઓ વિદ્યુત તટસ્થ કણો છે. અમુક પરિસ્થિતિઓ હેઠળ, પરમાણુઓ અને અણુઓ વધારાનો વિદ્યુત ચાર્જ મેળવી શકે છે અને હકારાત્મક અથવા નકારાત્મક આયનો (અનુક્રમે anions અને cations) માં ફેરવાઈ શકે છે.
• અણુઓ અને પરમાણુઓ સતત અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયામાં હોય છે, જેની ગતિ તાપમાન પર આધાર રાખે છે, અને જેની પ્રકૃતિ પદાર્થના એકત્રીકરણની સ્થિતિ પર આધારિત છે.
• કણો પ્રકૃતિમાં વિદ્યુત હોય તેવા દળો દ્વારા એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે. કણો વચ્ચે ગુરુત્વાકર્ષણની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા નજીવી છે.

અણુ- તત્વનો સૌથી નાનો રાસાયણિક રીતે અવિભાજ્ય કણ (આયર્ન, હિલીયમ, ઓક્સિજન અણુ). પરમાણુ- પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ જે તેના રાસાયણિક ગુણધર્મોને જાળવી રાખે છે. પરમાણુમાં એક અથવા વધુ અણુઓ (પાણી - H 2 O - 1 ઓક્સિજન અણુ અને 2 હાઇડ્રોજન અણુ) હોય છે. આયન- એક અણુ અથવા પરમાણુ કે જેમાં એક અથવા વધુ ઇલેક્ટ્રોન વધારાના (અથવા ઇલેક્ટ્રોન ખૂટે છે).

અણુઓ કદમાં અત્યંત નાના હોય છે. સરળ મોનોટોમિક પરમાણુઓનું કદ 10-10 મીટરના ક્રમનું હોય છે.

પરમાણુઓની રેન્ડમ અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલને થર્મલ ગતિ કહેવામાં આવે છે. વધતા તાપમાન સાથે થર્મલ ગતિની ગતિ ઊર્જા વધે છે. નીચા તાપમાને, પરમાણુઓ પ્રવાહી અથવા ઘન સ્વરૂપમાં ઘટ્ટ થાય છે. જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, પરમાણુની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા વધારે થાય છે, પરમાણુઓ અલગ થઈ જાય છે અને વાયુયુક્ત પદાર્થ બને છે.

ઘન પદાર્થોમાં, અણુઓ નિશ્ચિત કેન્દ્રો (સંતુલન સ્થિતિ) ની આસપાસ રેન્ડમ સ્પંદનોથી પસાર થાય છે. આ કેન્દ્રો અવકાશમાં અનિયમિત રીતે સ્થિત હોઈ શકે છે (અમૂર્ત શરીરો) અથવા ઓર્ડર કરેલ વોલ્યુમેટ્રિક સ્ટ્રક્ચર્સ (સ્ફટિકીય સંસ્થાઓ) બનાવી શકે છે.

પ્રવાહીમાં, પરમાણુઓને થર્મલ હિલચાલ માટે ઘણી મોટી સ્વતંત્રતા હોય છે. તેઓ ચોક્કસ કેન્દ્રો સાથે જોડાયેલા નથી અને પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં ખસેડી શકે છે. આ પ્રવાહીની પ્રવાહીતા સમજાવે છે.

વાયુઓમાં, અણુઓ વચ્ચેનું અંતર સામાન્ય રીતે તેમના કદ કરતાં ઘણું મોટું હોય છે. આટલા મોટા અંતર પર પરમાણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના દળો નાના હોય છે, અને દરેક પરમાણુ બીજા અણુ સાથે અથવા કન્ટેનરની દિવાલ સાથે આગામી અથડામણ સુધી સીધી રેખા સાથે આગળ વધે છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં હવાના પરમાણુઓ વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર લગભગ 10 –8 મીટર છે, એટલે કે, અણુઓના કદ કરતાં સેંકડો ગણું વધારે છે. પરમાણુઓ વચ્ચેની નબળી ક્રિયાપ્રતિક્રિયા જહાજના સમગ્ર વોલ્યુમને વિસ્તૃત કરવા અને ભરવાની વાયુઓની ક્ષમતા સમજાવે છે. મર્યાદામાં, જ્યારે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા શૂન્ય તરફ વળે છે, ત્યારે આપણે એક આદર્શ ગેસનો વિચાર કરીએ છીએ.

આદર્શ ગેસએક એવો ગેસ છે જેના પરમાણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરતા નથી, સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ પ્રક્રિયાઓ સિવાય, અને તેને ભૌતિક બિંદુઓ ગણવામાં આવે છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતમાં, પદાર્થની માત્રાને કણોની સંખ્યાના પ્રમાણસર ગણવામાં આવે છે. પદાર્થના જથ્થાના એકમને મોલ (મોલ) કહેવામાં આવે છે. છછુંદર 0.012 કિગ્રા કાર્બન 12 C માં પરમાણુ હોય છે તેટલી જ સંખ્યામાં કણો (અણુઓ) ધરાવતા પદાર્થનું પ્રમાણ છે. એક કાર્બન પરમાણુ એક અણુ ધરાવે છે. આમ, કોઈપણ પદાર્થના એક છછુંદરમાં સમાન સંખ્યામાં કણો (મોલેક્યુલ્સ) હોય છે. આ નંબર કહેવાય છે એવોગાડ્રોનો સ્થિર: એન A = 6.022·10 23 મોલ –1.

એવોગાડ્રોનું સ્થિરાંક પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતમાં સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્થિરાંકોમાંનું એક છે. પદાર્થની માત્રાસંખ્યાના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે એનએવોગાડ્રોના સતત પદાર્થના કણો (પરમાણુઓ). એન A, અથવા દળ અને દાળના સમૂહના ગુણોત્તર તરીકે:

પદાર્થના એક છછુંદરના સમૂહને સામાન્ય રીતે મોલર માસ કહેવામાં આવે છે એમ. દાઢ સમૂહ સમૂહના ઉત્પાદન જેટલું છે mએવોગાડ્રોના સ્થિરાંક દીઠ આપેલ પદાર્થના એક પરમાણુમાંથી 0 (એટલે ​​કે, એક મોલમાં કણોની સંખ્યા દીઠ). મોલર માસ પ્રતિ મોલ (કિલોગ્રામ/મોલ) માં વ્યક્ત થાય છે. એવા પદાર્થો માટે કે જેના પરમાણુઓમાં એક અણુ હોય છે, અણુ સમૂહ શબ્દનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. સામયિક કોષ્ટકમાં, મોલર માસ પ્રતિ છછુંદર ગ્રામમાં સૂચવવામાં આવે છે. આમ આપણી પાસે બીજું સૂત્ર છે:

ક્યાં: એમ- દાઢ સમૂહ, એન A - એવોગાડ્રોનો નંબર, m 0 - પદાર્થના એક કણનું દળ, એન- પદાર્થના સમૂહમાં સમાયેલ પદાર્થના કણોની સંખ્યા m. વધુમાં, તમારે ખ્યાલની જરૂર પડશે સાંદ્રતા(એકમ વોલ્યુમ દીઠ કણોની સંખ્યા):

ચાલો આપણે એ પણ યાદ કરીએ કે શરીરની ઘનતા, વોલ્યુમ અને સમૂહ નીચેના સૂત્ર દ્વારા સંબંધિત છે:

જો સમસ્યામાં પદાર્થોના મિશ્રણનો સમાવેશ થાય છે, તો પછી અમે સરેરાશ દાઢ સમૂહ અને પદાર્થની સરેરાશ ઘનતા વિશે વાત કરીએ છીએ. અસમાન હિલચાલની સરેરાશ ગતિની ગણતરી કરતી વખતે, આ મૂલ્યો મિશ્રણના કુલ સમૂહ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

ભૂલશો નહીં કે પદાર્થની કુલ રકમ હંમેશા મિશ્રણમાં સમાવિષ્ટ પદાર્થોની માત્રાના સરવાળા જેટલી હોય છે, અને તમારે વોલ્યુમ સાથે સાવચેત રહેવાની જરૂર છે. ગેસ મિશ્રણ વોલ્યુમ નથીમિશ્રણમાં સમાવિષ્ટ વાયુઓના જથ્થાના સરવાળાની બરાબર. તેથી, 1 ક્યુબિક મીટર હવામાં 1 ક્યુબિક મીટર ઓક્સિજન, 1 ક્યુબિક મીટર નાઇટ્રોજન, 1 ક્યુબિક મીટર કાર્બન ડાયોક્સાઇડ વગેરે હોય છે. ઘન અને પ્રવાહી માટે (જ્યાં સુધી અન્યથા શરતમાં ઉલ્લેખિત ન હોય), અમે ધારી શકીએ છીએ કે મિશ્રણનું પ્રમાણ તેના ભાગોના જથ્થાના સરવાળા જેટલું છે.

MKT આદર્શ ગેસનું મૂળભૂત સમીકરણ

જેમ જેમ તેઓ આગળ વધે છે તેમ, ગેસના અણુઓ સતત એકબીજા સાથે અથડાય છે. આને કારણે, તેમની હિલચાલની લાક્ષણિકતાઓ બદલાય છે, તેથી, જ્યારે પરમાણુઓની આવેગ, વેગ અને ગતિ ઊર્જા વિશે વાત કરીએ, ત્યારે આપણે હંમેશા આ જથ્થાના સરેરાશ મૂલ્યોનો અર્થ કરીએ છીએ.

અન્ય અણુઓ સાથે સામાન્ય સ્થિતિમાં ગેસના અણુઓની અથડામણની સંખ્યા પ્રતિ સેકન્ડમાં લાખો વખત માપવામાં આવે છે. જો આપણે પરમાણુઓના કદ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની અવગણના કરીએ (જેમ કે આદર્શ ગેસ મોડેલમાં), તો પછી આપણે ધારી શકીએ કે ક્રમિક અથડામણો વચ્ચે પરમાણુઓ એકસરખી અને સરખી રીતે આગળ વધે છે. સ્વાભાવિક રીતે, જ્યારે જહાજની દિવાલની નજીક પહોંચે છે જેમાં ગેસ સ્થિત છે, ત્યારે પરમાણુ દિવાલ સાથે અથડામણનો પણ અનુભવ કરે છે. એકબીજા સાથે અને કન્ટેનરની દિવાલો સાથે પરમાણુઓની તમામ અથડામણને દડાઓની એકદમ સ્થિતિસ્થાપક અથડામણ માનવામાં આવે છે. જ્યારે તે દિવાલ સાથે અથડાય છે, ત્યારે પરમાણુની ગતિ બદલાય છે, જેનો અર્થ છે કે દિવાલની બાજુમાંથી પરમાણુ પર બળ કાર્ય કરે છે (ન્યૂટનનો બીજો નિયમ યાદ રાખો). પરંતુ ન્યૂટનના ત્રીજા નિયમ અનુસાર, બરાબર એ જ બળ વિરુદ્ધ દિશામાં નિર્દેશિત, પરમાણુ દિવાલ પર કાર્ય કરે છે, તેના પર દબાણ લાવે છે. જહાજની દિવાલ પરના તમામ અણુઓની તમામ અસરોની સંપૂર્ણતા ગેસના દબાણના દેખાવ તરફ દોરી જાય છે. ગેસનું દબાણ એ કન્ટેનરની દિવાલો સાથે પરમાણુઓની અથડામણનું પરિણામ છે. જો અણુઓ માટે કોઈ દિવાલ અથવા અન્ય કોઈ અવરોધ ન હોય, તો દબાણની ખૂબ જ ખ્યાલ તેનો અર્થ ગુમાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઓરડાના મધ્યમાં દબાણ વિશે વાત કરવી સંપૂર્ણપણે અવૈજ્ઞાનિક છે, કારણ કે ત્યાં અણુઓ દિવાલ પર દબાતા નથી. તો પછી શા માટે, જ્યારે આપણે ત્યાં બેરોમીટર મૂકીએ છીએ, ત્યારે આપણને એ જાણીને આશ્ચર્ય થાય છે કે તે કોઈ પ્રકારનું દબાણ દર્શાવે છે? અધિકાર! કારણ કે બેરોમીટર પોતે જ દિવાલ છે જેના પર પરમાણુઓ દબાવવામાં આવે છે.

કારણ કે દબાણ એ જહાજની દિવાલ પરના પરમાણુઓની અસરનું પરિણામ છે, તે સ્પષ્ટ છે કે તેનું મૂલ્ય વ્યક્તિગત પરમાણુઓની લાક્ષણિકતાઓ પર આધારિત હોવું જોઈએ (સરેરાશ લાક્ષણિકતાઓ પર, અલબત્ત, તમને યાદ છે કે તમામ અણુઓની ગતિ અલગ હોય છે. ). આ અવલંબન વ્યક્ત થાય છે આદર્શ ગેસના મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતનું મૂળભૂત સમીકરણ:

ક્યાં: પી- ગેસનું દબાણ, n- તેના પરમાણુઓની સાંદ્રતા, m 0 - એક પરમાણુનો સમૂહ, વિ kv - રુટ સરેરાશ સ્ક્વેર સ્પીડ (નોંધ કરો કે સમીકરણમાં જ રુટ સરેરાશ સ્ક્વેર સ્પીડનો સ્ક્વેર છે). આ સમીકરણનો ભૌતિક અર્થ એ છે કે તે સમગ્ર ગેસ (દબાણ) ની લાક્ષણિકતાઓ અને વ્યક્તિગત પરમાણુઓની હિલચાલના પરિમાણો વચ્ચે જોડાણ સ્થાપિત કરે છે, એટલે કે, મેક્રો- અને માઇક્રોવર્લ્ડ વચ્ચેનું જોડાણ.

