गर्म करने पर क्या होता है। चरण संक्रमण

पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पदार्थों में से एक: पानी। हमें इसकी जरूरत है, हवा की तरह, लेकिन कभी-कभी हम इसे बिल्कुल भी नोटिस नहीं करते हैं। वह बस है। लेकिन यह पता चला है

पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में पदार्थों में से एक: पानी। हमें इसकी जरूरत है, हवा की तरह, लेकिन कभी-कभी हम इसे बिल्कुल भी नोटिस नहीं करते हैं। वह बस है। लेकिन यह पता चला है कि साधारण पानी अपनी मात्रा बदल सकता है और कम या ज्यादा वजन कर सकता है। जब पानी वाष्पित हो जाता है, गर्म हो जाता है और ठंडा हो जाता है, तो वास्तव में आश्चर्यजनक चीजें होती हैं, जिनके बारे में हम आज जानेंगे।
म्यूरियल मंडेल ने अपनी मनोरंजक पुस्तक "फिजिक एक्सपेरिमेंट्स फॉर चिल्ड्रन" में पानी के गुणों के बारे में सबसे दिलचस्प विचार प्रस्तुत किए हैं, जिसके आधार पर न केवल युवा भौतिक विज्ञानी बहुत कुछ सीख सकते हैं, बल्कि वयस्क भी अपने ज्ञान को ताज़ा करेंगे जो उनके पास नहीं था। लंबे समय तक आवेदन करने के लिए, इसलिए वे थोड़े भूल गए।आज हम पानी के आयतन और भार पर ध्यान देंगे। यह पता चला है कि पानी की समान मात्रा का वजन हमेशा समान नहीं होता है। और अगर आप एक गिलास में पानी डालते हैं और यह ओवरफ्लो नहीं होता है, तो इसका मतलब यह नहीं है कि यह किसी भी परिस्थिति में उसमें फिट होगा।

1... गर्म करने पर पानी फैलता है

पांच सेंटीमीटर उबलने वाले सॉस पैन में पानी से भरा एक जार रखेंपानी, और इसे धीमी आंच पर उबलने के लिए रख दें। जार से पानी ओवरफ्लो होना शुरू हो जाएगा। ऐसा इसलिए है क्योंकि गर्म होने पर, पानी, अन्य तरल पदार्थों की तरह, अधिक जगह लेने लगता है। अणु एक दूसरे को अधिक तीव्रता से प्रतिकर्षित करते हैं और इससे पानी के आयतन में वृद्धि होती है।

2. ठंडा होने पर पानी संकुचित हो जाता है

जार में पानी को कमरे के तापमान पर ठंडा होने दें, या ताजा पानी डालें और ठंडा करें। थोड़ी देर बाद आप पाएंगे कि पहले वाला पूरा बैंक अब नहीं भरा है। जब 3.89 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो तापमान कम होने पर पानी की मात्रा घट जाती है। इसका कारण शीतलन के प्रभाव में अणुओं की गति की गति में कमी और एक दूसरे के प्रति उनका दृष्टिकोण था।ऐसा लगता है कि सब कुछ बहुत सरल है: पानी जितना ठंडा होगा, उसकी मात्रा उतनी ही कम होगी, लेकिन ...

3. ... जमने पर पानी का आयतन फिर से बढ़ जाता है

जार को किनारे तक पानी से भरें और कार्डबोर्ड के एक टुकड़े से ढक दें। इसे फ्रीजर में रखें और जमने तक प्रतीक्षा करें। आप पाएंगे कि कार्डबोर्ड "ढक्कन" को बाहर धकेल दिया गया है। 3.89 और 0 डिग्री सेल्सियस के बीच के तापमान में, यानी अपने हिमांक के रास्ते में, पानी फिर से फैलने लगता है। यह इस संपत्ति के साथ कुछ ज्ञात पदार्थों में से एक है।यदि आप एक तंग ढक्कन का उपयोग करते हैं, तो बर्फ आसानी से जार को उड़ा देगी। क्या आपने इस तथ्य के बारे में सुना है कि पानी के पाइप भी बर्फ से टूट सकते हैं?

4. बर्फ पानी से हल्की होती है

एक गिलास पानी में बर्फ के दो टुकड़े रखें। बर्फ सतह पर तैरने लगेगी। जब पानी जम जाता है तो उसका आयतन बढ़ जाता है। नतीजतन, बर्फ पानी की तुलना में हल्का है: इसकी मात्रा पानी की इसी मात्रा का लगभग 91% है।
पानी का यह गुण प्रकृति में एक कारण से मौजूद है। उसका एक बहुत ही विशिष्ट उद्देश्य है। कहा जाता है कि सर्दियों में नदियाँ जम जाती हैं। लेकिन वास्तव में, यह पूरी तरह सच नहीं है। आमतौर पर केवल एक छोटी शीर्ष परत जम जाती है। यह बर्फ की चादर नहीं डूबती क्योंकि यह तरल पानी से हल्की होती है। यह नदी की गहराई में पानी के जमने को धीमा कर देता है और एक प्रकार के कंबल के रूप में कार्य करता है, जो मछली और अन्य नदी और झील के जानवरों को गंभीर सर्दियों के ठंढों से बचाता है। भौतिकी का अध्ययन करते हुए, आप यह समझने लगते हैं कि प्रकृति में बहुत सी चीजें समीचीन रूप से व्यवस्थित होती हैं।

5. नल के पानी में खनिज होते हैं

एक छोटे कांच के कटोरे में 5 बड़े चम्मच नियमित नल का पानी डालें। जब पानी वाष्पित हो जाएगा, तो कटोरे पर एक सफेद बॉर्डर रहेगा। यह सीमा खनिजों द्वारा बनाई गई है जो पानी में घुल गए थे क्योंकि यह मिट्टी की परतों से होकर गुजरा था।अपने चायदानी के अंदर देखो और तुम वहाँ खनिज जमा देखेंगे। बाथटब में ड्रेनेज होल पर वही प्लाक बनता है।वर्षा जल को वाष्पित करने का प्रयास करें ताकि आप स्वयं परीक्षण कर सकें कि इसमें खनिज हैं या नहीं।

जापानी भौतिक विज्ञानी मसाकाज़ु मात्सुमोतो ने एक सिद्धांत सामने रखा जो बताता है कि क्यों पानी, 0 से 4 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर, विस्तार के बजाय सिकुड़ता है। उनके मॉडल के अनुसार, पानी में सूक्ष्म संरचनाएं होती हैं - "विट्राइट्स", जो उत्तल खोखले पॉलीहेड्रॉन होते हैं, जिनमें सबसे ऊपर पानी के अणु होते हैं, और हाइड्रोजन बांड किनारों के रूप में काम करते हैं। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, दो घटनाएं एक-दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करती हैं: पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बॉन्ड का लंबा होना और विट्राइट्स का विरूपण, जिससे उनकी गुहाओं में कमी आती है। 0 से 3.98 डिग्री सेल्सियस के तापमान में, बाद की घटना हाइड्रोजन बांडों को लंबा करने के प्रभाव पर हावी होती है, जो अंततः पानी का मनाया संपीड़न देता है। मात्सुमोतो के मॉडल की अभी भी कोई प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं हुई है - हालांकि, साथ ही साथ अन्य सिद्धांत जो पानी के संपीड़न की व्याख्या करते हैं।

पदार्थों के भारी बहुमत के विपरीत, जब गर्म किया जाता है, तो पानी इसकी मात्रा (छवि 1) को कम करने में सक्षम होता है, यानी इसमें थर्मल विस्तार का नकारात्मक गुणांक होता है। हालांकि, हम पूरे तापमान रेंज के बारे में बात नहीं कर रहे हैं जहां पानी तरल अवस्था में मौजूद है, लेकिन केवल एक संकीर्ण क्षेत्र के बारे में - 0 डिग्री सेल्सियस से लगभग 4 डिग्री सेल्सियस तक। बी के लिए हेउच्च तापमान पर, पानी, अन्य पदार्थों की तरह फैलता है।

वैसे, पानी ही एकमात्र ऐसा पदार्थ नहीं है जिसमें बढ़ते तापमान (या ठंडा होने पर फैलने) के साथ सिकुड़ने का गुण होता है। बिस्मथ, गैलियम, सिलिकॉन और सुरमा भी इसी तरह के व्यवहार का "घमंड" कर सकते हैं। फिर भी, इसकी अधिक जटिल आंतरिक संरचना के साथ-साथ विभिन्न प्रक्रियाओं में इसकी व्यापकता और महत्व के कारण, यह पानी है जो वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करता है (देखें पानी की संरचना का अध्ययन जारी है, "तत्व", 09.10.2006)।

कुछ समय पहले, आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत इस सवाल का जवाब देता है कि पानी घटते तापमान के साथ अपनी मात्रा क्यों बढ़ाता है (चित्र 1) दो घटकों के मिश्रण का मॉडल था - "सामान्य" और "बर्फ जैसा"। यह सिद्धांत पहली बार 19 वीं शताब्दी में हेरोल्ड व्हिटिंग द्वारा प्रस्तावित किया गया था और बाद में कई वैज्ञानिकों द्वारा विकसित और परिष्कृत किया गया था। अपेक्षाकृत हाल ही में, पानी के खोजे गए बहुरूपता के ढांचे के भीतर, व्हिटिंग के सिद्धांत पर पुनर्विचार किया गया था। अब से, यह माना जाता है कि सुपरकूल्ड पानी में दो प्रकार के बर्फ जैसे नैनोडोमेन होते हैं: उच्च और निम्न घनत्व वाले अनाकार बर्फ के समान क्षेत्र। सुपरकूल्ड पानी को गर्म करने से इन नैनोस्ट्रक्चर के पिघलने और दो प्रकार के पानी की उपस्थिति होती है: उच्च और निम्न घनत्व के साथ। परिणामी पानी के दो "प्रकारों" के बीच एक मुश्किल तापमान प्रतियोगिता तापमान पर घनत्व की एक गैर-मोनोटोनिक निर्भरता को जन्म देती है। हालाँकि, इस सिद्धांत की अभी तक प्रयोगात्मक रूप से पुष्टि नहीं की गई है।