મૂળભૂત MKT સમીકરણમાંથી કોરોલરીઝ

અગાઉના ફકરામાં પહેલેથી જ નોંધ્યું છે તેમ, પરમાણુઓની થર્મલ હિલચાલની ઝડપ પદાર્થના તાપમાન દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. આદર્શ ગેસ માટે, આ નિર્ભરતા માટે સરળ સૂત્રો દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે રુટ સરેરાશ ચોરસ ઝડપગેસના અણુઓની હિલચાલ:

ક્યાં: k= 1.38∙10 –23 J/K – બોલ્ટ્ઝમેન સતત, ટી- સંપૂર્ણ તાપમાન. ચાલો તરત જ એક આરક્ષણ કરીએ કે ભવિષ્યમાં તમામ સમસ્યાઓમાં તમારે ખચકાટ વિના તાપમાનને ડિગ્રી સેલ્સિયસથી કેલ્વિનમાં રૂપાંતરિત કરવું જોઈએ (હીટ બેલેન્સ સમીકરણની સમસ્યાઓ સિવાય). ત્રણ સ્થિરાંકોનો કાયદો:

ક્યાં: આર= 8.31 J/(mol∙K) – સાર્વત્રિક ગેસ સ્થિરતા. આગળનું મહત્વનું સૂત્ર માટેનું સૂત્ર છે ગેસના અણુઓની અનુવાદીય ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા:

તે તારણ આપે છે કે અણુઓની અનુવાદની ગતિની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા માત્ર તાપમાન પર આધાર રાખે છે અને તમામ અણુઓ માટે આપેલ તાપમાન પર સમાન છે. અને છેલ્લે, મૂળભૂત MKT સમીકરણના સૌથી મહત્વપૂર્ણ અને વારંવાર ઉપયોગમાં લેવાતા પરિણામો નીચેના સૂત્રો છે:

તાપમાન માપન

તાપમાનની વિભાવના થર્મલ સંતુલનની વિભાવના સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. એકબીજાના સંપર્કમાં રહેલા શરીર ઊર્જાનું વિનિમય કરી શકે છે. થર્મલ સંપર્ક દરમિયાન એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં ટ્રાન્સફર થતી ઊર્જાને ગરમીની માત્રા કહેવામાં આવે છે.

થર્મલ સંતુલન- આ થર્મલ સંપર્કમાં શરીરની સિસ્ટમની સ્થિતિ છે જેમાં એક શરીરમાંથી બીજા શરીરમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર થતું નથી, અને શરીરના તમામ મેક્રોસ્કોપિક પરિમાણો યથાવત રહે છે. તાપમાનએ ભૌતિક પરિમાણ છે જે થર્મલ સંતુલનમાં તમામ સંસ્થાઓ માટે સમાન છે.

તાપમાન માપવા માટે, ભૌતિક સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે - થર્મોમીટર્સ, જેમાં કોઈપણ ભૌતિક પરિમાણમાં ફેરફાર દ્વારા તાપમાન મૂલ્ય નક્કી કરવામાં આવે છે. થર્મોમીટર બનાવવા માટે, તમારે થર્મોમેટ્રિક પદાર્થ (ઉદાહરણ તરીકે, પારો, આલ્કોહોલ) અને થર્મોમેટ્રિક જથ્થો પસંદ કરવો આવશ્યક છે જે પદાર્થની મિલકતને લાક્ષણિકતા આપે છે (ઉદાહરણ તરીકે, પારો અથવા આલ્કોહોલ કૉલમની લંબાઈ). વિવિધ થર્મોમીટર ડિઝાઇન્સ પદાર્થના વિવિધ ભૌતિક ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરે છે (ઉદાહરણ તરીકે, ઘન પદાર્થોના રેખીય પરિમાણોમાં ફેરફાર અથવા જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે વાહકના વિદ્યુત પ્રતિકારમાં ફેરફાર).

થર્મોમીટર્સ માપાંકિત હોવું આવશ્યક છે. આ કરવા માટે, તેમને શરીર સાથે થર્મલ સંપર્કમાં લાવવામાં આવે છે જેનું તાપમાન આપવામાં આવે છે. મોટેભાગે, સરળ કુદરતી પ્રણાલીઓનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે જેમાં પર્યાવરણ સાથે ગરમીના વિનિમય છતાં તાપમાન યથાવત રહે છે - બરફ અને પાણીનું મિશ્રણ અને સામાન્ય વાતાવરણીય દબાણ પર ઉકળતી વખતે પાણી અને વરાળનું મિશ્રણ. સેલ્સિયસ તાપમાનના સ્કેલ પર, બરફના ગલનબિંદુને 0 ° સે તાપમાન અને પાણીનું ઉત્કલન બિંદુ: 100 ° સે નક્કી કરવામાં આવે છે. થર્મોમીટરની રુધિરકેશિકાઓમાં પ્રવાહી સ્તંભની લંબાઈમાં 0°C અને 100°C ના ગુણ વચ્ચેની લંબાઈના સોમા ભાગ દીઠ ફેરફારને 1°C ની બરાબર લેવામાં આવે છે.

1848માં અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી ડબલ્યુ. કેલ્વિન (થોમસન) એ નવા તાપમાન માપ (કેલ્વિન સ્કેલ) બનાવવા માટે શૂન્ય ગેસ દબાણના બિંદુનો ઉપયોગ કરવાનો પ્રસ્તાવ મૂક્યો હતો. આ સ્કેલમાં, તાપમાન એકમ સેલ્સિયસ સ્કેલ જેટલું જ છે, પરંતુ શૂન્ય બિંદુ સ્થાનાંતરિત થાય છે:

આ કિસ્સામાં, 1ºC નો તાપમાન ફેરફાર 1 K ના તાપમાનના ફેરફારને અનુરૂપ છે. સેલ્સિયસ અને કેલ્વિન ભીંગડા પર તાપમાનના ફેરફારો સમાન છે. SI સિસ્ટમમાં, કેલ્વિન સ્કેલ પર માપવામાં આવતા તાપમાનના એકમને કેલ્વિન કહેવામાં આવે છે અને K અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રૂમનું તાપમાન ટીકેલ્વિન સ્કેલ પર C = 20°C છે ટી K = 293 K. કેલ્વિન તાપમાન સ્કેલને સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલ કહેવામાં આવે છે. ભૌતિક સિદ્ધાંતોનું નિર્માણ કરતી વખતે તે સૌથી અનુકૂળ હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

આદર્શ ગેસની સ્થિતિનું સમીકરણ અથવા ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણ

આદર્શ ગેસની સ્થિતિનું સમીકરણમૂળભૂત MKT સમીકરણનું બીજું પરિણામ છે અને તે ફોર્મમાં લખાયેલું છે:

આ સમીકરણ આદર્શ ગેસની સ્થિતિના મુખ્ય પરિમાણો વચ્ચે સંબંધ સ્થાપિત કરે છે: દબાણ, વોલ્યુમ, પદાર્થની માત્રા અને તાપમાન. તે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે કે આ પરિમાણો એકબીજા સાથે જોડાયેલા છે; તેથી જ આ સમીકરણને આદર્શ વાયુની સ્થિતિનું સમીકરણ કહેવામાં આવે છે. ક્લેપીરોન દ્વારા ગેસના એક છછુંદર માટે તે સૌપ્રથમ શોધાયું હતું, અને ત્યારબાદ મેન્ડેલીવ દ્વારા મોટી સંખ્યામાં મોલ્સના કિસ્સામાં સામાન્યીકરણ કરવામાં આવ્યું હતું.

જો ગેસનું તાપમાન છે ટી n = 273 K (0°C), અને દબાણ પી n = 1 atm = 1 10 5 Pa, પછી તેઓ કહે છે કે ગેસ પર છે સામાન્ય સ્થિતિ.

ગેસ કાયદા

જો તમને ખબર હોય કે કયો કાયદો અને કઈ ફોર્મ્યુલા લાગુ કરવી જોઈએ તો ગેસના પરિમાણોની ગણતરી કરવા માટેની સમસ્યાઓનું નિરાકરણ ખૂબ જ સરળ બને છે. તેથી, ચાલો મૂળભૂત ગેસ કાયદાઓ જોઈએ.

1. એવોગાડ્રોનો કાયદો.કોઈપણ પદાર્થના એક છછુંદરમાં એવોગાડ્રોની સંખ્યા જેટલી સમાન સંખ્યામાં માળખાકીય તત્વો હોય છે.

2. ડાલ્ટનનો કાયદો.વાયુઓના મિશ્રણનું દબાણ આ મિશ્રણમાં સમાવિષ્ટ વાયુઓના આંશિક દબાણના સરવાળા જેટલું છે:

ગેસનું આંશિક દબાણ એ દબાણ છે જે તે ઉત્પન્ન કરશે જો અન્ય તમામ વાયુઓ મિશ્રણમાંથી અચાનક અદૃશ્ય થઈ જાય. ઉદાહરણ તરીકે, હવાનું દબાણ નાઇટ્રોજન, ઓક્સિજન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને અન્ય અશુદ્ધિઓના આંશિક દબાણના સરવાળા જેટલું છે. આ કિસ્સામાં, મિશ્રણમાંના દરેક વાયુઓ તેને પૂરા પાડવામાં આવેલ સમગ્ર વોલ્યુમ પર કબજો કરે છે, એટલે કે, દરેક વાયુઓનું પ્રમાણ મિશ્રણના જથ્થા જેટલું છે.

3. બોયલ-મેરિયોટ કાયદો.જો ગેસનો સમૂહ અને તાપમાન સ્થિર રહે છે, તો ગેસના દબાણનું ઉત્પાદન અને તેનું પ્રમાણ બદલાતું નથી, તેથી:

સ્થિર તાપમાને થતી પ્રક્રિયાને આઇસોથર્મલ કહેવાય છે. નોંધ કરો કે બોયલ-મેરિયટ કાયદાનું આ સરળ સ્વરૂપ માત્ર ત્યારે જ ધરાવે છે જો ગેસનો સમૂહ સ્થિર રહે.

4. ગે-લુસાકનો કાયદો.પરીક્ષાઓની તૈયારી કરતી વખતે ગે-લુસાકનો કાયદો પોતે જ ખાસ મૂલ્યવાન નથી, તેથી અમે ફક્ત તેમાંથી એક પરિણામ આપીશું. જો ગેસનો સમૂહ અને દબાણ સતત રહે છે, તો ગેસના જથ્થાનો તેના સંપૂર્ણ તાપમાનનો ગુણોત્તર બદલાતો નથી, તેથી:

એક પ્રક્રિયા જે સતત દબાણમાં થાય છે તેને આઇસોબેરિક અથવા આઇસોબેરિક કહેવામાં આવે છે. નોંધ કરો કે ગે-લુસાકના કાયદાનું આ સરળ સ્વરૂપ માત્ર ત્યારે જ ધરાવે છે જો ગેસનો સમૂહ સ્થિર રહે. તાપમાનને ડિગ્રી સેલ્સિયસથી કેલ્વિનમાં રૂપાંતરિત કરવાનું ભૂલશો નહીં.

5. ચાર્લ્સનો કાયદો.ગે-લુસાકના કાયદાની જેમ, ચાર્લ્સનો કાયદો તેના ચોક્કસ ફોર્મ્યુલેશનમાં અમારા માટે મહત્વપૂર્ણ નથી, તેથી અમે ફક્ત તેમાંથી એક પરિણામ આપીશું. જો ગેસનો સમૂહ અને જથ્થા સ્થિર રહે છે, તો પછી તેના સંપૂર્ણ તાપમાન સાથે ગેસના દબાણનો ગુણોત્તર બદલાતો નથી, તેથી:

સતત વોલ્યુમ પર થતી પ્રક્રિયાને આઇસોકોરિક અથવા આઇસોકોરિક કહેવામાં આવે છે. નોંધ કરો કે ચાર્લ્સના નિયમનું આ સરળ સ્વરૂપ માત્ર ત્યારે જ પકડી રાખે છે જો ગેસનું દળ સ્થિર રહે. તાપમાનને ડિગ્રી સેલ્સિયસથી કેલ્વિનમાં રૂપાંતરિત કરવાનું ભૂલશો નહીં.

6. સાર્વત્રિક ગેસ કાયદો (ક્લેપેરોન).ગેસના સતત સમૂહ પર, તેના દબાણ અને જથ્થા અને તાપમાનના ઉત્પાદનનો ગુણોત્તર બદલાતો નથી, તેથી:

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે સમૂહ એક જ રહેવો જોઈએ, અને કેલ્વિન્સ વિશે ભૂલશો નહીં.

તેથી, ગેસના ઘણા કાયદા છે. સમસ્યાનું નિરાકરણ કરતી વખતે તમારે તેમાંથી એકનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર હોય તેવા સંકેતોની અમે સૂચિબદ્ધ કરીએ છીએ:

1. એવોગાડ્રોનો કાયદો પરમાણુઓની સંખ્યા સાથે સંકળાયેલી તમામ સમસ્યાઓને લાગુ પડે છે.
2. ડાલ્ટનનો કાયદો વાયુઓના મિશ્રણને લગતી તમામ સમસ્યાઓને લાગુ પડે છે.
3. ચાર્લ્સનો કાયદો એવી સમસ્યાઓમાં વપરાય છે જ્યાં ગેસનું પ્રમાણ સ્થિર રહે છે. સામાન્ય રીતે આ કાં તો સ્પષ્ટ રીતે કહેવામાં આવે છે, અથવા સમસ્યામાં "પિસ્ટન વિના બંધ વાસણમાં ગેસ" શબ્દો શામેલ છે.
4. જો ગેસનું દબાણ યથાવત રહે તો ગે-લુસેકનો કાયદો લાગુ થાય છે. સમસ્યાઓમાં "મૂવેબલ પિસ્ટન દ્વારા બંધ વાસણમાં ગેસ" અથવા "ખુલ્લા વાસણમાં ગેસ" શબ્દો માટે જુઓ. કેટલીકવાર વહાણ વિશે કશું કહેવામાં આવતું નથી, પરંતુ સ્થિતિ અનુસાર તે સ્પષ્ટ છે કે તે વાતાવરણ સાથે વાતચીત કરે છે. પછી એવું માનવામાં આવે છે કે વાતાવરણીય દબાણ હંમેશા યથાવત રહે છે (જ્યાં સુધી અન્યથા સ્થિતિમાં જણાવ્યું ન હોય).
5. બોયલ-મેરિયટ કાયદો. આ તે છે જ્યાં તે સૌથી મુશ્કેલ છે. તે સારું છે જો સમસ્યા કહે છે કે ગેસનું તાપમાન સતત છે. જો પરિસ્થિતિમાં "ધીમો" શબ્દ હાજર હોય તો તે થોડું ખરાબ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ ધીમે ધીમે સંકુચિત અથવા ધીમે ધીમે વિસ્તૃત થાય છે. તે વધુ ખરાબ છે જો એવું કહેવામાં આવે કે ગેસ ગરમી-બિન-વાહક પિસ્ટન દ્વારા બંધ છે. છેલ્લે, જો તાપમાન વિશે કશું કહેવામાં ન આવે તો તે ખરેખર ખરાબ છે, પરંતુ સ્થિતિ પરથી એવું માની શકાય છે કે તે બદલાતું નથી. સામાન્ય રીતે આ કિસ્સામાં, વિદ્યાર્થીઓ નિરાશાથી બોયલ-મેરિયોટ કાયદો લાગુ કરે છે.
6. સાર્વત્રિક ગેસ કાયદો. જો ગેસનો સમૂહ સતત હોય તો તેનો ઉપયોગ થાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ બંધ વાસણમાં છે), પરંતુ સ્થિતિ અનુસાર તે સ્પષ્ટ છે કે અન્ય તમામ પરિમાણો (દબાણ, વોલ્યુમ, તાપમાન) બદલાય છે. સામાન્ય રીતે, તમે સાર્વત્રિક કાયદાને બદલે ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણનો ઉપયોગ કરી શકો છો, તમને સાચો જવાબ મળશે, ફક્ત તમે દરેક સૂત્રમાં બે વધારાના અક્ષરો લખશો.

આઇસોપ્રોસેસની ગ્રાફિક રજૂઆત

ભૌતિકશાસ્ત્રની ઘણી શાખાઓમાં, એકબીજા પર જથ્થાની અવલંબનને ગ્રાફિકલી રીતે દર્શાવવું અનુકૂળ છે. આ પ્રક્રિયા સિસ્ટમમાં થતા પરિમાણો વચ્ચેના સંબંધોને સમજવાનું સરળ બનાવે છે. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સમાં આ અભિગમનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. આદર્શ ગેસની સ્થિતિનું વર્ણન કરતા મુખ્ય પરિમાણો દબાણ, વોલ્યુમ અને તાપમાન છે. સમસ્યાઓ ઉકેલવા માટેની ગ્રાફિકલ પદ્ધતિમાં વિવિધ ગેસ કોઓર્ડિનેટ્સમાં આ પરિમાણોના સંબંધને દર્શાવવાનો સમાવેશ થાય છે. ગેસ કોઓર્ડિનેટ્સ ત્રણ મુખ્ય પ્રકારના હોય છે: ( પી; વી), (પી; ટી) અને ( વી; ટી). નોંધ કરો કે આ ફક્ત મૂળભૂત (સૌથી સામાન્ય પ્રકારના કોઓર્ડિનેટ્સ) છે. સમસ્યાઓ અને પરીક્ષણોના લેખકોની કલ્પના મર્યાદિત નથી, તેથી તમે કોઈપણ અન્ય કોઓર્ડિનેટ્સ પર આવી શકો છો. તેથી, ચાલો મુખ્ય ગેસ કોઓર્ડિનેટ્સમાં મુખ્ય ગેસ પ્રક્રિયાઓનું નિરૂપણ કરીએ.

આઇસોબેરિક પ્રક્રિયા (p = const)

આઇસોબેરિક પ્રક્રિયા એ એક પ્રક્રિયા છે જે સતત દબાણ અને ગેસના સમૂહ પર થાય છે. આદર્શ વાયુની સ્થિતિના સમીકરણ પરથી નીચે મુજબ, આ કિસ્સામાં વોલ્યુમ તાપમાનના સીધા પ્રમાણમાં બદલાય છે. કોઓર્ડિનેટ્સમાં આઇસોબેરિક પ્રક્રિયાના આલેખ આર–વી; વી–ટીઅને આર–ટીનીચેનું ફોર્મ છે:

વી–ટીકોઓર્ડિનેટ્સ બરાબર મૂળ તરફ નિર્દેશિત કરવામાં આવે છે, પરંતુ આ ગ્રાફ ક્યારેય મૂળથી સીધો શરૂ થઈ શકતો નથી, કારણ કે ખૂબ ઓછા તાપમાને ગેસ પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે અને તાપમાનના ફેરફારો પર વોલ્યુમની અવલંબન.

આઇસોકોરિક પ્રક્રિયા (V = const)

આઇસોકોરિક પ્રક્રિયા એ ગેસને સતત જથ્થામાં ગરમ ​​કરવાની અથવા ઠંડુ કરવાની પ્રક્રિયા છે અને પૂરી પાડવામાં આવે છે કે જહાજમાં પદાર્થનું પ્રમાણ યથાવત રહે છે. આદર્શ ગેસની સ્થિતિના સમીકરણમાંથી નીચે મુજબ, આ પરિસ્થિતિઓમાં ગેસનું દબાણ તેના સંપૂર્ણ તાપમાનના સીધા પ્રમાણમાં બદલાય છે. કોઓર્ડિનેટ્સમાં આઇસોકોરિક પ્રક્રિયાના આલેખ આર–વી; આર–ટીઅને વી–ટીનીચેનું ફોર્મ છે:

મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે માં ગ્રાફ ચાલુ છે પી–ટીકોઓર્ડિનેટ્સ બરાબર મૂળ તરફ નિર્દેશિત થાય છે, પરંતુ આ આલેખ ક્યારેય મૂળથી સીધો શરૂ થઈ શકતો નથી, કારણ કે ગેસ ખૂબ ઓછા તાપમાને પ્રવાહીમાં ફેરવાય છે.

ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા (T = const)

ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા એ એક પ્રક્રિયા છે જે સતત તાપમાને થાય છે. આદર્શ વાયુની સ્થિતિના સમીકરણ પરથી તે અનુસરે છે કે સતત તાપમાન અને જહાજમાં પદાર્થની સતત માત્રામાં, ગેસના દબાણનું ઉત્પાદન અને તેનું પ્રમાણ સ્થિર રહેવું જોઈએ. કોઓર્ડિનેટ્સમાં ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયાના આલેખ આર–વી; આર–ટીઅને વી–ટીનીચેનું ફોર્મ છે:

નોંધ કરો કે જ્યારે પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં આલેખ પર કાર્યો કરે છે નથીઅનુરૂપ અક્ષો સાથે કોઓર્ડિનેટ્સ રચવામાં ખાસ ચોકસાઈ જરૂરી છે (ઉદાહરણ તરીકે, જેથી પી 1 અને પી 2 સિસ્ટમમાં ગેસની બે સ્થિતિઓ પી(વી) કોઓર્ડિનેટ્સ સાથે સુસંગત પી 1 અને પીસિસ્ટમમાં આ રાજ્યોમાંથી 2 પી(ટી). પ્રથમ, આ વિવિધ સંકલન પ્રણાલીઓ છે જેમાં વિવિધ ભીંગડા પસંદ કરી શકાય છે, અને બીજું, આ એક બિનજરૂરી ગાણિતિક ઔપચારિકતા છે જે મુખ્ય વસ્તુથી વિચલિત થાય છે - ભૌતિક પરિસ્થિતિનું વિશ્લેષણ. મુખ્ય જરૂરિયાત: આલેખની ગુણવત્તા યોગ્ય હોવી જોઈએ.

નોનિસોપ્રોસેસિસ

આ પ્રકારની સમસ્યાઓમાં, તમામ ત્રણ મુખ્ય ગેસ પરિમાણો બદલાય છે: દબાણ, વોલ્યુમ અને તાપમાન. માત્ર ગેસનો સમૂહ જ સ્થિર રહે છે. સાર્વત્રિક ગેસ કાયદાનો ઉપયોગ કરીને સમસ્યા "હેડ-ઓન" હલ કરવામાં આવે તો સૌથી સરળ કેસ છે. જો તમારે ગેસની સ્થિતિમાં ફેરફારનું વર્ણન કરતી પ્રક્રિયા માટે સમીકરણ શોધવાની જરૂર હોય અથવા આ સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને ગેસ પરિમાણોની વર્તણૂકનું વિશ્લેષણ કરવાની જરૂર હોય તો તે થોડું વધુ મુશ્કેલ છે. પછી તમારે આ રીતે કાર્ય કરવાની જરૂર છે. પ્રક્રિયાના આ સમીકરણ અને સાર્વત્રિક ગેસ કાયદો (અથવા ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણ, જે તમારા માટે વધુ અનુકૂળ હોય તે) લખો અને તેમાંથી બિનજરૂરી માત્રાને સતત દૂર કરો.

પદાર્થના જથ્થા અથવા સમૂહમાં ફેરફાર

સારમાં, આવા કાર્યોમાં કંઈ જટિલ નથી. તમારે ફક્ત યાદ રાખવાની જરૂર છે કે ગેસના કાયદાઓ સંતુષ્ટ નથી, કારણ કે તેમાંના કોઈપણના ફોર્મ્યુલેશન "સતત માસ પર" કહે છે. તેથી, અમે સરળ રીતે કાર્ય કરીએ છીએ. અમે ગેસની પ્રારંભિક અને અંતિમ સ્થિતિઓ માટે ક્લેપીરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણ લખીએ છીએ અને સમસ્યા હલ કરીએ છીએ.

બેફલ્સ અથવા પિસ્ટન

આ પ્રકારની સમસ્યાઓમાં, ગેસ કાયદા ફરીથી લાગુ કરવામાં આવે છે, અને નીચેની ટિપ્પણીઓ ધ્યાનમાં લેવી આવશ્યક છે:

• પ્રથમ, ગેસ પાર્ટીશનમાંથી પસાર થતો નથી, એટલે કે, જહાજના દરેક ભાગમાં ગેસનો સમૂહ યથાવત રહે છે, અને આ રીતે જહાજના દરેક ભાગ માટે ગેસના નિયમો સંતુષ્ટ છે.
• બીજું, જો પાર્ટીશન હીટ-નોન-કન્ડક્ટિંગ હોય, તો જ્યારે વાસણના એક ભાગમાં ગેસને ગરમ અથવા ઠંડુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બીજા ભાગમાં ગેસનું તાપમાન યથાવત રહેશે.
• ત્રીજે સ્થાને, જો પાર્ટીશન જંગમ હોય, તો સમયની કોઈપણ ક્ષણે બંને બાજુના દબાણ સમાન હોય છે (પરંતુ આ દબાણ, બંને બાજુ સમાન હોય છે, સમય જતાં બદલાઈ શકે છે).
• અને પછી અમે દરેક ગેસ માટે અલગથી ગેસ કાયદા લખીએ છીએ અને સમસ્યા હલ કરીએ છીએ.

ગેસ કાયદા અને હાઇડ્રોસ્ટેટિક્સ

સમસ્યાઓની વિશિષ્ટતા એ છે કે દબાણમાં પ્રવાહી સ્તંભના દબાણ સાથે સંકળાયેલ "એડ-ઓન વજન" ધ્યાનમાં લેવું જરૂરી રહેશે. કયા વિકલ્પો હોઈ શકે છે:

• ગેસ ધરાવતું કન્ટેનર પાણીની નીચે ડૂબી ગયું છે. જહાજમાં દબાણ સમાન હશે: પી = પીએટીએમ + ρgh, ક્યાં: h- નિમજ્જન ઊંડાઈ.
• આડુંટ્યુબ વાતાવરણમાંથી પારાના સ્તંભ (અથવા અન્ય પ્રવાહી) દ્વારા બંધ થાય છે. ટ્યુબમાં ગેસનું દબાણ બરાબર બરાબર છે: પી = પી atm વાતાવરણીય, કારણ કે પારાની આડી સ્તંભ ગેસ પર દબાણ લાવતી નથી.
• વર્ટિકલગેસ ટ્યુબ પારાના સ્તંભ (અથવા અન્ય પ્રવાહી) સાથે ટોચ પર બંધ છે. ટ્યુબમાં ગેસનું દબાણ: પી = પીએટીએમ + ρgh, ક્યાં: h- પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ.
• ગેસ ધરાવતી ઊભી સાંકડી ટ્યુબને ખુલ્લા છેડે નીચે ફેરવવામાં આવે છે અને તેને પારાના સ્તંભ (અથવા અન્ય પ્રવાહી) વડે સીલ કરવામાં આવે છે. ટ્યુબમાં ગેસનું દબાણ: પી = પીએટીએમ - ρgh, ક્યાં: h- પારાના સ્તંભની ઊંચાઈ. "–" ચિહ્નનો ઉપયોગ થાય છે કારણ કે પારો સંકુચિત થતો નથી, પરંતુ ગેસને ખેંચે છે. વિદ્યાર્થીઓ વારંવાર પૂછે છે કે નળીમાંથી પારો કેમ વહેતો નથી. ખરેખર, જો ટ્યુબ પહોળી હોત, તો પારો દિવાલોની નીચે વહી જશે. અને તેથી, ટ્યુબ ખૂબ જ સાંકડી હોવાથી, સપાટીનું તાણ પારાને મધ્યમાં ફાટવા દેતું નથી અને હવાને અંદર જવા દેતું નથી, અને અંદરના ગેસનું દબાણ (વાતાવરણ કરતાં ઓછું) પારાને બહાર વહેતું અટકાવે છે.

એકવાર તમે ટ્યુબમાં ગેસના દબાણને યોગ્ય રીતે રેકોર્ડ કરી લો તે પછી, ગેસનો કોઈ એક કાયદો લાગુ કરો (સામાન્ય રીતે બોયલ-મેરિયોટ, કારણ કે આમાંની મોટાભાગની પ્રક્રિયાઓ આઇસોથર્મલ છે, અથવા સાર્વત્રિક ગેસ કાયદો). ગેસ માટે પસંદ કરેલ કાયદો લાગુ કરો (પ્રવાહી માટે કોઈ પણ સંજોગોમાં) અને સમસ્યા હલ કરો.