आपको इस स्पष्टीकरण से सावधान रहना होगा। यह कोई संयोग नहीं है कि यहां केवल अनाकार बर्फ जैसी संरचनाओं की बात की जाती है। मुद्दा यह है कि अनाकार बर्फ के नैनोस्कोपिक क्षेत्रों और इसके मैक्रोस्कोपिक एनालॉग्स के अलग-अलग भौतिक पैरामीटर हैं।

जापानी भौतिक विज्ञानी मसाकाज़ु मात्सुमोतो ने दो-घटक मिश्रण के सिद्धांत को त्यागकर, खरोंच से यहां चर्चा किए गए प्रभाव के लिए एक स्पष्टीकरण खोजने का फैसला किया। कंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, उन्होंने एक विस्तृत तापमान सीमा पर पानी के भौतिक गुणों की जांच की - 200 से 360 K तक शून्य दबाव पर, आणविक पैमाने पर यह पता लगाने के लिए कि पानी ठंडा होने के साथ ही विस्तार के सही कारणों का पता लगाता है। उनका पत्रिका लेख शारीरिक समीक्षा पत्रइसे कहा जाता है: ठंडा होने पर पानी क्यों फैलता है? ("ठंडा होने पर पानी क्यों फैलता है?")।

प्रारंभ में, लेख के लेखक ने सवाल पूछा: पानी के थर्मल विस्तार के गुणांक को क्या प्रभावित करता है? मात्सुमोतो का मानना ​​​​है कि इसके लिए केवल तीन कारकों के प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए पर्याप्त है: 1) पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बांड की लंबाई में परिवर्तन, 2) टोपोलॉजिकल इंडेक्स - प्रति पानी अणु बांड की संख्या, और 3) कोण का विचलन संतुलन मूल्य (कोणीय विकृति) से बांड के बीच।

जापानी भौतिक विज्ञानी द्वारा प्राप्त परिणामों के बारे में बात करने से पहले, आइए हम उपरोक्त तीन कारकों के बारे में महत्वपूर्ण टिप्पणी और स्पष्टीकरण दें। सबसे पहले, पानी का सामान्य रासायनिक सूत्र एच 2 ओ केवल इसकी वाष्पशील अवस्था से मेल खाता है। तरल रूप में, पानी के अणुओं को हाइड्रोजन बांड के माध्यम से समूहों (H2O) में संयोजित किया जाता है एक्स, कहाँ पे एक्स- अणुओं की संख्या। पांच पानी के अणुओं का सबसे ऊर्जावान रूप से अनुकूल संयोजन ( एक्स= 5) चार हाइड्रोजन बंधों के साथ, जिनमें बंध बनते हैं संतुलन, तथाकथित चतुष्फलकीय कोण 109.47 डिग्री के बराबर (चित्र 2 देखें)।

तापमान पर पानी के अणुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन की लंबाई की निर्भरता का विश्लेषण करने के बाद, मात्सुमोतो अपेक्षित निष्कर्ष पर आया: तापमान में वृद्धि हाइड्रोजन बांडों की एक रैखिक लंबाई को जन्म देती है। और यह, बदले में, पानी की मात्रा में वृद्धि की ओर जाता है, अर्थात इसका विस्तार होता है। यह तथ्य देखे गए परिणामों का खंडन करता है, इसलिए, उन्होंने आगे दूसरे कारक के प्रभाव पर विचार किया। थर्मल विस्तार का गुणांक टोपोलॉजिकल इंडेक्स पर कैसे निर्भर करता है?

कंप्यूटर सिमुलेशन ने निम्नलिखित परिणाम दिए। कम तापमान पर, प्रतिशत के संदर्भ में पानी की सबसे बड़ी मात्रा पानी के समूहों द्वारा कब्जा कर ली जाती है, जिसमें प्रति अणु 4 हाइड्रोजन बांड होते हैं (टोपोलॉजिकल इंडेक्स 4 है)। तापमान में वृद्धि सूचकांक 4 के साथ सहयोगियों की संख्या में कमी का कारण बनती है, लेकिन साथ ही, सूचकांक 3 और 5 वाले समूहों की संख्या बढ़ने लगती है। संख्यात्मक गणना करने के बाद, मात्सुमोतो ने पाया कि टोपोलॉजिकल के साथ क्लस्टर की स्थानीय मात्रा सूचकांक 4 व्यावहारिक रूप से बढ़ते तापमान के साथ नहीं बदलता है, और किसी भी तापमान पर सूचकांक 3 और 5 के साथ सहयोगियों की कुल मात्रा में परिवर्तन परस्पर एक दूसरे की क्षतिपूर्ति करते हैं। नतीजतन, तापमान में बदलाव से पानी की कुल मात्रा में बदलाव नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि गर्म होने पर टोपोलॉजिकल इंडेक्स का पानी के संपीड़न पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।

यह हाइड्रोजन बांड के कोणीय विरूपण के प्रभाव को स्पष्ट करने के लिए बनी हुई है। और यहाँ सबसे दिलचस्प और महत्वपूर्ण शुरू होता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, पानी के अणु एकजुट होते हैं ताकि हाइड्रोजन बांड के बीच का कोण चतुष्फलकीय हो। हालांकि, पानी के अणुओं के थर्मल कंपन और अन्य अणुओं के साथ बातचीत जो क्लस्टर में शामिल नहीं हैं, उन्हें ऐसा करने से रोकते हैं, हाइड्रोजन बांड कोण के मूल्य को 109.47 डिग्री के संतुलन मूल्य से विचलित करते हैं। किसी तरह कोणीय विरूपण, मात्सुमोतो और सहयोगियों की इस प्रक्रिया को मात्रात्मक रूप से चिह्नित करने के लिए, उनके पिछले काम के आधार पर पानी में हाइड्रोजन बांड नेटवर्क के टोपोलॉजिकल बिल्डिंग ब्लॉक, 2007 में प्रकाशित जर्नल ऑफ केमिकल फिजिक्स, उत्तल खोखले पॉलीहेड्रा जैसी त्रि-आयामी सूक्ष्म संरचनाओं के पानी में अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना को सामने रखें। बाद में, बाद के प्रकाशनों में, उन्होंने ऐसे सूक्ष्म संरचनाओं को बुलाया विट्राइट्स(अंजीर। 3)। उनमें, कोने पानी के अणु होते हैं, किनारों की भूमिका हाइड्रोजन बॉन्ड द्वारा निभाई जाती है, और हाइड्रोजन बॉन्ड के बीच का कोण विट्राइट में किनारों के बीच का कोण होता है।

मात्सुमोतो के सिद्धांत के अनुसार, विट्राइट के रूपों की एक विशाल विविधता है, जो मोज़ेक तत्वों की तरह, पानी की संरचना का एक बड़ा हिस्सा बनाते हैं और साथ ही साथ इसकी पूरी मात्रा को समान रूप से भरते हैं।

पानी के अणु इन विट्रो में टेट्राहेड्रल कोण बनाते हैं, क्योंकि इन विट्रो में सबसे कम संभव ऊर्जा होनी चाहिए। हालांकि, थर्मल गति और अन्य विट्रोइट्स के साथ स्थानीय बातचीत के कारण, कुछ माइक्रोस्ट्रक्चर में टेट्राहेड्रल कोण (या इस मान के करीब कोण) के साथ ज्यामिति नहीं होती है। वे ऐसे संरचनात्मक रूप से गैर-संतुलन विन्यास (जो ऊर्जावान दृष्टिकोण से उनके लिए सबसे अनुकूल नहीं हैं) को स्वीकार करते हैं, जो संभव के बीच सबसे कम ऊर्जा मूल्य प्राप्त करने के लिए विट्राइट्स के पूरे "परिवार" को समग्र रूप से अनुमति देते हैं। ऐसे विट्रिट्स, जो कि विट्रिट्स हैं, जैसे कि, "सामान्य ऊर्जा हितों" के लिए खुद को बलिदान करते हैं, उन्हें निराश कहा जाता है। यदि किसी दिए गए तापमान पर गैर-निराश विट्रिट्स में अधिकतम गुहा मात्रा होती है, तो इसके विपरीत, कुंठित विट्रिट्स में न्यूनतम संभव मात्रा होती है।

मात्सुमोतो द्वारा किए गए कंप्यूटर सिमुलेशन से पता चला है कि बढ़ते तापमान के साथ विट्राइट गुहाओं की औसत मात्रा रैखिक रूप से घट जाती है। इसी समय, कुंठित विट्राइट अपने आयतन को काफी कम कर देते हैं, जबकि गैर-निराश विट्राइट की गुहा की मात्रा लगभग अपरिवर्तित रहती है।

तो, बढ़ते तापमान के साथ पानी का संपीड़न दो प्रतिस्पर्धी प्रभावों के कारण होता है - हाइड्रोजन बांड का लंबा होना, जिससे पानी की मात्रा में वृद्धि होती है, और कुंठित विट्राइट में गुहाओं की मात्रा में कमी होती है। तापमान में 0 से 4 डिग्री सेल्सियस तक, अंतिम घटना, जैसा कि गणना द्वारा दिखाया गया है, तस, जो अंततः बढ़ते तापमान के साथ पानी के मनाया संपीड़न की ओर जाता है।

यह विट्रोइट्स के अस्तित्व और उनके व्यवहार की प्रायोगिक पुष्टि की प्रतीक्षा करना बाकी है। लेकिन यह, अफसोस, बहुत मुश्किल काम है।

कई धातुएँ और मिश्रधातुएँ, उच्च तापमान पर गर्म होकर तन्य हो जाती हैं। लोहा, स्टील, तांबा, एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, पीतल, एल्यूमीनियम-लौह कांस्य, ड्यूरालुमिन और कुछ अन्य धातु और मिश्र धातु, गर्म होने पर, बिना विनाश के अपना आकार बनाने और बदलने की क्षमता प्राप्त कर लेते हैं। अन्य धातुओं और मिश्र धातुओं, उदाहरण के लिए, ग्रे कास्ट आयरन, टिन कांस्य, जस्ता मिश्र धातु, गर्म अवस्था में विकृत करने की क्षमता हासिल नहीं करते हैं; प्रभाव और निचोड़ने पर, वे भंगुर और नष्ट हो जाते हैं। लोहे और स्टील के लिए, आमतौर पर ताप तापमान जितना अधिक होता है, लचीलापन उतना ही अधिक होता है। तो, उदाहरण के लिए, स्टील को गर्म करने के लिए। 950 °, फोर्जिंग बल की आवश्यकता स्टील को 1200 ° तक गर्म करने की तुलना में 2.2 गुना अधिक होगी, और स्टील को 700 ° तक गर्म करने के लिए, बल को 4.5 गुना अधिक की आवश्यकता होगी।
संयोग से, लचीलापन में सुधार 600 ° से ऊपर के ताप तापमान को संदर्भित करता है, अर्थात, जब स्टील में आंतरिक परिवर्तन होने लगते हैं, जिस पर बाद में विस्तार से चर्चा की जाएगी। जब कमरे के तापमान से, यानी 15 ° से 600 ° तक गर्म किया जाता है, तो स्टील की ताकत उसी तरह नहीं बदलती है, अर्थात्: 300 ° के तापमान तक, कार्बन स्टील की तन्यता ताकत बढ़ जाती है और केवल ऊपर गर्म होने पर ही 300° घटने लगती है। हो, लगभग 300 ° के तापमान पर बढ़ी हुई तन्यता प्राप्त करने से, इन तापमानों पर स्टील भंगुर हो जाता है और जैसा कि वे कहते हैं, नीली भंगुरता प्राप्त कर लेता है।
600 ° के करीब तापमान पर, स्टील की तन्य शक्ति बहुत तेजी से घट जाती है। इसलिए, यदि हम ग्रेड 45 के साधारण कार्बन स्टील को लेते हैं, तो इसकी अंतिम ताकत 60 किग्रा / मिमी 2 से 15 ° से 25 किग्रा / मिमी 2 से 600 ° तक गिर जाती है, यानी दोगुने से अधिक। 600 ° से ऊपर के तापमान पर, तन्य शक्ति में कमी धीमी होती है, लेकिन फिर भी बहुत महत्वपूर्ण होती है। तो, 700 डिग्री के तापमान पर, ग्रेड 45 स्टील में 15 किलो / मिमी 2 की तन्य शक्ति होती है; 1000 ° -5.5 किग्रा / मिमी 2 पर; 1200 ° - 2.5 किग्रा / मिमी 2 पर; 1300 ° - 2.0 किग्रा / मिमी2 पर। इस प्रकार, ठंडे स्टील की तुलना में 1200-1300 ° के तापमान पर गर्म किए गए स्टील की ताकत लगभग 25-30 गुना कम हो जाती है।
जब अलौह धातुओं और मिश्र धातुओं को गर्म किया जाता है, तो एक समान तस्वीर देखी जाती है। अंतर केवल इतना है कि चूंकि उनका गलनांक स्टील से कम होता है, इसलिए उनके सभी महत्वपूर्ण तापमान नीचे स्थानांतरित हो जाते हैं। उदाहरण के लिए, जब 800 ° तक गर्म किया जाता है, तो तांबे की ताकत 6-7 गुना कम हो जाती है, 600 ° तक गर्म होने पर एल्यूमीनियम की ताकत 30-35 गुना कम हो जाती है।
इस प्रकार गर्म धातुएं 25-35 गुना कमजोर हो जाती हैं। नतीजतन, एक गर्म अवस्था में, उन्हें अपने विरूपण के लिए लगभग समान प्रयास और ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है।
यदि स्टील को और भी अधिक गर्म किया जाता है, अर्थात इससे भी अधिक तापमान - 1300 ° से ऊपर, तो दाने बहुत मोटे हो जाते हैं और उनका तेजी से पिघलना शुरू हो सकता है। यह अक्सर भट्टी द्वारा ही बाधित होता है, जो स्टील को पिघलाने के लिए आवश्यक तापमान प्रदान नहीं कर सकता है - 1400 ° से अधिक जब अनाज या क्रिस्टल पिघलना शुरू होते हैं, तो वायु ऑक्सीजन इंटरक्रिस्टलाइन अंतरिक्ष में प्रवेश करेगी, जिससे लोहे के आक्साइड की एक भंगुर फिल्म बन जाएगी। अनाज चेहरे। धातु पहले सतह पर गिरने लगती है, और फिर विनाश वर्कपीस की गहराई में प्रवेश करता है। यह स्टील बर्नआउट है। बर्नआउट को रोकने के लिए, जो एक अपूरणीय दोष है, आपको यह जानने की जरूरत है कि भट्ठी क्या उच्चतम तापमान दे सकती है, और सुनिश्चित करें कि इस तापमान पर वर्कपीस को केवल निर्धारित थोड़े समय के लिए गर्म किया जाता है।
संरचना में परिवर्तन के साथ, धातु के यांत्रिक गुणों में भी परिवर्तन होता है। अनाज जितना मोटा होगा, स्टील की ताकत उतनी ही कम होगी, और न केवल इसकी अपनी धातु के कारण, बल्कि इंटरक्रिस्टलाइन स्पेस के कारण भी, जिसमें विभिन्न, कम टिकाऊ गैर-धातु सामग्री स्थित हैं, उदाहरण के लिए, सल्फर और फास्फोरस, जो कम तापमान पर पिघलना। गर्म धातु, बढ़े हुए क्रिस्टल के साथ, खिंचाव करना आसान होता है, और इसलिए, संपीड़न के लिए कम बल की आवश्यकता होती है।

तार सर्दियों की तुलना में गर्मियों में बहुत अधिक झड़ते हैं, अर्थात वे गर्मियों में लंबे होते हैं। यदि आप ठंडे पानी की पूरी बोतल लेकर किसी गर्म स्थान पर रख दें, तो समय के साथ बोतल से कुछ पानी निकल जाएगा, क्योंकि गर्म करने पर पानी फैलता है। ठंड में कमरे से बाहर निकाले गए गुब्बारे का आयतन कम हो जाता है।

1. हम ठोस, द्रव और गैसों के ऊष्मीय प्रसार के प्रति आश्वस्त हैं

सरल प्रयोग और कई अवलोकन हमें विश्वास दिलाते हैं कि, एक नियम के रूप में, ठोस, तरल और गैसें हीटिंग के दौरान फैलती हैं और शीतलन के दौरान सिकुड़ती हैं।

तरल पदार्थ और गैसों के थर्मल विस्तार को एक फ्लास्क का उपयोग करके आसानी से देखा जा सकता है, जिसकी गर्दन को कसकर बंद कर दिया जाता है, और एक ग्लास ट्यूब को डाट में डाला जाता है। हवा से भरे फ्लास्क को पानी से भरे बर्तन में बदल दें।

अब यह आपके हाथ से फ्लास्क को पकड़ने के लिए पर्याप्त है, और जल्द ही हवा, फ्लास्क में फैलती हुई, पानी के नीचे ट्यूब से बुलबुले के रूप में बाहर आ जाएगी (चित्र। 2.30)।

अब फ्लास्क में कुछ रंगा हुआ द्रव भरें और इसे इस प्रकार सील कर दें कि द्रव का कुछ भाग नली में प्रवेश कर जाए (चित्र 2.31, क)। आइए ट्यूब में तरल स्तर को चिह्नित करें और फ्लास्क को गर्म पानी वाले बर्तन में कम करें। पहले क्षण में, तरल स्तर थोड़ा कम हो जाएगा (चित्र 2.31, बी), और इसे इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि पहले फ्लास्क गर्म होता है और फैलता है, और उसके बाद ही, गर्म होने पर, पानी फैलता है।

चावल। 2.30. गर्म होने पर, फ्लास्क में हवा फैलती है और इसका कुछ हिस्सा फ्लास्क से निकल जाता है - इसे ट्यूब से निकलने वाले हवा के बुलबुले से देखा जा सकता है।

चावल। 2.31 यह प्रदर्शित करने का अनुभव कि गर्म होने पर, एक तरल (जैसे ठोस और गैस) फैलता है: a - एक ट्यूब में एक तरल के साथ एक स्टॉपर के साथ बंद फ्लास्क; बी - हीटिंग के पहले क्षण में, तरल स्तर थोड़ा कम हो जाता है; सी - आगे हीटिंग के साथ, तरल स्तर काफी बढ़ जाता है

जल्द ही हम यह सुनिश्चित कर लेंगे कि जैसे-जैसे फ्लास्क और उसमें मौजूद पानी गर्म होगा, ट्यूब में तरल स्तर काफ़ी बढ़ जाएगा (चित्र 2.31, ग)। तो, ठोस और तरल पदार्थ, गैसों की तरह, गर्म करने के दौरान फैलते हैं। शोध में पाया गया है कि ठोस और तरल पदार्थ गर्म करने के दौरान गैसों की तुलना में बहुत कम फैलते हैं।

ठोसों के ऊष्मीय प्रसार को निम्नलिखित प्रयोग द्वारा भी प्रदर्शित किया जा सकता है। एक तांबे की गेंद लें, जो बिना गरम अवस्था में आसानी से उसमें लगे वलय से होकर गुजर जाए। हम गेंद को अल्कोहल लैंप की लौ में गर्म करते हैं और सुनिश्चित करते हैं कि गेंद अब रिंग से नहीं गुजरेगी (चित्र 2.32, ए)। ठंडा होने के बाद, गेंद आसानी से फिर से रिंग से गुजरेगी (चित्र 2.32, बी)।

2. ऊष्मीय प्रसार के कारण का पता लगाना

ताप के दौरान पिंडों के आयतन में वृद्धि का कारण क्या है, क्योंकि बढ़ते तापमान के साथ अणुओं की संख्या नहीं बदलती है?