શરીરનું થર્મલ વિસ્તરણ

જેમ જેમ તાપમાન વધે છે તેમ, પદાર્થના કણોની થર્મલ હિલચાલની તીવ્રતા વધે છે. આનાથી પરમાણુઓ એકબીજાને વધુ "સક્રિય રીતે" ભગાડે છે. આને કારણે, જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે મોટાભાગના શરીર કદમાં વધારો કરે છે. સામાન્ય ભૂલ કરશો નહીં જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે અણુઓ અને પરમાણુઓ પોતે વિસ્તરતા નથી. માત્ર પરમાણુઓ વચ્ચેની ખાલી જગ્યાઓ વધે છે. ગેસના થર્મલ વિસ્તરણનું વર્ણન ગે-લુસાકના કાયદા દ્વારા કરવામાં આવ્યું છે. પ્રવાહીનું થર્મલ વિસ્તરણ નીચેના કાયદાનું પાલન કરે છે:

ક્યાં: વી 0 - 0°C પર પ્રવાહીનું પ્રમાણ, વી- તાપમાન પર t, γ - પ્રવાહીના વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણનો ગુણાંક. મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે આ વિષયના તમામ તાપમાન ડિગ્રી સેલ્સિયસમાં લેવા જોઈએ. વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણનો ગુણાંક પ્રવાહીના પ્રકાર પર આધારિત છે (અને તાપમાન પર, જે મોટાભાગની સમસ્યાઓમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી). મહેરબાની કરીને નોંધ કરો કે ગુણાંકનું સંખ્યાત્મક મૂલ્ય, 1/°C અથવા 1/K માં દર્શાવવામાં આવ્યું છે, તે સમાન છે, કારણ કે શરીરને 1°C દ્વારા ગરમ કરવું એ તેને 1 K (અને 274 K દ્વારા નહીં) દ્વારા ગરમ કરવા જેવું જ છે.

માટે ઘન પદાર્થોનું વિસ્તરણશરીરના રેખીય પરિમાણો, ક્ષેત્રફળ અને વોલ્યુમમાં ફેરફારનું વર્ણન કરવા માટે ત્રણ સૂત્રોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે:

ક્યાં: l 0 , એસ 0 , વી 0 - લંબાઈ, સપાટી વિસ્તાર અને શરીરનું પ્રમાણ અનુક્રમે 0°C પર, α - શરીરના રેખીય વિસ્તરણનો ગુણાંક. રેખીય વિસ્તરણનો ગુણાંક શરીરના પ્રકાર પર આધારિત છે (અને તાપમાન પર, જે મોટાભાગની સમસ્યાઓમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવતું નથી) અને 1/°C અથવા 1/K માં માપવામાં આવે છે.

આ ત્રણ મુદ્દાઓનું સફળ, મહેનતું અને જવાબદાર અમલીકરણ તમને CT પર ઉત્તમ પરિણામ બતાવવાની મંજૂરી આપશે, જે તમે સક્ષમ છો તે મહત્તમ.

ભૂલ મળી?

જો તમને લાગે કે તમને તાલીમ સામગ્રીમાં ભૂલ મળી છે, તો કૃપા કરીને તેના વિશે ઇમેઇલ દ્વારા લખો. તમે સોશિયલ નેટવર્ક () પર ભૂલની જાણ પણ કરી શકો છો. પત્રમાં, વિષય (ભૌતિકશાસ્ત્ર અથવા ગણિત), વિષય અથવા કસોટીનું નામ અથવા સંખ્યા, સમસ્યાની સંખ્યા અથવા ટેક્સ્ટ (પૃષ્ઠ) માં તે સ્થાન સૂચવો જ્યાં, તમારા મતે, ભૂલ છે. શંકાસ્પદ ભૂલ શું છે તેનું પણ વર્ણન કરો. તમારા પત્ર પર ધ્યાન આપવામાં આવશે નહીં, ભૂલ ક્યાં તો સુધારી દેવામાં આવશે, અથવા તમને સમજાવવામાં આવશે કે તે ભૂલ કેમ નથી.

વિભાગ "મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ"

શાળા ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં

§ 1. વિભાગનો અર્થ, સ્થાન અને લક્ષણો

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ"

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" વિભાગમાં, વિદ્યાર્થીઓ ગુણાત્મક રીતે નવા ભૌતિક પદાર્થની વર્તણૂકનો અભ્યાસ કરે છે: મોટી સંખ્યામાં કણો (પરમાણુઓ અને અણુઓ) ધરાવતી સિસ્ટમ, આ ચોક્કસ પદાર્થ (થર્મલ) માં અંતર્ગત ગતિનું નવું સ્વરૂપ અને તેને અનુરૂપ ઊર્જાનો પ્રકાર, (આંતરિક). અહીં, વિદ્યાર્થીઓને પ્રથમ આંકડાકીય કાયદાઓ સાથે પરિચય આપવામાં આવે છે જેનો ઉપયોગ મોટી સંખ્યામાં કણોના વર્તનનું વર્ણન કરવા માટે થાય છે. આંકડાકીય વિભાવનાઓની રચના અમને થર્મલ પ્રક્રિયાઓની અપરિવર્તનક્ષમતાનો અર્થ યાદ રાખવા દે છે. તે અપરિવર્તનક્ષમતા છે જે થર્મલ પ્રક્રિયાઓની વિશિષ્ટ મિલકત છે અને અમને થર્મલ સંતુલન, તાપમાન વિશે વાત કરવા અને હીટ એન્જિનના સંચાલનના સિદ્ધાંતને સમજવાની મંજૂરી આપે છે.

શિક્ષકનું કાર્ય એકતામાં થર્મલ ઘટના અને પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરવાની બે પદ્ધતિઓને ધ્યાનમાં લેવાનું છે: થર્મોડાયનેમિક (અસાધારણ), ઊર્જાના ખ્યાલ પર આધારિત, અને આંકડાકીય, પદાર્થની રચના વિશેના પરમાણુ-ગતિશીલ વિચારો પર આધારિત. આંકડાકીય અને થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિઓનો વિચાર કરતી વખતે, અનુભવાત્મક રીતે મેળવેલા જ્ઞાન અને પદાર્થની આંતરિક રચના અને તેની સાથે બનતી ઘટનાઓ અને પ્રક્રિયાઓના મોડેલિંગના પરિણામે પ્રાપ્ત જ્ઞાન વચ્ચે સ્પષ્ટપણે તફાવત કરવો જરૂરી છે.

તે દર્શાવવું અગત્યનું છે કે આ બે અભિગમો, હકીકતમાં, એક જ પદાર્થની સ્થિતિને જુદા જુદા દૃષ્ટિકોણથી વર્ણવે છે અને તેથી એકબીજાના પૂરક છે. આ સંદર્ભમાં, જ્યારે તાપમાન, આંતરિક ઊર્જા, આદર્શ વાયુ, વગેરે જેવા ખ્યાલોની રચના કરતી વખતે, શિક્ષકે તેમની સામગ્રીને થર્મોડાયનેમિક અને મોલેક્યુલર-ગાઇનેટિક બંને દૃષ્ટિકોણથી જાહેર કરવી જોઈએ.

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" વિભાગમાં તેઓ પદાર્થની રચનાના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતનો અભ્યાસ કરે છે, જેની મુખ્ય જોગવાઈઓ 7 મા ધોરણમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવી હતી. ગ્રેડ VII અને VIII માં ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરતા, વિદ્યાર્થીઓએ પદાર્થની આંતરિક રચનાના દૃષ્ટિકોણથી સંખ્યાબંધ ભૌતિક ઘટનાઓ અને પદાર્થોના ગુણધર્મો (પ્રવાહી અને વાયુઓના ગુણધર્મો, દબાણ, થર્મલ ઘટના વગેરે) સમજાવવાનું શીખ્યા. જો કે, વિભાવનાઓ કે જે અનુરૂપ વિષયોની સામગ્રી બનાવે છે તે વિચારોના સ્તરે અભ્યાસ કરવામાં આવી હતી, અને તમામ ઘટનાઓનું ગુણાત્મક રીતે વર્ણન કરવામાં આવ્યું હતું. તેથી, જ્યારે 10મા ધોરણમાં મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ શીખવવામાં આવે છે, ત્યારે વિદ્યાર્થીઓ પાસે જે જ્ઞાન હોય છે તેને અપડેટ, ઊંડું અને વિસ્તૃત કરવું જોઈએ, વિભાવનાઓ અને ઘટનાના જથ્થાત્મક વર્ણનના સ્તરે લાવવું જોઈએ. ખાસ કરીને, Xth ગ્રેડના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાં તેઓ વાયુઓના મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સમીકરણનો અભ્યાસ કરે છે; ગ્રેડ VII કરતાં વધુ ઊંડા, તેઓ વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોના ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લે છે.

આ વિભાગમાં, ઉર્જા વિભાવનાઓ વધુ વિકસિત કરવામાં આવે છે, ઉર્જા સંરક્ષણનો કાયદો થર્મલ પ્રક્રિયાઓ માટે સામાન્ય કરવામાં આવે છે, થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ કાયદાનું સૂત્ર રજૂ કરવામાં આવે છે, અને ચોક્કસ પ્રક્રિયાઓના વિશ્લેષણ માટે આ કાયદાના ઉપયોગને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. થર્મોડાયનેમિક્સના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોમાંના એકનો અભ્યાસ દસમા ધોરણના વિદ્યાર્થીઓ માટે પ્રચંડ જ્ઞાનાત્મક અને વૈચારિક મહત્વ ધરાવે છે.

વિભાગ "મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" સંશોધનની પ્રાયોગિક પદ્ધતિ સાથે વિદ્યાર્થીઓની ઓળખાણ ચાલુ રાખવાનું શક્ય બનાવે છે, જે મૂળભૂત પ્રયોગો (બ્રાઉનિયન ગતિ, સ્ટર્નનો પ્રયોગ) અને ગેસના નિયમો (બોયલ, ચાર્લ્સ, વગેરે) દર્શાવતા પ્રયોગોમાં પ્રતિબિંબિત થાય છે.

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" વિભાગના વૈચારિક મહત્વને વધુ પડતો અંદાજ કાઢવો મુશ્કેલ છે. તેનો અભ્યાસ કરીએ ત્યારે દ્રવ્યની સમજ ઊંડી થાય છે. અણુઓ અને અણુઓ એ પદાર્થનું ભૌતિક સ્વરૂપ છે જે આસપાસના વિશ્વમાં ઉદ્દેશ્યથી અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તેમની પાસે સમૂહ, વેગ, ઊર્જા છે. દ્રવ્યના પ્રકાર તરીકે, પરમાણુઓ અને અણુઓમાં દ્રવ્યમાં સહજ ગુણધર્મો હોય છે, જેમાંથી એક ગતિ છે. પરમાણુઓ અને પરમાણુઓ થર્મલ નામની વિશિષ્ટ ચળવળમાં ભાગ લે છે, જે તેમાં ભાગ લેતા કણોની મોટી સંખ્યામાં અને તેની અસ્તવ્યસ્ત પ્રકૃતિમાં સરળ યાંત્રિક ચળવળથી અલગ છે. થર્મલ ગતિ આંકડાકીય કાયદા દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે. આ સંદર્ભમાં, શાળાના બાળકોને આંકડાકીય અને ગતિશીલ પેટર્ન વચ્ચેનો તફાવત, તેમની વચ્ચેનો સંબંધ અને આ દાખલાઓમાં જરૂરી અને રેન્ડમની શ્રેણીઓના પ્રતિબિંબ તરફ વિદ્યાર્થીઓનું ધ્યાન દોરવાનું મહત્વનું છે.

વિભાગ "મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" કુદરતી ઘટનાનો અભ્યાસ કરવાની અનુમાનિત પદ્ધતિ દર્શાવવાની ઉત્તમ તક પૂરી પાડે છે. શિક્ષણમાં કપાતનો ઉપયોગ વિદ્યાર્થીઓમાં અમૂર્ત વિચારસરણીના વિકાસમાં ફાળો આપે છે.

ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમના આ વિભાગનું ખૂબ જ પોલિટેકનિક મહત્વ છે. પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રની સિદ્ધિઓ એ સામગ્રી વિજ્ઞાન જેવા ઉદ્યોગનો વૈજ્ઞાનિક આધાર છે. શરીરની આંતરિક રચનાનું જ્ઞાન પૂર્વનિર્ધારિત ગુણધર્મો સાથે સામગ્રી બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે અને ધાતુઓ અને એલોયની કઠિનતા, ગરમી પ્રતિકાર અને થર્મલ વાહકતા વધારવા હેતુપૂર્વક કાર્ય કરે છે.

થર્મલ અસાધારણ ઘટનાનો અભ્યાસ વિદ્યાર્થીઓને થર્મલ પાવર એન્જિનિયરિંગની મૂળભૂત બાબતોથી પરિચિત કરવાનું શક્ય બનાવે છે, જે ઉદ્યોગ અને રોજિંદા જીવનની જરૂરિયાતો માટે ઊર્જા પ્રદાન કરવામાં આપણા દેશમાં પ્રથમ સ્થાન ધરાવે છે.

વિભાગ "મિકેનિક્સ" પછી હાઇસ્કૂલમાં "મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" વિભાગનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. સામગ્રીની આ ગોઠવણી, એક તરફ, પદાર્થના ચળવળના સ્વરૂપોની જટિલતાના ક્રમમાં ભૌતિક ઘટનાને ધ્યાનમાં લેવાના પદ્ધતિસરના સિદ્ધાંતને અનુરૂપ છે, અને બીજી બાજુ, તે આપણને માત્રાત્મક સ્તરે સૂક્ષ્મ ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. અને મિકેનિક્સ કોર્સમાંથી જાણીતા જથ્થાઓનો ઉપયોગ કરો: સમૂહ, ગતિ, બળ, આવેગ, ઊર્જા, વગેરે.

§ 2. માળખું અને વિભાગની સામગ્રી

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ"

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" વિભાગની રચના બે સંજોગો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: ગેસ કાયદાના અભ્યાસની પસંદ કરેલી પદ્ધતિ (પ્રવાહાત્મક અથવા આનુમાનિક) અને તાપમાનની વિભાવના રજૂ કરવાની પદ્ધતિ.

વાયુના નિયમોનો પ્રેરક રીતે અભ્યાસ કરતી વખતે, મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળ સિદ્ધાંતોને પ્રથમ ગુણાત્મક સ્તરે ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે, પછી થર્મોડાયનેમિક્સના કેટલાક મુદ્દાઓ અનુભવપૂર્વક રજૂ કરવામાં આવે છે અને પરમાણુ ખ્યાલોના દૃષ્ટિકોણથી અને થર્મોડાયનેમિક અભિગમના આધારે સમજાવવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં પદ્ધતિસરનો વિચાર એ થર્મલ ઘટના અને પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રનો સંયુક્ત અભ્યાસ, પદાર્થોના ગુણધર્મોનો પ્રાયોગિક અભ્યાસ અને સિદ્ધાંતના આધારે તેમની સમજૂતી છે. આ કિસ્સામાં, વિભાગમાં નીચેનું માળખું છે: મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓ - થર્મોડાયનેમિક્સની મૂળભૂત બાબતો (થર્મલ સંતુલન, રાજ્ય પરિમાણો, તાપમાન, ગેસના કાયદા, સંપૂર્ણ તાપમાન, થર્મોડાયનેમિકનો પ્રથમ કાયદો) - પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંત એક આદર્શ ગેસ (વાયુઓના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતનું મૂળભૂત નવું સમીકરણ, તાપમાન - પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું માપ) - વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોના ગુણધર્મો અને તેમના પરસ્પર પરિવર્તન.