परमाणु-आणविक सिद्धांत निकायों के थर्मल विस्तार को इस तथ्य से समझाता है कि तापमान में वृद्धि के साथ, परमाणुओं और अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है। परिणामस्वरूप, परमाणुओं (अणुओं) के बीच की औसत दूरी बढ़ जाती है।

चावल। 2.32. ठोस पदार्थों के ऊष्मीय प्रसार को दर्शाने वाला एक प्रयोग: a - गर्म अवस्था में, गेंद वलय से नहीं गुजरती है; बी - ठंडा होने के बाद, गेंद रिंग से होकर गुजरती है

तदनुसार, शरीर की मात्रा बढ़ जाती है। इसके विपरीत, पदार्थ का तापमान जितना कम होगा, अंतर-आणविक अंतराल उतना ही छोटा होगा। अपवाद पानी, कच्चा लोहा और कुछ अन्य पदार्थ हैं। पानी, उदाहरण के लिए, केवल 4 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर फैलता है; 0C से 40C के तापमान पर, गर्म करने के दौरान पानी की मात्रा कम हो जाती है।

3. हम ठोसों के ऊष्मीय प्रसार की विशेषता बताते हैं

आइए जानें कि तापमान में परिवर्तन के कारण ठोस के रैखिक आयाम कैसे बदलते हैं। ऐसा करने के लिए, एल्यूमीनियम ट्यूब की लंबाई को मापें, फिर उसमें से गर्म पानी डालकर ट्यूब को गर्म करें। थोड़ी देर बाद आप देखेंगे कि ट्यूब की लंबाई थोड़ी बढ़ गई है।

एल्यूमीनियम ट्यूब को समान लंबाई के गिलास के साथ बदलकर, हम यह सुनिश्चित करेंगे कि तापमान में समान वृद्धि के मामले में, ग्लास ट्यूब की लंबाई एल्यूमीनियम की लंबाई से काफी कम हो जाती है। इस प्रकार, हम निष्कर्ष निकालते हैं: किसी पिंड का ऊष्मीय विस्तार उस पदार्थ पर निर्भर करता है जिससे वह बना है।

भौतिक मात्रा जो किसी सामग्री के थर्मल विस्तार की विशेषता है और संख्यात्मक रूप से I ° C और इसकी प्रारंभिक लंबाई द्वारा गर्म करने के कारण शरीर की लंबाई में परिवर्तन के अनुपात के बराबर है, रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक कहलाता है।

रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक प्रतीक a द्वारा दर्शाया गया है और इसकी गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

रैखिक विस्तार के तापमान गुणांक की परिभाषा से, कोई इस भौतिक मात्रा की इकाई प्राप्त कर सकता है:

नीचे दी गई तालिका कुछ पदार्थों के रैखिक विस्तार के तापमान गुणांक दिखाती है।

4. प्रकृति और प्रौद्योगिकी में थर्मल विस्तार से परिचित हों

गर्म करने के दौरान और शीतलन के दौरान अनुबंध करने के लिए निकायों की क्षमता प्रकृति में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पृथ्वी की सतह असमान रूप से गर्म होती है। नतीजतन, पृथ्वी के पास की हवा भी असमान रूप से फैलती है, और हवा बनती है, जो मौसम में बदलाव को पूर्व निर्धारित करती है। समुद्रों और महासागरों में पानी के असमान ताप से धाराओं का उदय होता है जो जलवायु को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। पर्वतीय क्षेत्रों में तेज तापमान में उतार-चढ़ाव चट्टानों के विस्तार और संकुचन का कारण बनता है। और चूंकि विस्तार की डिग्री चट्टान के प्रकार पर निर्भर करती है, विस्तार और संकुचन असमान रूप से होते हैं, और परिणामस्वरूप दरारें बनती हैं जो इन चट्टानों के विनाश की ओर ले जाती हैं।

पुलों और बिजली लाइनों के निर्माण, हीटिंग पाइप बिछाने, रेल की पटरियों को बिछाने, प्रबलित कंक्रीट संरचनाओं को बनाने और कई अन्य मामलों में थर्मल विस्तार को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

थर्मल विस्तार की घटना व्यापक रूप से प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में उपयोग की जाती है। तो, विद्युत सर्किट के स्वचालित समापन और उद्घाटन के लिए, द्विधात्वीय प्लेटों का उपयोग किया जाता है - इनमें रैखिक विस्तार के विभिन्न गुणांक वाले दो स्ट्रिप्स होते हैं (चित्र। 2.33)। हवा का थर्मल विस्तार अपार्टमेंट को समान रूप से गर्म करने, रेफ्रिजरेटर में ठंडा भोजन और कमरे को हवादार करने में मदद करता है।

चावल। 2.33. स्वचालित फ़्यूज़ (ए) के निर्माण के लिए, हीटिंग उपकरणों (बी) के स्वचालित स्विचिंग के लिए, द्विधात्विक प्लेट्स (सी) का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। बढ़ते तापमान के साथ, धातुओं में से एक दूसरे की तुलना में बहुत अधिक फैलती है, इसके परिणामस्वरूप प्लेट झुकती है (g) और खुलती है (या बंद हो जाती है)

5. समस्याओं को हल करना सीखना

0 o C के तापमान पर स्टील रेल रेल की लंबाई 8 ग्राम है। 40 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म गर्मी के दिन इसकी लंबाई कितनी बढ़ जाएगी?

समस्या कथन का विश्लेषण। 1° तक गर्म करने पर स्टील के हिस्से की लंबाई कैसे बदल जाती है, यह जानकर, यानी स्टील के रैखिक विस्तार के तापमान गुणांक को जानने के बाद, हम पाएंगे कि 40 ° तक गर्म करने पर रेल की लंबाई कितनी बदल जाएगी। स्टील के रैखिक विस्तार का तापमान गुणांक ऊपर की तालिका से पाया जा सकता है।

• उपसंहार

गर्म करने के दौरान ठोस, तरल और गैसों का विस्तार होता है। थर्मल विस्तार का कारण यह है कि बढ़ते तापमान के साथ परमाणुओं और अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है। परिणामस्वरूप, परमाणुओं (अणुओं) के बीच की औसत दूरी बढ़ जाती है। ठोसों का ऊष्मीय प्रसार रैखिक प्रसार के गुणांक की विशेषता है। रैखिक विस्तार का गुणांक संख्यात्मक रूप से शरीर की लंबाई में परिवर्तन के अनुपात के बराबर होता है, जो 1 डिग्री सेल्सियस से गर्म होने और इसकी प्रारंभिक लंबाई के कारण होता है।

• नियंत्रण प्रश्न

1. यह दर्शाने के लिए उदाहरण दीजिए कि ठोस, द्रव और गैस गर्म करने पर फैलते हैं।

2. द्रवों के ऊष्मीय प्रसार को प्रदर्शित करने वाले एक प्रयोग का वर्णन कीजिए।

3. ताप के दौरान पिंडों के आयतन में वृद्धि का क्या कारण है?

4. तापमान के अलावा, पिंडों को गर्म करने (ठंडा करने) के दौरान उनके आकार में परिवर्तन क्या निर्धारित करता है?

5. रैखिक प्रसार गुणांक को किन इकाइयों में मापा जाता है?

• अभ्यास

1. सभी सही उत्तर चुनें। जब शरीर ठंडा हो जाए, तब:

क) इसके अणुओं की गति की गति कम हो जाती है;
बी) इसके अणुओं की गति की गति बढ़ जाती है;
ग) इसके अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है;
d) इसके अणुओं के बीच की दूरी बढ़ जाती है।

2. गुब्बारे को ठंडे कमरे से गर्म कमरे में स्थानांतरित करने पर उसका आयतन कैसे बदलेगा? क्यों?
3. कोल्ड स्नैप की स्थिति में थर्मामीटर में तरल कणों के बीच की दूरी का क्या होता है?
4. क्या यह कथन सही है कि गर्म करने के दौरान शरीर का आकार बढ़ जाता है, क्योंकि इसके अणुओं का आकार बढ़ जाता है? यदि नहीं, तो अपने संशोधित संस्करण का सुझाव दें।
5 . सटीक माप उपकरणों पर तापमान क्यों इंगित किया जाता है?
6. तांबे की गेंद का प्रयोग याद रखें, जो गर्म होने के कारण रिंग में फंस गई (देखिए आकृति 2.32)। हीटिंग के कारण वे कैसे बदल गए हैं: गेंद का आयतन; इसका द्रव्यमान; घनत्व; परमाणुओं की गति की औसत गति?
7. उबलते पानी की भाप पीतल की नली से गुजरने के बाद, ट्यूब की लंबाई 1.62 मिमी बढ़ गई। 15 0C . के तापमान पर, पीतल के रैखिक विस्तार का गुणांक क्या है
ट्यूब की लंबाई 1 मीटर है? हम आपको याद दिला दें कि उबलते पानी का तापमान 100 डिग्री सेल्सियस होता है।
8. 1.5 मीटर लंबे प्लेटिनम तार को 0°C पर रखा गया था। विद्युत धारा प्रवाहित होने के कारण तार गर्म हो गया और 15 मिमी लंबा हो गया। इसे किस तापमान पर गर्म किया गया?
9. एक आयताकार तांबे की शीट, जिसका आयाम 20 ° C के तापमान पर 60 सेमी x 50 सेमी है, को 600 ° C तक गर्म किया गया। शीट क्षेत्र कैसे बदल गया है?

• प्रायोगिक कार्य

1. एक गोली, एक हथौड़ा, दो लौंग, एक एल्कोहल लैंप और चिमटी के साथ, आप कैसे दिखा सकते हैं कि 5 कोपेक के सिक्के का आकार गर्म करने के दौरान बढ़ जाता है? उपयुक्त प्रयोग करें। देखी गई घटना की व्याख्या करें।

2. बोतल को पानी से भरें ताकि एक हवा का बुलबुला अंदर रहे। बोतल को गर्म पानी में गर्म करें। बुलबुले के आकार में परिवर्तन देखें। परिणाम की व्याख्या करें ..

भौतिक विज्ञान। ग्रेड 7: पाठ्यपुस्तक / एफ। या। बोझिनोवा, एन। एम। किरुखिन, ई। ए। किरुखिना। - एक्स।: रानोक पब्लिशिंग हाउस, 2007. - 192 पी।: बीमार।

पाठ सामग्री पाठ की रूपरेखा और समर्थन फ्रेम पाठ प्रस्तुति इंटरैक्टिव प्रौद्योगिकियां त्वरक शिक्षण विधियां अभ्यास परीक्षण, ऑनलाइन परीक्षण कार्य और कक्षा चर्चा के लिए गृहकार्य कार्यशालाओं और प्रशिक्षण प्रश्नों का अभ्यास रेखांकन वीडियो और ऑडियो सामग्री फोटो, चित्र, ग्राफिक्स, टेबल, आरेख कॉमिक्स, दृष्टांत, बातें, वर्ग पहेली, उपाख्यान, चुटकुले, उद्धरण की आपूर्ति करता है एब्सट्रैक्ट्स चीट शीट्स चिप्स फॉर द क्यूरियस आर्टिकल्स (MAN) लिटरेचर बेसिक और अतिरिक्त शब्दावली ऑफ़ टर्म्स पाठ्यपुस्तकों और पाठों में सुधार पाठ्यपुस्तक में त्रुटियों का सुधार; पुराने ज्ञान को नए के साथ बदलना केवल शिक्षकों के लिए कैलेंडर शैक्षिक कार्यक्रमों की योजना बनाता है पद्धति संबंधी सिफारिशें

पूरी दुनिया में हवा एक जैसी है।

यह गर्म होने पर फैलेगा और किसी भी देश और शहर में, किसी भी गांव या गांव में ठंडा होने पर सिकुड़ जाएगा।

कार्यक्रम सामग्री: पानी, बर्फ, बर्फ के गुणों के बारे में बच्चों के विचारों को समेकित करने के लिए; पानी के गुणों के बारे में अपने विचारों का विस्तार करें (पारदर्शी, कोई आकार या गंध नहीं है) और हवा (गर्म होने पर फैलती है और ठंडा होने पर सिकुड़ती है) की इच्छा को उत्तेजित करने के लिए स्वतंत्र रूप से निष्कर्ष निकालें और परिकल्पनाओं को सामने रखें।

उपकरण: गुब्बारे, प्लास्टिक की बोतलें, गर्म (60 सी से अधिक नहीं) और ठंडे पानी के साथ बेसिन, एक गुब्बारे की छवि, नमक, चीनी, प्लास्टिक के कप, चम्मच, पानी के कंटेनर (फ्लास्क, टेस्ट ट्यूब, बोतलें, जार), फिल्टर (नैपकिन), बर्फ, ग्लोब।

पाठ का कोर्स:

संगठनात्मक क्षण: रॉकेट गेम

शिक्षक: आप ट्रिप पर किसके साथ जा सकते हैं? (उत्तर) मैं आज गुब्बारे का उपयोग करने का प्रस्ताव करता हूं।

अगर आपको परेशानी ना हो तो? हमें रास्ते में एक महत्वपूर्ण सहायक की आवश्यकता है। यह पहेली में कहा गया है।

नाक से होकर छाती में जाता है

और रास्ता पीछे रखता है

वह अदृश्य है, और फिर भी

हम इसके बिना नहीं रह सकते।

हवा हर जगह है। चारों ओर देखो। हवा को किसने देखा? (उत्तर) हां, हवा अदृश्य है, लेकिन यह हमेशा हमारे आसपास रहती है। हम उसके बिना नहीं रह सकते थे, क्योंकि सांस लेने के लिए कुछ नहीं होगा। अब दोस्तों, देखते हैं कि हम बिना सांस लिए कितनी देर तक जल सकते हैं। हम हवा क्यों नहीं देख सकते हैं? (उत्तर) वायु अदृश्य है, क्योंकि यह पारदर्शी है। क्या आप हवा देखना चाहते हैं? लेकिन पहले, आइए प्रयोग करते समय सुरक्षित व्यवहार के नियमों की समीक्षा करें:

काम करते समय अपने पड़ोसी को धक्का न दें, पहले देखें, फिर दोहराएं, इसे हटा दें, इसे वापस रख दें, गर्म पानी से सावधान रहें।

लेकिन प्रयोगों से पहले आइए आंखों के लिए कुछ व्यायाम करें।

आंखों के लिए चार्जर।

प्रयोग 1: गिलास को जार में उतारा जाता है - क्या पानी गिलास में जाता है? क्यों नहीं? (उत्तर)

निष्कर्ष: गिलास में हवा होती है, उसमें पानी नहीं आने देता.

प्रयोग 2: शीशे को झुकाएँ - क्या दिखाई देता है (बुलबुले) वे कहाँ से आए? (उत्तर)

निष्कर्ष: गिलास से हवा निकलती है, पानी उसकी जगह लेता है।

शिक्षक गुब्बारे की छवि खोलता है।

शिक्षक: बताओ, गेंद के नीचे बर्नर क्यों है? (उत्तर) अब आप और मैं यह पता लगाएंगे कि गर्म होने पर हवा का क्या होता है।

अनुभव 3: परत के गले में एक खाली गुब्बारा रखें। बोतलें। इसे 1 मिनट तक रखें। मुसीबत में। - क्या देखती है? (गुब्बारा फुलाता है) क्यों? (उत्तर)

निष्कर्ष: गर्म होने पर बोतल में हवा फैलती है और गेंद को भरती है, फुलाती है।

शिक्षक ठंडे पानी में एक गेंद के साथ एक बोतल रखता है।

- क्या देखती है? (गेंद डिफ्लेट हो जाती है) क्यों? (उत्तर)

निष्कर्ष: ठंडा करने के दौरान हवा संकुचित होती है और गेंद को छोड़ देती है - यह हवा में उड़ जाती है।

शिक्षक: आपको बर्नर की आवश्यकता क्यों है? (उत्तर) गर्म होने पर हवा फैलती है और गेंद को भर देती है। जब बर्नर बंद हो जाता है, तो हवा धीरे-धीरे ठंडी हो जाती है और सिकुड़ जाती है - गेंद को हवा में उड़ा दिया जाता है।

शिक्षक: चलो उड़ते हैं! अपनी सीट ले लो। हमने उड़ान भरा। (बच्चे ऊंची कुर्सियों पर बैठते हैं। शिक्षक ग्लोब निकालता है।) ग्लोब को देखें। अंतरिक्ष से हमारी पृथ्वी ऐसी दिखती है। ग्लोब पर नीला क्या है? (पानी) पानी के बारे में कविता सुनें।

क्या आपने पानी के बारे में सुना है?

वे कहते हैं कि वह हर जगह है!

एक पोखर में, समुद्र, महासागर

और पानी का नल।

हिमस्खलन की तरह जम जाता है

कोहरे के साथ जंगल में रेंगता है,

तुम्हारा चूल्हा उबल रहा है,

केतली की नौका हिस

चाय में चीनी घोलता है।

हम इसे नोटिस नहीं करते हैं।

हम इस तथ्य के अभ्यस्त हैं कि पानी

हमारा साथी हमेशा है!

हम पानी के बिना अपना चेहरा नहीं धो सकते

मत खाओ, नशे में मत बनो।

मैं आपको # 150 . रिपोर्ट करने की हिम्मत करता हूं

जल है तो हम हैं!

शिक्षक: और, वास्तव में, पानी के बिना जीवन की कल्पना करना कठिन है। ध्यान दें, हम यहाँ हैं! चलो उतरो! (बच्चे चले जाते हैं।) कोई हमारे रास्ते में खड़ा है। कौन? (यह पानीदार है)

मरमन: हैलो! मैं आपको देखकर बहुत खुश हूँ! मुझे पोखर में नंगे पैर घूमना, तैरना, छपना बहुत पसंद है। उसके बाद सूरज की किरणों में पारदर्शी बूंदें हाथ-पैरों पर चमकती हैं। केवल मैं ही नहीं समझता: यह पानी फिर कहाँ गायब हो जाता है? और साथ ही, सर्दियों में, मैं अपनी पसंदीदा नदी में तैरना चाहता था, और पानी के बजाय - बर्फ। वह कहां से आया?

शिक्षक: आइए सवालों के जवाब देने की कोशिश करते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको अपने आप को ध्यान और धैर्य के साथ बांटने की जरूरत है। चलो प्रयोगशाला में चलते हैं।

फिंगर जिम्नास्टिक।

शिक्षक: वर्दी में लोग दिखाएंगे कि पानी में क्या गुण हैं। कृपया ध्यान दें: मेज पर बर्फ है। हम बाद में इस पर वापस आएंगे।

अनुभव 4: दामाद के पास एक गिलास साफ पानी लेकर उसे सूंघें।

शिक्षक: क्या पानी से बदबू आती है? (नहीं, पानी गंधहीन होता है।)

निष्कर्ष: पानी गंधहीन होता है।

अनुभव 5: चित्र पर एक गिलास और पानी के साथ एक गिलास दूध रखें।

शिक्षक: क्या आप देख सकते हैं कि चित्र में क्या खींचा गया है? (जहाँ पानी है, वहाँ आप देख सकते हैं, लेकिन जहाँ दूध है, वहाँ नहीं।)

निष्कर्ष: पानी साफ है।

अनुभव 6: एक गिलास में एक चम्मच चीनी या नमक डालें, मिलाएँ।

शिक्षक: क्या हुआ? (चीनी घुली हुई)

निष्कर्ष: जल कुछ पदार्थों के लिए विलायक है।

टेस्ट 7: अलग-अलग बर्तनों में पानी डालें।

शिक्षक: पानी ने क्या रूप लिया? (बर्तन का आकार जिसमें इसे डाला गया था)

निष्कर्ष: पानी का कोई स्थिर रूप नहीं होता है, यह उस बर्तन का रूप ले लेता है जिसमें इसे डाला जाता है।

शारीरिक शिक्षा: खेल "वायु, अग्नि, जल, पृथ्वी"

शिक्षक: दोस्तों, चलिए उस टेबल पर चलते हैं जिस पर बर्फ थी। क्या देखती है? ऐसा क्यों हुआ?

पानी: यह अफ़सोस की बात है कि बर्फ पिघल गई है, मुझे इसे खाना बहुत पसंद है।

शिक्षक: तुम क्या हो! बर्फ के टुकड़े और बर्फ नहीं खा सकते हैं! क्यों? आइए साबित करें कि बर्फ गंदी है। (फ़िल्टरिंग)

टेस्ट 8: एक प्लेट से पिघला हुआ पानी एक फिल्टर के साथ एक फ़नल में डालें।

शिक्षक: साफ या गंदी बर्फ? क्यों? पानी, बर्फ खा सकते हैं या नहीं?

मरमन: तुम क्या हो! मैं फिर कभी बर्फ और बर्फ नहीं खाऊंगा।

शिक्षक: आइए पानी के गुणों को दोहराएं।

मरमन: धन्यवाद। मुझे पानी के गुण याद रहेंगे और मैं उन्हें कभी नहीं भूलूंगा। इस यात्रा को याद रखने के लिए वाट बॉल्स। अलविदा।

शिक्षक: यह हमारे लिए किंडरगार्टन लौटने का समय है। अपनी सीट ले लो। हम आंखें बंद कर लेते हैं। एक दो तीन। आ चुके हैं।

आदमी! हमेशा के लिए याद:

पृथ्वी पर जीवन का प्रतीक जल है!