ગેસ કાયદાના અભ્યાસ માટેનો પ્રયોગમૂલક અભિગમ વિદ્યાર્થીઓ માટે એકદમ સુલભ છે; તેનો ઉપયોગ કરતી વખતે, વિચારો અને વિભાવનાઓ સંવેદનાત્મક રીતે નક્કર ધોરણે રચાય છે, તેને ઉચ્ચ સ્તરની અમૂર્ત વિચારસરણીની જરૂર નથી, તે ગેસની શોધના ઇતિહાસને અનુરૂપ છે. કાયદાઓ અને વિદ્યાર્થીઓને ભૌતિકશાસ્ત્રના વિકાસના માર્ગો સાથે પરિચય કરાવવાની મંજૂરી આપે છે. આ અભિગમનો ગેરલાભ એ છે કે તે આદર્શ ગેસના ગુણધર્મોને વર્ણવવા માટે મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરવાની મંજૂરી આપતું નથી.

આનુમાનિક અભિગમ સાથે, આદર્શ ગેસના મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતનો પ્રથમ અભ્યાસ કરવામાં આવે છે: મૂળભૂત સમીકરણ પ્રાપ્ત થાય છે

આદર્શ ગેસની સ્થિતિના સમીકરણો અને પ્રાયોગિક રીતે પુષ્ટિ કરવામાં આવે છે. આગળ, તમે થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમોનો અભ્યાસ કરી શકો છો અને આઇસોપ્રોસેસિસમાં થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ કાયદાના ઉપયોગને ધ્યાનમાં લઈ શકો છો.

આ અભિગમમાં પ્રેરકની તુલનામાં ઘણા ફાયદા છે, જેમાંથી એક આધુનિક શાળા અભ્યાસક્રમના મુખ્ય વિચાર સાથે તેનું પાલન છે - વૈજ્ઞાનિક સિદ્ધાંતોની ભૂમિકાને મજબૂત બનાવવી. વધુમાં, તે અમને સ્પષ્ટપણે એ હકીકત દર્શાવવા દે છે કે ભૌતિકશાસ્ત્રમાં ઘણા મૂળભૂત કાયદાઓ નથી, જ્યારે મોટા ભાગના વધુ સામાન્ય કાયદાઓમાંથી વિશેષ કેસ તરીકે મેળવી શકાય છે. વૈજ્ઞાનિક વિશ્વ દૃષ્ટિની રચના અને શાળાના બાળકોની વિચારસરણીના વિકાસમાં અહીં કપાતાત્મક પદ્ધતિનો ઉપયોગ મોટી ભૂમિકા ભજવે છે. તે તમને સમય મેળવવા માટે પણ પરવાનગી આપે છે.

ગેસ કાયદાના અભ્યાસ માટે અનુમાનિત અભિગમ સાથે, વિભાગનું એક અલગ માળખું શક્ય છે, જેમાં શાળાના બાળકોને પ્રથમ પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંત અને થર્મોડાયનેમિક્સના મૂળભૂત ખ્યાલો અને કાયદાઓથી પરિચિત કરવામાં આવે છે, અને પછી આ સિદ્ધાંતોના ઉપકરણનો ઉપયોગ એકતામાં થાય છે. મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમ્સના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરવા માટે. આ કિસ્સામાં, વિભાગમાં નીચેનું માળખું છે: મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો - થર્મોડાયનેમિક્સના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો - વાયુઓ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોની રચના અને ગુણધર્મો - એકંદર પરિવર્તન.

તાપમાનની વિભાવનાની રજૂઆત માટે, ગેસ કાયદાના પ્રેરક અભ્યાસ દરમિયાન, તેની જાહેરાતનો ક્રમ નીચે મુજબ છે: મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમની સ્થિતિના પરિમાણ તરીકે તાપમાન - સંપૂર્ણ તાપમાન (ચાર્લ્સ અથવા ગે-લુસાક કાયદામાંથી ) - તાપમાન - પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું માપ (વાયુઓના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સમીકરણો અને આદર્શ ગેસની સ્થિતિના પ્રયોગાત્મક રીતે મેળવેલા સમીકરણમાંથી).

ગેસના કાયદાના અનુમાનિત અભ્યાસમાં, તાપમાનનો ખ્યાલ નીચે પ્રમાણે રજૂ કરવામાં આવ્યો છે: મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમની સ્થિતિના પરિમાણ તરીકે તાપમાન - સંપૂર્ણ તાપમાન - તાપમાન - પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું માપ (મૂળભૂત સમીકરણમાંથી વાયુઓના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંત અને

થર્મલ સંતુલનની સ્થિતિમાં તમામ વાયુઓ માટે બતાવે છે કે સંપૂર્ણ તાપમાન અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાના પ્રમાણસર છે).

વાયુના નિયમોનો અનુમાનિત રીતે અભ્યાસ કરતી વખતે, નીચેની યોજના અનુસાર તાપમાનનો ખ્યાલ રજૂ કરી શકાય છે: મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમની સ્થિતિના પરિમાણ તરીકે તાપમાન - તાપમાન - અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જાનું માપ (મૂળભૂત સમીકરણને ધ્યાનમાં લીધા પછી વ્યાખ્યા દ્વારા વાયુઓના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતનો) - સંપૂર્ણ તાપમાન .

અગિયાર-વર્ષના શાળા કાર્યક્રમ અનુસાર, “મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ” વિભાગમાં બે વિષયોનો સમાવેશ થાય છે: “ફન્ડામેન્ટલ્સ ઑફ મોલેક્યુલર કાઇનેટિક થિયરી” અને “ફન્ડામેન્ટલ્સ ઑફ થર્મોડાયનેમિકસ,” એટલે કે, સામગ્રીનો અભ્યાસ પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતોથી શરૂ થાય છે. અને તેમનું પ્રાયોગિક સમર્થન. આ સંપૂર્ણપણે વાજબી છે, કારણ કે થર્મોડાયનેમિક્સની ઊંડી સમજણ ચોક્કસ પ્રક્રિયા હેઠળની મિકેનિઝમનો અભ્યાસ કર્યા પછી જ શક્ય છે. વધુમાં, પરમાણુ ગતિના સિદ્ધાંતના મૂળ સિદ્ધાંતોનો અભ્યાસ કરવાથી અમને વિચારણા હેઠળની સામગ્રી અને VPI-VIP ગ્રેડમાંના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી અને VPI-IX ગ્રેડમાં રસાયણશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમમાંથી વિદ્યાર્થીઓ પહેલાથી જ જાણે છે તે વચ્ચેનું જોડાણ સ્થાપિત કરવાની મંજૂરી આપે છે.

પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતના મુદ્દાઓનો અહીં વધુ ઊંડાણમાં અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના પ્રાયોગિક સમર્થન પર વિશેષ ધ્યાન આપવામાં આવે છે: બ્રાઉનિયન ગતિને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે, પરમાણુઓની લાક્ષણિકતાઓ, તેમના સૈદ્ધાંતિક અને પ્રાયોગિક નિર્ધારણની પદ્ધતિઓનો પૂરતો વિગતવાર અભ્યાસ કરવામાં આવે છે, અને જ્યારે પરમાણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા સમજાવતા, ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દળોના ગ્રાફનું વિશ્લેષણ હાથ ધરવામાં આવે છે.

પછી, તે જ વિષયમાં, તેઓ આદર્શ ગેસના મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સમીકરણ, તાપમાનની વિભાવના, મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણ અને આઇસોપ્રોસેસિસનો અભ્યાસ કરે છે. આ સામગ્રીનો અભ્યાસ કરતી વખતે શાળાના બાળકો દ્વારા મેળવેલા જ્ઞાનનો ઉપયોગ વરાળ, પ્રવાહી અને ઘન પદાર્થોના ગુણધર્મોને સમજાવવા માટે થાય છે.

"ફન્ડામેન્ટલ્સ ઓફ થર્મોડાયનેમિકસ" વિષયમાં તેઓ આઠમા ધોરણના વિદ્યાર્થીઓ દ્વારા અભ્યાસ કરાયેલા ખ્યાલોનું પુનરાવર્તન અને ઊંડાણ કરે છે: આંતરિક ઊર્જા, આંતરિક ઊર્જા બદલવાની રીતો, ગરમીનું પ્રમાણ અને આંતરિક ઊર્જામાં ફેરફારોના પગલાં તરીકે કાર્ય, આંતરિક ઊર્જાની અવલંબન વિશે ચર્ચા કરો. સિસ્ટમની સ્થિતિના પરિમાણો પર. પછી તેઓ થર્મોડાયનેમિક્સના પ્રથમ કાયદાનો અભ્યાસ કરે છે, થર્મોડાયનેમિક્સના બીજા કાયદાની વિભાવના આપે છે (આંતરિક ઊર્જાને કાર્યમાં સંપૂર્ણપણે રૂપાંતરિત કરવાની અશક્યતા). આ વિષયનો એક મહત્વપૂર્ણ મુદ્દો એ હીટ એન્જિનના સંચાલનના સિદ્ધાંતોનો પ્રશ્ન છે, જેનું વિચારણા ચોક્કસ તકનીકી ઉપકરણોમાં થર્મોડાયનેમિક્સના નિયમોના ઉપયોગને બતાવવાનું શક્ય બનાવે છે અને ત્યાંથી દસમા-ગ્રેડરને થર્મલના ભૌતિક પાયા સાથે પરિચિત કરે છે. પાવર એન્જિનિયરિંગ.

§ 3. સ્ટેટિસ્ટિકલ અને થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિઓથર્મલ ઘટનાનો અભ્યાસ કરવો

અસાધારણ ઘટનાનો અભ્યાસ કરવાની આંકડાકીય પદ્ધતિનો સાર જરૂરી અને આકસ્મિક વચ્ચેના સંબંધ પર ડાયાલેક્ટિકલ ભૌતિકવાદની સ્થિતિને અનુરૂપ છે. શરીર અથવા સિસ્ટમના દરેક પરમાણુની હિલચાલ શાસ્ત્રીય મિકેનિક્સના નિયમોનું પાલન કરે છે, પરંતુ સમયની દરેક ક્ષણે તેની વર્તણૂક રેન્ડમ છે, તે ઘણા કારણો પર આધારિત છે જેને ધ્યાનમાં લઈ શકાતી નથી. ઉદાહરણ તરીકે, દરેક પરમાણુની ઝડપ, ઊર્જા અને વેગ અન્ય પરમાણુઓ સાથે તેની અથડામણ પર આધાર રાખે છે, અને સમયની દરેક ક્ષણે આ જથ્થાના મૂલ્યોની આગાહી કરવી અશક્ય છે.

બીજી બાજુ, કણોના સમગ્ર સમૂહનું વર્તન ચોક્કસ પેટર્નને આધીન છે, જેને આંકડાકીય કહેવામાં આવે છે અને જે મોટી સંખ્યામાં કણોના વર્તનનો અભ્યાસ કરતી વખતે દેખાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો સમયની આપેલ ક્ષણે દરેક પરમાણુની ઝડપ રેન્ડમ મૂલ્ય હોય, તો મોટા ભાગના પરમાણુઓની ગતિ એવી હોય છે જે આપેલ શરતો હેઠળ નિર્ધારિત ચોક્કસ મૂલ્યની નજીક હોય છે, જેને સૌથી સંભવિત કહેવાય છે.

આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્રનો ગાણિતિક આધાર એ સંભાવનાનો સિદ્ધાંત છે, જેની મહત્વની વિભાવનાઓ છે: “રેન્ડમ ઘટના”, “સંભાવના”, “આંકડાકીય વિતરણ”, “રેન્ડમ ચલનું સરેરાશ મૂલ્ય”.

રેન્ડમ દ્વારા અમારો અર્થ એવી ઘટના છે કે જે આપેલ પરિસ્થિતિઓમાં થઈ શકે છે અથવા ન પણ થઈ શકે છે. રેન્ડમ ઘટના નીચેના લક્ષણો દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે: a) અવ્યવસ્થિત ઘટનાની અસ્પષ્ટપણે આગાહી કરવાની અશક્યતા; b) અવ્યવસ્થિત ઘટનાને કારણે મોટી સંખ્યામાં કારણોની હાજરી; c) રેન્ડમ ઘટનાઓના સામૂહિક સમૂહમાં પ્રક્રિયાના અભ્યાસક્રમની આગાહી; ડી) પ્રક્રિયાની આગાહી કરવાની સંભાવનાના ગાણિતિક અભિવ્યક્તિ તરીકે ઘટનાની સંભાવના.

મોટી સંખ્યામાં પરમાણુઓના સંગ્રહના ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને આ લક્ષણોની તપાસ કરી શકાય છે. ખાસ કરીને, દરેક વ્યક્તિગત પરમાણુની હિલચાલની અનન્ય આગાહી કરવી અશક્ય છે, કારણ કે તે અન્ય ઘણા અણુઓના વર્તન પર આધારિત છે. આ માત્ર ચોક્કસ સંભાવના સાથે કરી શકાય છે.

સંભાવના એ ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ઘટના બનવાની સંભાવનાની સંખ્યાત્મક લાક્ષણિકતા છે. મોટી સંભાવના, વધુ વખત આ ઘટના થાય છે. જો કરવામાં આવેલ તમામ પરીક્ષણોની સંખ્યા N હોય, તો ΔN એ પરીક્ષણોની સંખ્યા છે જેમાં આપેલ ઘટના બને છે, તો પછી આ ઘટનાની સંભાવના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને ગણવામાં આવે છે: ω=
.

હેઠળ શક્ય છે એનસિસ્ટમમાં કણોની કુલ સંખ્યાને સમજો, અને ΔN એ ચોક્કસ સ્થિતિમાં કણોની સંખ્યા છે. આ કિસ્સામાં ω આપેલ સ્થિતિમાં કણના અસ્તિત્વની સંભાવના છે.