इसे बचाएं और इसकी देखभाल करें।

हम ग्रह पर अकेले नहीं हैं!

संक्षेप। आपने पानी के बारे में क्या सीखा?

क्या इस्तेमाल किया गया था:

• बिजली का स्टोव
• एक तरल नाइट्रोजन
• गुब्बारा
• कंफ़ेद्दी
• प्लास्टिक की बोतल

विवरण:

एक बहुत ही दृश्य अनुभव! बहुत से लोग यह अनुमान लगाते हैं कि गर्म करने पर पदार्थ का आयतन बढ़ जाता है और ठंडा होने पर कम हो जाता है। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि यह ठोस है, तरल है या गैस है। सब कुछ आकार बदलता है। लेकिन आम जिंदगी में इस पर यकीन करना मुश्किल होता है। आप अपने लिए दो चम्मच सूप डालें और इसे गर्म करें। जैसे दो थे, वैसे ही दो रह गए। और फ्रिज में पैन ठंडा होने पर कम जगह नहीं लेगा।

वास्तव में, मात्रा बदल रही है।

केवल थोड़ा सा, मानव आंख के लिए अगोचर। गर्म होने पर पदार्थ के अणु अधिक गतिशील हो जाते हैं और एक दूसरे से दूर जाने लगते हैं। अधिक दूरी का अर्थ है अधिक मात्रा। ठंडा करते समय, क्रमशः, इसके विपरीत। एक ठोस पदार्थ में, सबसे मजबूत बंधन अणुओं के बीच होते हैं, तरल में - कमजोर, और गैसीय में - सबसे कमजोर। तो, यह पता चला है कि एकत्रीकरण के अन्य राज्यों में पदार्थों की तुलना में गैस अधिक आसानी से मात्रा में परिवर्तन करती है।

अब शर्तों के बारे में। तापमान जितना अधिक होता है, अणुओं की गति उतनी ही अधिक होती है और मात्रा उतनी ही अधिक होती है। जितनी तेजी से शीतलन या ताप दर (पदार्थ और पर्यावरण के तापमान के बीच का अंतर), उतनी ही तेजी से परिणाम दिखाई देगा।

ठीक करने के लिए, और बोतल को उसके पिछले आकार में वापस करने के लिए, हीटिंग के साथ प्रक्रिया को दोहराएं।

स्रोत:

तिलचट्टे के लिए बंद है प्रवेश द्वार: मालूम होता है कि आप कॉकरोच से कितना भी लड़ लें, अगर पड़ोसियों के पास है, तो वे फिर हमारे पास जरूर आएंगे। उनके लिए सबसे आसान तरीका वेंटिलेशन शाफ्ट है। वेंटिलेशन छेद से ग्रिल निकालें और इसके पीछे की तरफ एक नायलॉन स्टॉकिंग संलग्न करें (आप गोंद कर सकते हैं)। अब कोई भी जीवित प्राणी आपके अपार्टमेंट में प्रवेश नहीं करेगा।

सरल और टिकाऊ लकड़ी का गोंद: आप लकड़ी का गोंद खुद बना सकते हैं। यह थोड़ा पनीर लेने और इसे अमोनिया में घोलने के लिए पर्याप्त है। प्रति 100 ग्राम। अमोनिया, 25 ग्राम। छाना। लकड़ी की सतहों को सावधानीपूर्वक एक-दूसरे के साथ समायोजित किया जाना चाहिए ताकि कोई दरार न हो, स्मियर किया गया हो और स्क्रब के साथ कसकर बन्धन किया गया हो।

हवा को गर्म और ठंडा करने पर क्या होता है?

हमें ऐसा अनुभव हुआ था। फ्लास्क में कांच की नली वाला एक डाट डाला गया।

ट्यूब का अंत एक गिलास पानी में डूबा हुआ था। अपने हाथों को उसके चारों ओर लपेटते हुए, फ्लास्क को गर्म करें। जल्द ही हमने देखा कि ट्यूब से हवा के बुलबुले निकलने लगे। ऐसा इसलिए हुआ क्योंकि गर्म होने पर हवा फैलती है और फ्लास्क में फिट नहीं होती है।

दूसरा प्रयोग किया गया। हमने फ्लास्क पर ठंडे पानी में भिगोया हुआ एक कपड़ा रखा, जिसके साथ पहला प्रयोग किया गया था। गिलास से पानी ट्यूब के माध्यम से अंदर और ऊपर उठने लगा। इसका मतलब है कि ठंडा होने पर हवा संकुचित हो जाती है।

यह बेहतर ढंग से देखने के लिए कि ट्यूब के साथ पानी कैसे ऊपर उठता है, इसे पहले रंगा गया था।

तरल और ठोस की तरह हवा गर्म होने पर फैलती है और ठंडा होने पर सिकुड़ती है।

पूरी दुनिया में हवा एक जैसी है। यह गर्म होने पर फैलेगा और किसी भी देश और शहर में, किसी भी गांव या गांव में ठंडा होने पर सिकुड़ जाएगा।

दूसरे देशों के नागरिकों के साथ संवाद करने के लिए, आपको उनकी भाषा सीखनी होगी। उदाहरण के लिए, यह विभिन्न अंग्रेजी भाषा के स्कूलों में जाकर किया जा सकता है। यदि आप एक विदेशी भाषा जानते हैं, तो आप इंटरनेट पर ब्रिटिश, या जर्मन या फ्रेंच से पूछ सकते हैं कि उनके देश में हवा कैसे व्यवहार करती है। और, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि उन सभी में हवा गर्म होने पर फैलती है और ठंडा होने पर सिकुड़ती है, चाहे वे जिस क्षेत्र में रहते हों और जिस भाषा में बोलते हों।

& nbsp और nbsp और nbsp और nbsp और nbsp

वायु का एक और दिलचस्प गुण है - यह अच्छी तरह से गर्मी का संचालन नहीं करता है। बर्फ के नीचे हाइबरनेट करने वाले कई पौधे जमते नहीं हैं, क्योंकि ठंडे बर्फ के कणों के बीच बहुत अधिक हवा होती है और स्नोड्रिफ्ट एक गर्म कंबल जैसा दिखता है जो पौधों के तनों और जड़ों को ढकता है। गिरावट में, गिलहरी, खरगोश, भेड़िया, लोमड़ी और अन्य जानवर पिघल जाते हैं। शीतकालीन फर गर्मियों के फर की तुलना में मोटा और अधिक शानदार होता है। घने बालों के बीच अधिक हवा बरकरार रहती है, और बर्फ से ढके जंगल में जानवर पाले से नहीं डरते।

(शिक्षक चॉकबोर्ड पर लिखता है।)

हवा गर्मी का अच्छी तरह से संचालन नहीं करती है।

तो हवा में क्या गुण हैं?

वी. शारीरिक शिक्षा

वी.आई. अध्ययन की गई सामग्री का समेकन कार्यपुस्तिका में असाइनमेंट पूरा करना

नंबर 1 (पृष्ठ 18)।

- असाइनमेंट पढ़ें। चित्र को देखें और आरेख पर हस्ताक्षर करें कि हवा में कौन से गैसीय पदार्थ शामिल हैं। (पृष्ठ 46 पर पाठ्यपुस्तक में आरेख के साथ स्व-परीक्षण।)

नंबर 2 (पृष्ठ 19)।

असाइनमेंट पढ़ें। वायु के गुण लिखिए। (असाइनमेंट पूरा करने के बाद, बोर्ड पर नोट्स के साथ एक स्व-परीक्षण किया जाता है।)

नंबर 3 (पृष्ठ 19)।

- असाइनमेंट पढ़ें। कार्य को सही ढंग से पूरा करने के लिए वायु के किन गुणों को ध्यान में रखा जाना चाहिए? (गर्म होने पर हवा फैलती है, ठंडा होने पर सिकुड़ती है।)

कैसे समझाएं कि गर्म होने पर हवा फैलती है? इसे बनाने वाले कणों का क्या होता है? (कण तेजी से चलने लगते हैं और उनके बीच गैप बढ़ जाता है।)

- पहले आयत में ड्रा करें कि गर्म होने पर वायु के कण कैसे स्थित होते हैं।

- कैसे समझाएं कि शीतलन के दौरान हवा संकुचित होती है? इसे बनाने वाले कणों का क्या होता है? (कण अधिक धीमी गति से चलने लगते हैं और उनके बीच का अंतराल छोटा हो जाता है।)

— दूसरे आयत में ड्रा करें कि ठंडा होने पर वायु के कण कैसे स्थित होते हैं।

नंबर 4 (पृष्ठ 19)।

— असाइनमेंट पढ़ें। वायु का कौन-सा गुण इस परिघटना की व्याख्या करता है? (हवा अच्छी तरह से गर्मी का संचालन नहीं करती है।)

vii. प्रतिबिंब

समूहों में काम करना

- पाठ्यपुस्तक में पहला कार्य पी पर पढ़ें। 48. वायु के गुणों को समझाने का प्रयास करें।

- दूसरा सत्रीय कार्य p पर पढ़ें। 48. इसे निष्पादित करें।

- हवा को क्या प्रदूषित करता है? (औद्योगिक उद्यम, परिवहन।)

बातचीत

मेरे घर से कुछ दूर एक फैक्ट्री है। मेरी खिड़कियों से एक लंबी ईंट की चिमनी दिखाई दे रही है। उससे दिन-रात धुएँ के घने काले बादल बरस रहे हैं, जिससे क्षितिज सदा एक घने सीरस पर्दे के पीछे छिप जाता है। कभी-कभी ऐसा लगता है कि यह धुँआधार धूम्रपान करने वाला अपने न बुझने वाले गुलिवर पाइप से शहर में धूम मचाता है। हम सभी खांसते, छींकते हैं, हमें कुछ लोगों को अस्पताल में भी रखना पड़ता है। और "धूम्रपान करने वाला" कम से कम: अपने आप को पफ और पफ, पफ और पफ को जानें।

बच्चे रोते हैं: घिनौनी फैक्ट्री! वयस्कों को गुस्सा आता है: तुरंत बंद करें!

और जवाब में, हर कोई सुनता है: इतना "बुरा" कैसे?! "बंद" कैसे करें?!

हमारा कारखाना लोगों के लिए सामान का उत्पादन करता है। और, दुर्भाग्य से, आग के बिना कोई धुआं नहीं है। चलो भट्टियों की आग बुझाते हैं - फैक्ट्री बंद हो जाएगी, माल नहीं होगा।

एक बार सुबह मैं उठा, खिड़की से बाहर देखा - धुआँ नहीं! विशाल ने धूम्रपान करना बंद कर दिया, कारखाना चालू है, पाइप अभी भी बाहर है, लेकिन कोई धुआं नहीं है। मुझे आश्चर्य है कि कब तक? हालाँकि, मैं देखता हूँ: कल कोई धुआँ नहीं है, और परसों, और परसों के बाद ... क्या कारखाना पूरी तरह से बंद हो गया है?

और धुंआ कहाँ गया? आखिर उन्होंने खुद कहा कि आग के बिना धुआं नहीं होता।

यह जल्द ही स्पष्ट हो गया: उन्होंने आखिरकार हमारी अंतहीन शिकायतें सुनीं - उन्होंने कारखाने की चिमनी में धुआं निकालने वाले यंत्र लगाए, एक धुएं का जाल जो कालिख के कणों को चिमनी से बाहर निकलने से रोकता है।

और यहाँ क्या दिलचस्प है। ऐसा लगता है कि किसी को जरूरत नहीं थी और यहां तक ​​​​कि हानिकारक धुएं को भी एक अच्छा काम करने के लिए मजबूर किया गया था। इसे (या यों कहें, कालिख) अब यहां सावधानी से एकत्र किया जाता है और एक प्लास्टिक संयंत्र में भेजा जाता है। कौन जाने, शायद मेरा यह लगा-सुनाई कलम धुएं के जाल में फंसी कालिख से है। एक शब्द में, सभी के लिए धुएं के जाल के लाभ: हमारे लिए, शहरवासी (अब हम बीमार नहीं पड़ते), और कारखाने के लिए (यह कालिख बेचता है, और इसे पहले की तरह नाले में नहीं जाने देता), और प्लास्टिक उत्पादों के खरीदार (महसूस किए गए टिप पेन सहित)।

वायु की शुद्धता को बनाए रखने के उपाय क्या हैं? (वायु शोधन संयंत्र, इलेक्ट्रिक वाहन।)

- हवा को शुद्ध करने के लिए लोग पौधे लगाते हैं। क्यों? (पौधे कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं।)

आइए पेड़ के पत्ते पर करीब से नज़र डालें। पत्ती की निचली सतह एक पारदर्शी फिल्म से ढकी होती है और बहुत छोटे छिद्रों से युक्त होती है। उन्हें "स्टोमेटा" कहा जाता है, उन्हें केवल एक आवर्धक कांच के साथ स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। वे कार्बन डाइऑक्साइड एकत्र करते हुए खुलते और बंद होते हैं। सूर्य के प्रकाश में, चीनी, स्टार्च, ऑक्सीजन का निर्माण पानी से होता है जो पौधों की जड़ों से उगता है और हरी पत्तियों में कार्बन डाइऑक्साइड होता है।

यह कुछ भी नहीं है कि पौधों को "ग्रह के फेफड़े" कहा जाता है।

जंगल में कितनी अद्भुत हवा है! इसमें भरपूर मात्रा में ऑक्सीजन और पोषक तत्व होते हैं। आखिरकार, पेड़ विशेष वाष्पशील पदार्थों - फाइटोनसाइड्स का उत्सर्जन करते हैं, जो बैक्टीरिया को मारते हैं। स्प्रूस और पाइन की राल गंध, सन्टी, ओक, लर्च की सुगंध मनुष्यों के लिए बहुत उपयोगी है। लेकिन शहरों में हवा बिल्कुल अलग होती है। इसमें गैसोलीन, निकास गैसों की गंध आती है, क्योंकि शहरों, कारखानों, कारखानों में बहुत सारी कारें हैं जो हवा को भी प्रदूषित करती हैं। ऐसी हवा में सांस लेना व्यक्ति के लिए हानिकारक होता है। हवा को शुद्ध करने के लिए, हम पेड़, झाड़ियाँ लगाते हैं: लिंडन, चिनार, बकाइन।

⇐ पिछला12345678910अगला

वे उपकरण जिनमें ऊष्मा विनिमय होता है, कहलाते हैं ताप विनियामक.

एक बेलनाकार ट्यूब को दूसरे में रखकर सबसे सरल प्रकार का हीट एक्सचेंजर बनाया जा सकता है। यदि ठंडी हवा नीचे से बाहरी ट्यूब से गुजरती है, और गर्म हवा भीतरी ट्यूब के माध्यम से गुजरती है, तो बाद वाली ठंडी हो जाएगी, बाहरी ट्यूब से गुजरने वाली ठंडी हवा को अपनी गर्मी छोड़ देगी। ऐसे हीट एक्सचेंजर में, ठंडी हवा के कम तापमान पर भी, ऊपर से प्रवेश करने वाली गैस की अच्छी शीतलन प्राप्त करना असंभव है।

हीट एक्सचेंजर्स के अधिक जटिल डिजाइन हैं जिनमें आंतरिक ट्यूब एक सर्पिल के रूप में बनाई जाती है या बड़ी संख्या में छोटे व्यास ट्यूबों द्वारा प्रतिस्थापित की जाती है। इससे नलियों के पास से गुजरने वाली ठंडी हवा के संपर्क का क्षेत्र बढ़ जाता है।

हीट एक्सचेंजर्स मुख्य रूप से लाल तांबे से बने होते हैं। इसमें अच्छी तापीय चालकता है।

बाहर, हीट एक्सचेंजर्स गर्मी-इन्सुलेट सामग्री से ढके होते हैं, जो उन्हें बाहरी गर्मी से बचाता है। एक अच्छा हीट एक्सचेंजर हवा को बहुत कम तापमान तक ठंडा कर सकता है, लेकिन इसके लिए और भी ठंडी हवा की आवश्यकता होती है।

इसे कहाँ से प्राप्त करें?

यदि आप गैस को जल्दी से दबाते हैं, तो यह गर्म हो जाएगी; अगर इसे जल्दी से बढ़ाया जाता है, तो यह ठंडा हो जाएगा।

एक छोटी ट्यूब के बीच में डाले गए झरझरा प्लग के माध्यम से संपीड़ित हवा पास करें। प्लंजर पर क्लिक करें। ट्यूब के बाईं ओर, जहां हवा संकुचित होती है, गर्म हो जाती है। उसी समय, ट्यूब का दाहिना हिस्सा काफी ठंडा हो जाएगा, जहां संपीड़ित हवा प्रवेश करती है, प्लग के माध्यम से बाहर निकलने पर फैलती है।

भौतिक विज्ञानी किसी गैस को उसके संपीड़न के दौरान गर्म करने की व्याख्या इस तथ्य से करते हैं कि जब संपीड़ित गैस का आयतन कम हो जाता है, तो अणु एक दूसरे के इतने करीब आ जाते हैं कि उनके बीच आकर्षक बल कार्य करने लगते हैं, गैस के अणु एक साथ करीब आ जाते हैं - काम हो जाता है, जो, जैसा कि था, अतिरिक्त संपीड़न की ओर जाता है। गर्मी निकलती है और गैस का तापमान बढ़ जाता है।

संपीड़ित गैस के तेजी से विस्तार के साथ, इसकी मात्रा बढ़ जाती है। गैस के अणु एक दूसरे से दूर जाने की प्रवृत्ति रखते हैं, लेकिन आकर्षण बल इसे रोकते हैं। आकर्षण की शक्तियों को दूर करने के लिए, काम खर्च किया जाता है, गर्मी का कुछ हिस्सा खर्च किया जाता है, और गैस को ठंडा किया जाता है।

विस्तार के दौरान गैस के तापमान में कमी की मात्रा प्रारंभिक और अंतिम दबाव पर निर्भर करती है। व्यवहार में, यह आमतौर पर स्वीकार किया जाता है कि जब दबाव 1 वायुमंडल से कम हो जाता है, तो गैस का तापमान कम हो जाता है।

यदि, एक कंप्रेसर नामक एक विशेष मशीन में, हवा की एक निश्चित मात्रा को 200 वायुमंडल में संपीड़ित किया जाता है, तो इसे एक विशेष वाल्व - एक विस्तार वाल्व - के माध्यम से पारित किया जाता है और इसकी मूल मात्रा में तेजी से विस्तार करने की अनुमति दी जाती है, इसका तापमान लगभग गिर जाएगा 50 डिग्री। यदि विस्तार या थ्रॉटल वाल्व से गुजरने से पहले संपीड़ित हवा का तापमान 10 ° था, तो इसके विस्तार के बाद यह -40 ° हो जाएगा। इसके विस्तार से पहले संपीड़ित हवा का तापमान जितना कम होगा, थ्रॉटलिंग के बाद उतना ही कम होगा, यानी थ्रॉटलिंग वाल्व के एक संकीर्ण स्लॉट से गुजरने के बाद। संपीड़ित हवा के तापमान को धीरे-धीरे कम करके, उस तापमान तक पहुंचना संभव है जिस पर यह द्रवीभूत होना शुरू होता है।

लेकिन तरल हवा प्राप्त करने के लिए आगे बढ़ने से पहले, इसे शुद्ध किया जाना चाहिए।

हवा में आमतौर पर बहुत अधिक धूल होती है - रेत और कोयले के छोटे ठोस कण। औसतन, एक घन मीटर हवा में 0.01 ग्राम तक अशुद्धियाँ होती हैं। यांत्रिक अशुद्धियाँ, कंप्रेसर के रगड़ भागों के बीच हो रही हैं, खरोंच बनाती हैं और मशीन के समय से पहले खराब हो जाती हैं। इसलिए, हवा धूल से मुक्त होनी चाहिए।

हवा को साफ करने के लिए, विशेष तेल फिल्टर का उपयोग किया जाता है, जो कंप्रेसर के सक्शन पाइप पर स्थापित होते हैं।