IN સૈદ્ધાંતિક ગણતરીઓમાં, સંભવિતતાની ગણતરી કરવી મુશ્કેલ બની શકે છે, કારણ કે ઘટના કયા ટ્રાયલ્સમાં થશે તેની આગાહી કરવી શક્ય નથી. જો આપણે સમાન સંભવિત ઘટનાઓનો અભ્યાસ કરીએ તો કાર્ય સરળ બને છે, એટલે કે, સમાન આવર્તન સાથે બનેલી ઘટનાઓ. અણુઓની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલને ધ્યાનમાં લેતી વખતે આપણે સમાન સંભવિત ઘટનાઓ સાથે વ્યવહાર કરીએ છીએ: કણોની સમાન સંખ્યા કોઈપણ પસંદ કરેલી દિશાઓ સાથે આગળ વધે છે. તે વિદ્યાર્થીઓને સમજાવવું જોઈએ કે સંભાવનાનો ખ્યાલ ફક્ત સામૂહિક ઘટનાઓ માટે જ અર્થપૂર્ણ છે. નહિંતર, ઘટનાની આવર્તન સંભાવના મૂલ્યથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ હોઈ શકે છે.

આંકડાકીય વિતરણનો ખ્યાલ ગેલ્ટન બોર્ડ પ્રયોગ (ફિગ. 46) નો ઉપયોગ કરીને રજૂ કરવામાં આવ્યો છે, જે કોઓર્ડિનેટ્સ સાથે પરમાણુઓના વિતરણને તદ્દન સ્પષ્ટ રીતે દર્શાવે છે. દસમા ધોરણના વિદ્યાર્થીઓને વાયુઓના પરમાણુ ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સમીકરણને પ્રાપ્ત કરતી વખતે વિતરણના પ્રશ્નનો સામનો કરવો પડે છે, વોલ્યુમ પર પરમાણુઓના સમાન વિતરણ અને હલનચલનની દિશામાં ધ્યાનમાં લેતા. પરમાણુ વેગના મુદ્દાનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વિદ્યાર્થીઓ મેક્સવેલિયન વિતરણથી પરિચિત થાય છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતનો અભ્યાસ કરતી વખતે, વિદ્યાર્થીઓ રેન્ડમ ચલોના સરેરાશ મૂલ્યનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ કરે છે. એ વાત પર ભાર મૂકવો મહત્વપૂર્ણ છે કે રેન્ડમ ચલનું સરેરાશ મૂલ્ય આંકડાકીય વિતરણની લાક્ષણિકતા છે. તે મોટી સંખ્યામાં કણો માટે છે કે રેન્ડમ ચલનું સરેરાશ મૂલ્ય સ્થિર છે. આવા જથ્થામાં, ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુઓની હિલચાલની ગતિનો સમાવેશ થાય છે. દરેક વ્યક્તિગત પરમાણુની ઝડપ નક્કી કરવામાં સક્ષમ ન હોવાને કારણે, ગણતરી માટે સરેરાશ ચોરસ સમાન ઝડપ મૂલ્યનો ઉપયોગ થાય છે:

વાયુઓના ગતિ સિદ્ધાંતનું મૂળભૂત સમીકરણ મેળવતી વખતે, જહાજની દિવાલો પરના ગેસના દબાણની ગણતરી કરવામાં આવે છે. અમે સરેરાશ દબાણ મૂલ્ય વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ, કારણ કે સમયની વિવિધ ક્ષણોમાં દિવાલ પર અણુઓની વિવિધ સંખ્યા હોય છે, જેમાં વિવિધ વેગ હોય છે. પરંતુ મોટી સંખ્યામાં પરમાણુઓ સાથે, દબાણને સતત ગણી શકાય, અને દબાણની વધઘટ ખૂબ ઓછી છે.

વિદ્યાર્થીઓ એવી છાપ મેળવી શકે છે કે આંકડાકીય પદ્ધતિ વિજ્ઞાનમાં એક પ્રકારની કૃત્રિમ તકનીક તરીકે રજૂ કરવામાં આવી હતી જેણે પરમાણુઓની વર્તણૂકનું વર્ણન કરવાનું શક્ય બનાવ્યું હતું, અને તે ગતિશીલ કાયદા આંકડાકીય મુદ્દાઓની તુલનામાં મૂળભૂત છે. આ ભૂલને અટકાવવી જોઈએ અને સમજાવવું જોઈએ કે આંકડાકીય કાયદાઓ ઉદ્દેશ્યથી અસ્તિત્વમાં છે. શાસ્ત્રીય આંકડા 19મી સદીમાં ઉદભવ્યા. આ હકીકત વિજ્ઞાનની પ્રગતિશીલ દિશા દર્શાવે છે અને તે પદાર્થની આંતરિક રચનાના અભ્યાસ સાથે સંકળાયેલી હતી. હાલમાં તે જાણીતું છે કે તમામ સૂક્ષ્મ પદાર્થોની વર્તણૂક આંકડાકીય નિયમોનું પાલન કરે છે, અને ક્વોન્ટમ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં, શાસ્ત્રીય ભૌતિકશાસ્ત્રથી વિપરીત, આંકડાકીય કાયદાઓ માત્ર સામૂહિક સ્વભાવ અને ચળવળની અવ્યવસ્થિતતાને કારણે જ નહીં, પણ તેની પ્રકૃતિ સાથેના સંબંધમાં પણ પ્રગટ થાય છે. ક્વોન્ટમ ઑબ્જેક્ટ્સ (કણના કોઓર્ડિનેટ્સ અને ગતિને એકસાથે ચોક્કસ રીતે નક્કી કરવાની અશક્યતા સાથે). એ વાત પર ભાર મૂકવો યોગ્ય છે કે આંકડાકીય પદ્ધતિ એ આધુનિક ભૌતિકશાસ્ત્રનો આધાર છે. ખાસ કરીને, પ્રાથમિક કણોની દુનિયામાં સંભવિત અને આંકડાકીય કાયદાઓ પ્રભુત્વ ધરાવે છે.

ઘટનાઓ અને પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કરવાની થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિ પ્રત્યક્ષ અવલોકન અને પ્રાયોગિક ડેટા અને મૂળભૂત થર્મોડાયનેમિક સિદ્ધાંતો (થર્મોડાયનેમિક્સના કાયદા) પર આધારિત છે.

થર્મોડાયનેમિક્સ એ એક અસાધારણ સિદ્ધાંત છે જે ઊર્જાના પરિવર્તન સાથે સંકળાયેલી મેક્રોસ્કોપિક સંસ્થાઓની ઘટનાઓ અને ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરે છે, અને તેમની આંતરિક રચનાને ધ્યાનમાં લેતા નથી. વિજ્ઞાન તરીકે થર્મોડાયનેમિક્સની શરૂઆત એસ. કાર્નોટના કાર્યમાં મૂકવામાં આવી હતી "અગ્નિના ચાલક બળ પર અને આ બળને વિકસાવવામાં સક્ષમ મશીનો પરના પ્રતિબિંબ" (1824), જેમાં થર્મલ પ્રક્રિયાઓની તપાસ કરવામાં આવી હતી, ખાસ કરીને આંતરિક ફેરફારોના મુદ્દાઓ. કામના પ્રદર્શન દરમિયાન ઊર્જા અને થિયરી હીટ એન્જિનના પ્રશ્નો. હાલમાં, થર્મોડાયનેમિક્સ માત્ર થર્મલ પ્રક્રિયાઓમાં જ નહીં, પણ વિદ્યુત, ચુંબકીય, રાસાયણિક વગેરેમાં પણ ઊર્જા પરિવર્તનનો અભ્યાસ કરે છે.

થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિ નીચેના ખ્યાલો પર આધારિત છે: "થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ", "થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સ્થિતિ", "રાજ્યના થર્મોડાયનેમિક પરિમાણો" અને "સંતુલન સ્થિતિ".

થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ એ એક શરીર અથવા શરીરનો સમૂહ છે જે એકબીજા સાથે અને બાહ્ય સંસ્થાઓ સાથે ઊર્જાનું વિનિમય કરે છે. જો બાહ્ય સંસ્થાઓ સાથે ઊર્જાનું કોઈ વિનિમય ન હોય, તો સિસ્ટમ અલગ થઈ જાય છે. આઇસોલેટેડ સિસ્ટમનો ખ્યાલ એબ્સ્ટ્રેક્શન છે; તમામ વાસ્તવિક સિસ્ટમોને અલગ-અલગ ચોકસાઈની માત્રા સાથે જ ગણી શકાય.

શાળાના બાળકો મિકેનિક્સ કોર્સમાંથી રાજ્યના ખ્યાલથી પહેલેથી જ પરિચિત છે. તેઓ જાણે છે કે સિસ્ટમની યાંત્રિક સ્થિતિ જથ્થાના સમૂહ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે જે સિસ્ટમના ગુણધર્મોને લાક્ષણિકતા આપે છે અને તેને રાજ્ય પરિમાણો કહેવામાં આવે છે. મિકેનિક્સમાં તેમાં કોઓર્ડિનેટ, મોમેન્ટમ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે. થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમની સ્થિતિ પણ સંખ્યાબંધ પરિમાણો (થર્મોડાયનેમિક) દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. રાજ્યના થર્મોડાયનેમિક પરિમાણો તાપમાન, વોલ્યુમ, દબાણ, વગેરે છે.

સિસ્ટમની સ્થિતિને દર્શાવતા પરિમાણોની સંખ્યા સિસ્ટમના ગુણધર્મો અને તે સ્થિત થયેલ પરિસ્થિતિઓ પર આધારિત છે. ઉપરોક્ત ત્રણ પરિમાણો એક અલગ "આદર્શ ગેસ" સિસ્ટમનું વર્ણન કરવા માટે પૂરતા છે, પરંતુ જો આપણે ધ્યાનમાં લઈએ, ઉદાહરણ તરીકે, એક અસંગત ગેસ, તો તે એકાગ્રતાને ધ્યાનમાં લેવું પણ જરૂરી છે.

પરિમાણો બાહ્ય અને આંતરિક હોઈ શકે છે. તાપમાન અને દબાણ, ઉદાહરણ તરીકે, ફક્ત સિસ્ટમની સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે અને બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ સાથે સંબંધિત નથી. વોલ્યુમ બાહ્ય પરિસ્થિતિઓ પર આધાર રાખે છે. કેટલાક રાજ્ય પરિમાણો, ઉદાહરણ તરીકે, વોલ્યુમ, એડિટિવિટીની મિલકત ધરાવે છે, અન્ય, જેમ કે દબાણ અને તાપમાન, નથી.

જ્યારે સિસ્ટમની સ્થિતિ બદલાય છે, ત્યારે તેના પરિમાણો પણ બદલાય છે. જો કે, સંખ્યાબંધ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમો માટે, પરિમાણો વચ્ચે કાર્યાત્મક સંબંધ સ્થાપિત કરી શકાય છે. આ અવલંબન વ્યક્ત કરતા સમીકરણને રાજ્યનું સમીકરણ કહેવામાં આવે છે ("આદર્શ ગેસ" સિસ્ટમ માટે આ સમીકરણ pV = NkT ).

સિસ્ટમની સ્થિતિ સંતુલન અથવા અસંતુલન હોઈ શકે છે. સંતુલન સ્થિતિ એ સમયસર સિસ્ટમના તમામ થર્મોડાયનેમિક પરિમાણોના અવ્યવસ્થા દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને બાહ્ય પ્રભાવોની ગેરહાજરીમાં અવકાશમાં સમાન છે. થર્મોડાયનેમિક્સનો અભ્યાસ મુખ્યત્વે સંતુલન સ્થિતિઓ કરે છે. જો સિસ્ટમ અસંતુલિત સ્થિતિમાં હોય (એટલે ​​​​કે, તેના પરિમાણો સમય સાથે બદલાય છે), તો તે ધીમે ધીમે સંતુલનની સ્થિતિમાં આવશે અને તેના પરિમાણો સિસ્ટમના તમામ ભાગોમાં સમતળ કરવામાં આવશે.

સમય જતાં, એક અલગ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ હંમેશા સંતુલન સ્થિતિમાં આવે છે, જેમાંથી તે સ્વયંભૂ બહાર નીકળી શકતી નથી. આ વિધાન થર્મોડાયનેમિક સંતુલનના કાયદાનો સાર છે, જે થર્મોડાયનેમિક્સના સૌથી મહત્વપૂર્ણ પ્રાયોગિક નિયમોમાંનો એક છે. તે થર્મોડાયનેમિક સંતુલનનો નિયમ છે જે સિસ્ટમના તાપમાનને માપવાનું શક્ય બનાવે છે.

આદર્શ ગેસની સ્થિતિના સમીકરણ પર ભાર મૂકવો યોગ્ય છે અને ચોક્કસ ગેસ કાયદા માત્ર સંતુલન પ્રક્રિયાઓ માટે જ માન્ય છે. તેઓ અસંતુલન પ્રક્રિયાઓને લાગુ પડતા નથી, કારણ કે આ કિસ્સામાં રાજ્યના પરિમાણો સિસ્ટમના વિવિધ ભાગો માટે અલગ છે. બાહ્ય પ્રભાવોના પ્રભાવ હેઠળ સિસ્ટમ એક સંતુલન અવસ્થામાંથી બીજી સ્થિતિમાં જઈ શકે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સમાં, આવા સંક્રમણને પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે. જો પ્રક્રિયા દરમિયાન સિસ્ટમ સંતુલનમાં રહે છે, તો પ્રક્રિયાને સંતુલન કહેવામાં આવે છે. સંતુલન પ્રક્રિયા ત્યારે થાય છે જ્યારે છૂટછાટનો સમય (અસંતુલન સ્થિતિમાંથી સંતુલન સ્થિતિમાં સિસ્ટમના સંક્રમણનો સમય) પ્રક્રિયાના સમય કરતાં ઘણો ઓછો હોય છે. આ કિસ્સામાં, સમયની દરેક ક્ષણે સિસ્ટમ, ચોકસાઈની વિવિધ ડિગ્રી સાથે, સંતુલન અથવા સ્થિર ગણવામાં આવે છે. વાસ્તવિકતામાં સ્થિરતામાંથી વિચલનો હોવાથી (અન્યથા પ્રક્રિયા હાથ ધરી શકાતી નથી), સિસ્ટમની સ્થિતિને અર્ધ-સ્થિર કહેવામાં આવે છે, અને પ્રક્રિયાને અર્ધ-સ્થિર પ્રક્રિયા કહેવામાં આવે છે. તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે માત્ર એક સંતુલન (અર્ધ-સ્થિર) સ્થિતિ અથવા સંતુલન (અર્ધ-સ્થિર) પ્રક્રિયાને ગ્રાફ પર દર્શાવી શકાય છે.

"મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" વિભાગનો અભ્યાસ કરતી વખતે શિક્ષકે સતત આંકડાકીય અને થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિઓની એકતા પર ભાર મૂકવો જોઈએ. આ સંદર્ભમાં, થર્મલ અસાધારણ ઘટનાનું વર્ણન કરવા માટે આંકડાકીય અને થર્મોડાયનેમિક અભિગમો વિશે શાળાના બાળકોના જ્ઞાનનું સામાન્યીકરણ અને વ્યવસ્થિતકરણ કરવું ઉપયોગી છે. જ્ઞાનનું સામાન્યીકરણ સમગ્ર વિભાગના અભ્યાસના અંતે હાથ ધરવામાં આવે છે, અને આ અભિગમો વચ્ચેનું જોડાણ આકૃતિ 47 માં બતાવેલ આકૃતિના સ્વરૂપમાં રજૂ કરવામાં આવ્યું છે.

§ 4 . મૂળભૂત મુદ્દાઓમોલેક્યુલર કાઇનેટિક થિયરી

"મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતના મૂળભૂત સિદ્ધાંતો" વિષયનો અભ્યાસ VP અને VIII ગ્રેડના ભૌતિકશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમ અને VIII અને IX ગ્રેડના રસાયણશાસ્ત્રના અભ્યાસક્રમનો અભ્યાસ કરતી વખતે મેળવેલા વિદ્યાર્થીઓના જ્ઞાન પર આધારિત હોવો જોઈએ.

આ વિષયનો કેન્દ્રિય ખ્યાલ પરમાણુનો ખ્યાલ છે; શાળાના બાળકો દ્વારા તેના એસિમિલેશનની મુશ્કેલી એ હકીકતને કારણે છે કે પરમાણુ એ એક પદાર્થ છે જે સીધા અવલોકનક્ષમ નથી. તેથી, શિક્ષકે દસમા ધોરણના વિદ્યાર્થીઓને માઇક્રોવર્લ્ડની વાસ્તવિકતા, તે જાણવાની સંભાવના વિશે સમજાવવું આવશ્યક છે. આ સંદર્ભમાં, પ્રયોગોની વિચારણા પર ખૂબ ધ્યાન આપવામાં આવે છે જે પરમાણુઓના અસ્તિત્વ અને ચળવળને સાબિત કરે છે અને તેમની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ (પેરીન, રેલે અને સ્ટર્નના શાસ્ત્રીય પ્રયોગો) ની ગણતરી કરવાનું શક્ય બનાવે છે. વધુમાં, વિદ્યાર્થીઓને પરમાણુઓની લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવા માટે કોમ્પ્યુટેશનલ પદ્ધતિઓથી પરિચિત કરવાની સલાહ આપવામાં આવે છે.

પરમાણુઓના અસ્તિત્વ અને હિલચાલના પુરાવાને ધ્યાનમાં લેતા, વિદ્યાર્થીઓને નાના સસ્પેન્ડેડ કણોની રેન્ડમ હિલચાલના બ્રાઉનના અવલોકનો વિશે કહેવામાં આવે છે, જે સમગ્ર અવલોકન સમયગાળા દરમિયાન બંધ નહોતા થયા. તે સમયે, આ ચળવળના કારણ માટે કોઈ યોગ્ય સમજૂતી આપવામાં આવી ન હતી, અને લગભગ 80 વર્ષ પછી એ. આઈન્સ્ટાઈન અને એમ. સ્મોલુચોસ્કીએ નિર્માણ કર્યું અને જે. પેરિને પ્રાયોગિક રીતે બ્રાઉનિયન ગતિના સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ કરી.

બ્રાઉનના પ્રયોગોને ધ્યાનમાં લેતા, નીચેના તારણો કાઢવા જરૂરી છે: a) બ્રાઉનિયન કણોની હિલચાલ એ પદાર્થના પરમાણુઓની અસરને કારણે થાય છે જેમાં આ કણો સસ્પેન્ડ હોય છે; b) બ્રાઉનિયન ગતિ સતત અને રેન્ડમ છે, તે પદાર્થના ગુણધર્મો પર આધાર રાખે છે જેમાં કણો સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે; c) બ્રાઉનિયન કણોની હિલચાલ વ્યક્તિને તે માધ્યમના પરમાણુઓની હિલચાલનું મૂલ્યાંકન કરવાની મંજૂરી આપે છે જેમાં આ કણો સ્થિત છે; d) બ્રાઉનિયન ગતિ અણુઓનું અસ્તિત્વ, તેમની હિલચાલ અને આ ચળવળની સતત અને અસ્તવ્યસ્ત પ્રકૃતિને સાબિત કરે છે.

આ આવાને લાગુ પડે છે

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ

ભૌતિકશાસ્ત્રની શાખા જેમાં ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. વિવિધ પવિત્ર શરીરો તેમના માઇક્રોસ્કોપિકની વિચારણાના આધારે એકત્રીકરણની સ્થિતિઓ. (મોલેક્યુલર) માળખું. M. f ની સમસ્યાઓ. ભૌતિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલવામાં આવે છે. આંકડાશાસ્ત્ર, થર્મોડાયનેમિક્સ અને ભૌતિકશાસ્ત્ર. ગતિશાસ્ત્ર, તેઓ ભૌતિક બનાવે છે તેવા કણો (અણુઓ, પરમાણુઓ, આયનો) ની હિલચાલ અને ક્રિયાના અભ્યાસ સાથે સંકળાયેલા છે. સંસ્થાઓ

M. f નો પ્રથમ રચાયેલ વિભાગ. હતી તેના વિકાસની પ્રક્રિયામાં, અંગ્રેજીના કાર્યો. જે. મેક્સવેલ (1858-60), ઑસ્ટ્રિયન. એલ. બોલ્ટ્ઝમેન (1868) અને આમેર. ભૌતિકશાસ્ત્રી જે. ડબલ્યુ. ગિબ્સ (1871 -1902) ક્લાસિક બનાવવામાં આવ્યા હતા. આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્ર

જથ્થો કેશિલરી ઘટનાના સિદ્ધાંતમાં પરમાણુઓ (મોલ. દળો) ની ક્રિયા વિશેના વિચારો વિકસિત થવા લાગ્યા. ઉત્તમ આ વિસ્તારમાં ફ્રેન્ચ કામ. વૈજ્ઞાનિકો એ. ક્લેરાઉટ (1743), પી. લાપ્લેસ (1806), અંગ્રેજી. વૈજ્ઞાનિક ટી. જંગ (1805), ફ્રેન્ચ. વૈજ્ઞાનિક એસ. પોઈસન, જર્મન. વૈજ્ઞાનિકો કે. ગૌસ (1830 - 1831), ગિબ્સ (1874-78), આઈ.એસ. ગ્રોમેકી (1879, 1886) અને અન્યોએ સપાટીની ઘટનાના સિદ્ધાંતનો પાયો નાખ્યો. ઇન્ટરમોલ. ખર્ચને ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યો હતો. ભૌતિકશાસ્ત્રી જે.ડી. વેન ડેર વાલ્સ જ્યારે ભૌતિકને સમજાવે છે. વાસ્તવિક વાયુઓ અને પ્રવાહીમાં સેન્ટ.

શરૂઆતમાં 20મી સદી એમ. એફ. વિકાસના નવા તબક્કામાં પ્રવેશ કરે છે. ફ્રેન્ચના કાર્યોમાં ભૌતિકશાસ્ત્રી જે.બી. પેરીન અને સ્વીડન. વૈજ્ઞાનિક ટી. સ્વેડબર્ગ (1906), પોલિશ. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ એમ. સ્મોલુચોસ્કી અને એ. આઈન્સ્ટાઈન (1904-06), માઇક્રોપાર્ટિકલ્સની બ્રાઉનિયન ગતિને સમર્પિત, પરમાણુઓના અસ્તિત્વની વાસ્તવિકતાના પુરાવા મેળવ્યા. એક્સ-રે માળખાકીય વિશ્લેષણ (અને ત્યારબાદ - ઇલેક્ટ્રોન વિવર્તન અને ન્યુટ્રોન વિવર્તનની પદ્ધતિઓ) ની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ટીવીની રચનાનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો.

શરીર અને પ્રવાહી અને તબક્કાના સંક્રમણ દરમિયાન તેના ફેરફારો અને તાપમાન, દબાણ અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફાર. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની વિભાવનાઓ પર આધારિત આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સિદ્ધાંત જર્મનના કાર્યોમાં વિકસાવવામાં આવ્યો હતો. ભૌતિકશાસ્ત્રીઓ એમ. બોર્ન, એફ. લંડન અને ડબલ્યુ. હીટલર, તેમજ પી. ડેબી (જર્મની). વેન ડેર વાલ્સ અને અંગ્રેજી દ્વારા દર્શાવેલ એકથી બીજામાં સંક્રમણનો સિદ્ધાંત. ભૌતિકશાસ્ત્રી ડબલ્યુ. થોમસન અને ગિબ્સ, એલ.ડી. લેન્ડૌ (1937) અને જર્મનના કાર્યોમાં વિકસિત. ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી એમ. વોલ્મર (30) અને તેમના અનુયાયીઓ, તબક્કાની રચનાના આધુનિક સિદ્ધાંતમાં ફેરવાયા - એક મહત્વપૂર્ણ સ્વતંત્ર ખ્યાલ. વિભાગ એમ. એફ. આંકડાકીય સંગઠન આધુનિક સમયની પદ્ધતિઓ. યા I. ફ્રેન્કેલ, અંગ્રેજીના કાર્યોમાં ટાપુની રચના વિશેના વિચારો. ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રી જી. આયરિંગ (1935-36), અંગ્રેજી. વૈજ્ઞાનિક જે. બર્નલ અને અન્યોએ એમ. એફ. પ્રવાહી અને ટીવી ટેલ

MF ના સઘન વિકાસને કારણે તેમાંથી બહુવચન અલગ થયા. આત્મનિર્ભર વિભાગો (આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્ર, ભૌતિક ભૌતિકશાસ્ત્ર, નક્કર શરીર ભૌતિકશાસ્ત્ર, ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર, મોલેક્યુલર બાયોલોજી). સામાન્ય સૈદ્ધાંતિક પર આધારિત M. f ની રજૂઆતો. ધાતુઓનું ભૌતિકશાસ્ત્ર, પોલિમરનું ભૌતિકશાસ્ત્ર, પ્લાઝ્માનું ભૌતિકશાસ્ત્ર, વિખેરાઈ પ્રણાલીઓનું ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર અને સપાટીની ઘટનાઓ, સમૂહ અને ગરમી સ્થાનાંતરણનો સિદ્ધાંત, ભૌતિક-રસાયણશાસ્ત્ર વિકસાવવામાં આવ્યા છે. . વસ્તુઓ અને સંશોધન પદ્ધતિઓમાં તમામ તફાવતો હોવા છતાં, તે જ સાચું રહે છે. જોકે, ch. એફનો વિચાર - મેક્રોસ્કોપિકનું વર્ણન. પવિત્ર ટાપુ તેની રચનાના માઇક્રોસ્કોપિક (મોલેક્યુલર) ચિત્ર પર આધારિત છે.

ભૌતિક જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. . 1983 .

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ

- ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા જેમાં ભૌતિકશાસ્ત્રનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. તેમના પરમાણુ બંધારણને ધ્યાનમાં રાખીને શરીરના ગુણધર્મો. M. f ની સમસ્યાઓ. ભૌતિક પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલવામાં આવે છે. આંકડાશાસ્ત્ર, થર્મોડાયનેમિક્સ અને ભૌતિકશાસ્ત્ર. ગતિશાસ્ત્ર, તેઓ ભૌતિક બનાવે છે તે કણો (અણુઓ, પરમાણુઓ, આયનો) ની ચળવળ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયાના અભ્યાસ સાથે સંકળાયેલા છે. સંસ્થાઓ

M. f નો પ્રથમ રચાયેલ વિભાગ. ગતિશીલ હતી. વાયુઓનો સિદ્ધાંત. તેના વિકાસની પ્રક્રિયામાં, જે.સી. મેક્સવેલ (1858-60), એલ. બોલ્ટ્ઝમેન (1868), જે. ડબલ્યુ. ગિબ્સ (1871-1902)ના કાર્યોએ ક્લાસિક રચના કરી. આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્ર

જથ્થો પરમાણુઓ (પરમાણુ દળો) ની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિશેના વિચારો સિદ્ધાંતમાં વિકસિત થવા લાગ્યા કેશિલરી અસાધારણ ઘટના.ઉત્તમ A. C. Clairaut (1743), P. S. Laplace (1806), T. Young (th. Young, 1805), S. D. Poisson ), K. F. Gauss (S. F. Gauss, 1830-31), ગિબ્સ (1874-78), દ્વારા આ વિસ્તારમાં કામ કરે છે. I. S. Gromeki (1879, 1886) અને અન્યોએ સપાટીની ઘટનાના સિદ્ધાંતનો પાયો નાખ્યો. આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓજે.ડી. વેન ડેર વાલ્સ (જે. ડી. વેન ડેર વાલ્સ, 1873) દ્વારા ભૌતિક સમજાવતી વખતે ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા હતા. વાસ્તવિક વાયુઓ અને પ્રવાહીના ગુણધર્મો.

શરૂઆતમાં 20મી સદી એમ. એફ. વિકાસના નવા તબક્કામાં પ્રવેશ કર્યો. જે.બી. પેરીન અને ટી. સ્વેડબર્ગ (થ. સ્વેડબર્ગ, 1906), એમ. સ્મોલુચોસ્કી અને એ. આઈન્સ્ટાઈન (1904-06), સૂક્ષ્મ કણોની બ્રાઉનિયન ગતિને સમર્પિત, પરમાણુઓના અસ્તિત્વની વાસ્તવિકતાના પુરાવા મેળવવામાં આવ્યા હતા. . એક્સ-રે પદ્ધતિઓ માળખાકીય વિશ્લેષણ (અને ત્યારબાદ ઇલેક્ટ્રોન વિવર્તન અને ન્યુટ્રોન વિવર્તન પદ્ધતિઓ દ્વારા) ઘન અને પ્રવાહીની રચના અને તબક્કાના સંક્રમણ દરમિયાન તેના ફેરફારો અને તાપમાન, દબાણ અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓમાં ફેરફારનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો હતો. ક્વોન્ટમ મિકેનિક્સની વિભાવનાઓ પર આધારિત આંતરપરમાણુ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓનો સિદ્ધાંત એમ. બોર્ન, એફ. લંડન અને ડબલ્યુ. હેઈટિયર તેમજ પી. ડેબીના કાર્યોમાં વિકસાવવામાં આવ્યો હતો. એકત્રીકરણની એક અવસ્થામાંથી બીજી સ્થિતિમાં સંક્રમણનો સિદ્ધાંત, વેન ડેર વાલ્સ અને ડબલ્યુ. થોમસન દ્વારા દર્શાવેલ અને ગિબ્સ (19મી સદીના અંતમાં), એલ.ડી. લેન્ડાઉ અને એમ. વોલ્મર, 20મી સદીના 30ના દાયકા) અને તેમના અનુયાયીઓનાં કાર્યોમાં વિકસિત , આધુનિકમાં ફેરવાઈ. શિક્ષણનો સિદ્ધાંત તબક્કાઓ - M. f નો એક મહત્વપૂર્ણ સ્વતંત્ર વિભાગ. આંકડાકીય સંગઠન આધુનિક સમયની પદ્ધતિઓ. Ya I. Frenkel, H. Eyring (1935-36), J. D. Bernal અને અન્યના કાર્યોમાં દ્રવ્યની રચના વિશેના વિચારો એમ. એફ. પ્રવાહી અને નક્કર શરીર.

M. f દ્વારા આવરી લેવામાં આવેલ મુદ્દાઓની શ્રેણી ખૂબ વિશાળ છે. તે તપાસે છે: પદાર્થોની રચના અને બાહ્ય પ્રભાવોના પ્રભાવ હેઠળ તેના ફેરફારો. પરિબળો (દબાણ, તાપમાન, ઇલેક્ટ્રિક અને ચુંબકીય ક્ષેત્રો), સ્થાનાંતરણ ઘટના (પ્રસરણ, થર્મલ વાહકતા, સ્નિગ્ધતા), તબક્કા સંતુલન અને તબક્કા સંક્રમણ પ્રક્રિયાઓ (સ્ફટિકીકરણ, ગલન, બાષ્પીભવન, ઘનીકરણ, વગેરે), જટિલ. દ્રવ્યની સ્થિતિ, તબક્કાની સીમાઓ પરની ઘટના.

M. f નો વિકાસ. તેનાથી સ્વતંત્રતા અલગ થઈ. વિભાગો: આંકડાકીય ભૌતિકશાસ્ત્ર, ભૌતિકશાસ્ત્ર ગતિશાસ્ત્ર, ઘન રાજ્ય ભૌતિકશાસ્ત્ર, ભૌતિક. રસાયણશાસ્ત્ર, મોલેક્યુલર બાયોલોજી. સામાન્ય સૈદ્ધાંતિક પર આધારિત M. f ની રજૂઆતો. ધાતુઓનું ભૌતિકશાસ્ત્ર, પોલિમર ભૌતિકશાસ્ત્ર, પ્લાઝ્મા ભૌતિકશાસ્ત્ર, સ્ફટિક ભૌતિકશાસ્ત્ર, વિખેરાઈ પ્રણાલીઓ અને સપાટીની ઘટનાઓની ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્ર, સમૂહ અને ગરમી સ્થાનાંતરણનો સિદ્ધાંત અને ભૌતિક અને રાસાયણિક વિજ્ઞાન વિકસાવવામાં આવ્યા છે. મિકેનિક્સ ઑબ્જેક્ટ્સ અને સંશોધનની પદ્ધતિઓમાં તમામ તફાવતો હોવા છતાં, જોકે, Ch. વિચાર M. f. - મેક્રો-પીચનું વર્ણન. માઇક્રોસ્કોપિક પર આધારિત પદાર્થના ગુણધર્મો (મોલેક્યુલર) તેની રચનાનું ચિત્ર.

લિટ.:કિકોઈન એ.કે., કિકોઈન આઈ.કે., મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ, 2જી આવૃત્તિ, એમ., 1976; ગીર્શફેલ્ડર જે., કર્ટિસ સી., બર્ડ આર., વાયુઓ અને પ્રવાહીનો પરમાણુ સિદ્ધાંત, ટ્રાન્સ. અંગ્રેજીમાંથી, એમ., 1961; ફ્રેન્કેલ યા., પ્રવાહીનો ગતિ સિદ્ધાંત, લેનિનગ્રાડ, 1975; ડેર્યાગિન બી.વી., ચ યુ-રાયવ એન.વી., મુલે પી વી.એમ., સપાટી દળો, એમ., 1985. પી.એ. રિબાઇન્ડર, બી.વી. ડેરિયાગિન, એન.વી. ચુરેવ.

ભૌતિક જ્ઞાનકોશ. 5 વોલ્યુમમાં. - એમ.: સોવિયેત જ્ઞાનકોશ. એડિટર-ઇન-ચીફ એ.એમ. પ્રોખોરોવ. 1988 .

અન્ય શબ્દકોશોમાં "મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ" શું છે તે જુઓ:

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ એ ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા છે જે તેમના પરમાણુ બંધારણને ધ્યાનમાં રાખીને શરીરના ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરે છે. પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્રની સમસ્યાઓ ભૌતિક આંકડાશાસ્ત્ર, થર્મોડાયનેમિક્સ અને ભૌતિક ગતિશાસ્ત્રની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ઉકેલવામાં આવે છે, તેઓ... ... વિકિપીડિયા

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ, ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા જે એકત્રીકરણની વિવિધ અવસ્થાઓમાં તેમના પરમાણુ બંધારણને ધ્યાનમાં રાખીને શરીરના ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ કરે છે. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સનો પ્રથમ રચાયેલ વિભાગ વાયુઓનો ગતિ સિદ્ધાંત હતો... ... આધુનિક જ્ઞાનકોશ

ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા જે એકત્રીકરણના વિવિધ રાજ્યોમાં શરીરના ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ તેમના પરમાણુ બંધારણના આધારે કરે છે. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ, સોલિડ સ્ટેટ ફિઝિક્સ, ફિઝિકલ ગતિશાસ્ત્ર, ભૌતિક... મોટા જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ

સંજ્ઞા, સમાનાર્થીની સંખ્યા: 2 અણુઓ (2) ભૌતિકશાસ્ત્ર (55) સમાનાર્થીનો ASIS શબ્દકોશ. વી.એન. ત્રિશિન. 2013… સમાનાર્થી શબ્દકોષ

ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા જે એકત્રીકરણના વિવિધ રાજ્યોમાં શરીરના ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ તેમના પરમાણુ બંધારણના આધારે કરે છે. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ, સોલિડ સ્ટેટ ફિઝિક્સ, ફિઝિકલ ગતિશાસ્ત્ર, ભૌતિક... જ્ઞાનકોશીય શબ્દકોશ

ભૌતિકશાસ્ત્રની એક શાખા જેમાં એકત્રીકરણની વિવિધ અવસ્થાઓમાં શરીરના ભૌતિક ગુણધર્મોનો અભ્યાસ તેમના માઇક્રોસ્કોપિક (મોલેક્યુલર) બંધારણના આધારે કરવામાં આવે છે. M. f ની સમસ્યાઓ. ભૌતિક આંકડાશાસ્ત્ર, થર્મોડાયનેમિક્સ અને... ની પદ્ધતિઓ દ્વારા ઉકેલવામાં આવે છે. ગ્રેટ સોવિયેત જ્ઞાનકોશ

પરમાણુ ભૌતિકશાસ્ત્ર- molekulinė fizika statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ વોક. Molekülphysik, f rus. મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ, f pranc. physique moleculaire, f … Fizikos terminų žodynas

શરીરમાં બનતી મેક્રોસ્કોપિક પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરવો જે તેમાં રહેલા મોટી સંખ્યામાં અણુઓ અને પરમાણુઓ સાથે સંકળાયેલ છે.

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ પરમાણુ ગતિના ખ્યાલોના પરિપ્રેક્ષ્યમાં બંધારણનો અભ્યાસ કરે છે, જે એ હકીકત પર આધારિત છે કે કોઈપણ શરીરમાં પરમાણુઓ (કણો) હોય છે જે સતત અસ્તવ્યસ્ત ગતિમાં હોય છે. મોલેક્યુલર ભૌતિકશાસ્ત્ર અણુઓની વિશાળ સંખ્યાના સંચિત પ્રભાવની પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરે છે.

થર્મોડાયનેમિક્સ સામાન્ય (મેક્રોસ્કોપિક) નો અભ્યાસ કરે છે

મેક્રોસ્કોપિક પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ બે પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને હાથ ધરવામાં આવે છે:

1. મોલેક્યુલર ગતિ (મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ આ પદ્ધતિ પર આધારિત છે);

2. થર્મોડાયનેમિક, થર્મોડાયનેમિકનો આધાર છે.

આ પદ્ધતિઓ એકબીજાના પૂરક છે.

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે, જે મુજબ શરીરની રચના અને ગુણધર્મોને અણુઓ, અણુઓ અને આયનો (એટલે ​​​​કે કણો) ની અસ્તવ્યસ્ત હિલચાલ અને ક્રિયાપ્રતિક્રિયા દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. શરીરના પ્રાયોગિક રીતે અવલોકન કરાયેલ ગુણધર્મો (ઉદાહરણ તરીકે, દબાણ) કણોના પ્રભાવના પરિણામ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, એટલે કે, સમગ્ર મેક્રોસ્કોપિક સિસ્ટમના ગુણધર્મો કણોના ગુણધર્મો, તેમની હિલચાલની લાક્ષણિકતાઓ અને સરેરાશ મૂલ્યો પર આધારિત છે. કણોની ગતિશીલ લાક્ષણિકતાઓ. અવકાશમાં કણોનું ચોક્કસ સ્થાન અને તેની ગતિ નક્કી કરવી શક્ય નથી, પરંતુ તેમાંની વિશાળ સંખ્યા મોલેક્યુલર ગતિ (આંકડાકીય) પદ્ધતિનો અસરકારક રીતે ઉપયોગ કરવાનું શક્ય બનાવે છે, કારણ કે સરેરાશ પરિમાણોની વર્તણૂકમાં ચોક્કસ પેટર્ન છે.

મોલેક્યુલર ગતિ સિદ્ધાંતની મુખ્ય જોગવાઈઓ છે:

1. કોઈપણ પદાર્થમાં કણોનો સમાવેશ થાય છે - અણુઓ અને અણુઓ, અને તે નાના કણોના;

2. અણુઓ, અણુઓ અને અન્ય કણો સતત અસ્તવ્યસ્ત ગતિમાં છે;

3. કણોની વચ્ચે એક આકર્ષક બળ અને એક પ્રતિકૂળ બળ હોય છે.

મોલેક્યુલર ફિઝિક્સ ધ્યાનમાં લે છે: વાયુઓ, ઘન અને પ્રવાહીની રચના, બાહ્ય પ્રભાવ હેઠળ તેમના ફેરફારો (દબાણ, તાપમાન, ચુંબકીય અને ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રો), સ્થાનાંતરણ ઘટના (આંતરિક ઘર્ષણ, થર્મલ વાહકતા, પ્રસરણ), તબક્કા સંક્રમણની પ્રક્રિયાઓ, સ્ફટિકીકરણ અને ગલન, વગેરે ), તબક્કો સંતુલન, પદાર્થો.

થર્મોડાયનેમિક્સ થર્મલ પ્રક્રિયાઓનો અભ્યાસ કરે છે જે શરીરના તાપમાનમાં ફેરફાર અને તેની એકત્રીકરણની સ્થિતિ સાથે સંકળાયેલ છે. થર્મોડાયનેમિક્સ માઇક્રોપ્રોસેસિસની વિચારણા સાથે સંબંધિત નથી; તે પદાર્થોના મેક્રોસ્કોપિક ગુણધર્મો વચ્ચે અસ્તિત્વમાં રહેલા જોડાણોને સ્થાપિત કરવા સાથે સંબંધિત છે. થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ એ મેક્રોસ્કોપિક સંસ્થાઓનો સમૂહ છે જે એકબીજા સાથે અને બાહ્ય વાતાવરણ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે અને ઊર્જાનું વિનિમય કરે છે. થર્મોડાયનેમિક પદ્ધતિનું કાર્ય એ નક્કી કરવાનું છે કે થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમ કોઈપણ સમયે કઈ સ્થિતિમાં છે. સિસ્ટમના ગુણધર્મો (દબાણ, તાપમાન, વોલ્યુમ) ને દર્શાવતા ભૌતિક જથ્થાનો સમૂહ તેની સ્થિતિ નક્કી કરે છે.

થર્મોડાયનેમિક પ્રક્રિયા એ તેના પરિમાણોમાં ફેરફાર સાથે સંકળાયેલ થર્મોડાયનેમિક સિસ્ટમમાં ફેરફાર છે.

મોલેક્યુલર રસાયણશાસ્ત્ર એ પદાર્થની રચના, બંધારણ અને ભૌતિક ગુણધર્મોનું વિજ્ઞાન છે.

પદાર્થોના ભૌતિક ગુણધર્મો:

1. એકત્રીકરણની સ્થિતિ (ઘન, ગેસ, પ્રવાહી);

4. ઘનતા;

5. દ્રાવ્યતા;

6. વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા;

7. ગલન અને ઉત્કલન બિંદુઓ.

કોઈપણ પદાર્થમાં અણુઓ અને પરમાણુઓ, આયનો હોય છે.

અણુ એ પદાર્થનો સૌથી નાનો કણ છે, જેમાં હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ન્યુક્લિયસ અને નકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ ઇલેક્ટ્રોન શેલનો સમાવેશ થાય છે.

પ્રોટોન હકારાત્મક ચાર્જ વહન કરે છે. ન્યુક્લિયસમાં તટસ્થ પ્રાથમિક કણો - ન્યુરોન્સનો પણ સમાવેશ થાય છે. નકારાત્મક ચાર્જનું એકમ ઇલેક્ટ્રોન છે.