ठंडी नम हवा पर धुंध बनना।

यांत्रिक अशुद्धियों के अलावा, हवा में नमी, कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य गैसीय अशुद्धियाँ होती हैं।

हवा में नमी की मात्रा उसके तापमान पर निर्भर करती है।

-30 ° के तापमान पर 1 घन मीटर हवा में नमी की सबसे बड़ी मात्रा लगभग 0.1 ग्राम और 30 ° - लगभग 30 ग्राम के तापमान पर होती है।

जब हवा को थोड़ा ठंडा किया जाता है, तो जल वाष्प संघनित हो जाता है और कोहरे में बदल जाता है।

जार में थोड़ा पानी डालें और इसे उस स्टॉपर से बंद कर दें जिसमें ट्यूब डाली गई है। ट्यूब पर एक रबर का बल्ब रखें और इसे निचोड़ें ताकि नाशपाती की सारी हवा कैन में चली जाए। बैंक पर दबाव रहेगा। यदि, कुछ जोखिम के बाद, आप नाशपाती को जल्दी से ढीला कर देते हैं, तो कैन में हवा फैल जाएगी और ठंडी हो जाएगी - कैन में कोहरा दिखाई देगा। इसका मतलब यह है कि हवा के साथ कैन में मौजूद जल वाष्प संघनित हो गया। पानी की छोटी-छोटी बूंदों को पूरे आयतन में समान रूप से वितरित किया जाता है।

कम तापमान पर, नमी जम जाती है और ठंढ बन जाती है, जो उपकरण की दीवारों पर बर्फ के रूप में जम सकती है।

यदि नमी युक्त हवा को हीट एक्सचेंजर या एक्सपेंशन वाल्व में डाला जाता है, तो पहले उनकी दीवारों पर बर्फ की एक पतली और फिर मोटी परत बन जाती है। बर्फ को ट्यूबों को बंद करने से रोकने के लिए, हवा को ठंडा करने से पहले सूखना चाहिए।

नमी को अवशोषित करने वाले झरझरा पदार्थों के माध्यम से हवा को सुखाया जा सकता है। ये पदार्थ सिलिका जेल हैं और विशेष रूप से इलाज - सक्रिय - एल्यूमिना। जब इन पदार्थों ने इतनी नमी को अवशोषित कर लिया है कि वे अब हवा को शुष्क नहीं करते हैं, तो उन्हें प्रज्वलित किया जाता है और सुखाने के लिए फिर से उपयोग किया जाता है।

हवा से नमी को कास्टिक सोडा या कैलक्लाइंड कैल्शियम क्लोराइड से भी अवशोषित किया जा सकता है। इन पदार्थों को विशेष सिलेंडरों में लोड किया जाता है जिसके माध्यम से हवा गुजरती है। इनसे गुजरने के बाद हवा पूरी तरह से शुष्क हो जाती है।

ऑक्सीजन उत्पन्न करने वाले बड़े प्रतिष्ठानों में, नमी विशेष जाल - फ्रीजर में जमी होती है, जहां तापमान -40-50 ° पर बनाए रखा जाता है। जब एक जाल में बहुत सारी बर्फ जमा हो जाती है, तो हवा दूसरे जाल में चली जाती है, और पहले को गर्म किया जाता है। बर्फ पिघलती है, और एक विशेष नल के माध्यम से उसमें से पानी निकाला जाता है।

धूल की हवा को साफ करने और इसे सुखाने के बाद भी द्रवीकरण शुरू करना असंभव है।

हवा में कार्बन डाइऑक्साइड है। लगभग -80 ° के तापमान पर, यह गैस बर्फ के समान द्रव्यमान में बदल जाती है, जो आगे ठंडा होने पर बर्फ के समान एक ठोस बनाती है।

यदि आप इस तरह के बर्फ के एक टुकड़े को श्वेत पत्र की एक खाली शीट पर रखते हैं, तो बर्फ का आयतन धीरे-धीरे कम होना शुरू हो जाएगा, और कोई निशान नहीं रह जाएगा। तो यह अंत में गायब हो गया, और कागज अभी भी वही साफ और सूखा बना हुआ है। सूखी बर्फ ठोस कार्बन डाइऑक्साइड है। यह खाद्य उद्योग में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

तरल हवा प्राप्त करने के लिए, कार्बन डाइऑक्साइड से गैसीय हवा को साफ किए बिना कोई नहीं कर सकता। अन्यथा, थोड़ी देर बाद, प्रशीतन इकाई में बड़ी मात्रा में सूखी बर्फ जमा हो जाएगी, जो इसे नुकसान पहुंचा सकती है।

कार्बन डाइऑक्साइड से हवा को कैसे शुद्ध करें?

क्षार के घोल को एक स्तंभ पर रखा जाता है जिससे हवा गुजरती है। हवा में कार्बन डाइऑक्साइड कास्टिक सोडा के साथ मिलकर नमक बनाती है। स्तंभ से निकलने वाली हवा में व्यावहारिक रूप से कोई कार्बन डाइऑक्साइड नहीं होता है।

सभी अशुद्धियों से गैसीय हवा को साफ करने के बाद, जो इसके द्रवीकरण में हस्तक्षेप कर सकती है, आप तरल हवा प्राप्त करना शुरू कर सकते हैं।

ऐसा करने के लिए, थ्रॉटलिंग के साथ प्रशीतन चक्र के अनुसार एक कंप्रेसर, एक साधारण रेफ्रिजरेटर, एक हीट एक्सचेंजर और एक विस्तार वाल्व को आपस में जोड़ना आवश्यक है।

पूर्व-शुद्ध हवा को कंप्रेसर में भेजा जाता है और 200 वायुमंडल में संपीड़ित किया जाता है; चूंकि हवा गर्म हो जाती है, इसे ठंडे पानी के साथ एक साधारण रेफ्रिजरेटर से गुजार कर ठंडा किया जाना चाहिए। रेफ्रिजरेटर में भीतरी ट्यूब से गुजरने वाली संपीड़ित गैस पानी को अपनी गर्मी छोड़ देगी, जो ट्यूब को बाहर से धोती है। कंप्रेसर की तुलना में रेफ्रिजरेटर से गैस ठंडी निकलेगी: इसका तापमान लगभग 10 ° होगा।

रेफ्रिजरेटर से संपीड़ित हवा को हीट एक्सचेंजर को निर्देशित किया जाता है। लेकिन चूंकि हीट एक्सचेंजर अभी भी किसी भी चीज से ठंडा नहीं हुआ है, इसलिए गैस तापमान को बदले बिना उसमें से गुजरेगी और एक बार थ्रॉटल वाल्व में जाने के बाद उसमें फैल जाएगी। विस्तार करते समय, गैस शांत हो जाएगी और द्रवक में, द्रव से - ताप विनिमायक में वापस चली जाएगी। इस क्षण से हीट एक्सचेंजर का काम शुरू होता है।

लिक्विफायर से आने वाली हवा कंप्रेसर से आने वाली संपीड़ित हवा को ठंडा कर देगी। विस्तार वाल्व से गुजरने के बाद संपीड़ित हवा का तापमान और भी कम हो जाएगा और हीट एक्सचेंजर के माध्यम से वायुमंडल में छोड़कर आने वाली संपीड़ित हवा के ताजा हिस्से को और ठंडा कर देगा।

तो, हर मिनट विस्तार वाल्व में प्रवेश करने वाली हवा का तापमान स्वचालित रूप से अधिक से अधिक कम हो जाता है। अंत में, एक क्षण आता है जब हवा इतनी ठंडी हो जाती है कि उसका एक हिस्सा द्रवीभूत हो जाता है।

तरल हवा को लिक्विफायर में एकत्र किया जाता है, जहां से इसे एक नल के माध्यम से निकाला जाता है।

हवा का गैर-तरलीकृत हिस्सा लगभग -190 ° के तापमान के साथ हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करता है, और इसे कमरे के तापमान के करीब तापमान के साथ छोड़ देता है। रेफ्रिजरेशन यूनिट से गुजरने वाली हवा का एक छोटा सा हिस्सा लगातार द्रवीभूत होता रहता है।

वर्णित चक्र में, पारित हवा का केवल 5 प्रतिशत तरल अवस्था में बदल जाता है, इसका अधिकांश भाग द्रवित नहीं होता है और वापस वायुमंडल में चला जाता है।

यह इस तथ्य के कारण है कि थ्रॉटलिंग चक्र में कम ठंडा प्रदर्शन होता है, अर्थात, उच्च दबाव में गैस संपीड़न के लिए ऊर्जा की खपत बड़ी होती है, और थ्रॉटलिंग गैस के विस्तार के दौरान तापमान में गिरावट कम होती है। प्रशीतन चक्र डिजाइन में सरल है, लेकिन कम लागत वाला है।

तरल हवा प्राप्त करने के लिए वैज्ञानिक लगातार अधिक किफायती तरीकों की तलाश करने लगे। यह पाया गया कि यदि संपीड़ित हवा को पिस्टन इंजन के सिलेंडर में या रोटर ब्लेड पर - एक एयर टर्बाइन के घूमने वाले हिस्से पर - और विस्तार के दौरान बाहरी कार्य करने के लिए मजबूर किया जाता है, तो हवा में विस्तार होने की तुलना में बहुत अधिक ठंडा होगा एक गला घोंटना वाल्व, जहां केवल आंतरिक कार्य किया जाता है, जो अणुओं के पारस्परिक आकर्षण की ताकतों को दूर करने के लिए जाता है।

वे मशीनें जिनमें संपीडित गैस बाहरी कार्य प्राप्त करने के लिए फैलती है, विस्तारक कहलाती है।

विस्तारक में गैस का शीतलन जितना अधिक होता है, वह अपने विस्तार के दौरान उतना ही अधिक कार्य करता है। विस्तारक में गैस को ठंडा करने के लिए किसी उच्च दाब की आवश्यकता नहीं होती है।

50-60 वायुमंडल का दबाव पर्याप्त है। अपने सबसे बड़े विस्तार पर गैस का तापमान -120- 125 ° तक गिर जाएगा। इस प्रकार, जब विस्तारक में गैस का दबाव 1 वायुमंडल से कम हो जाता है, तो तापमान थ्रॉटलिंग की तुलना में लगभग 2 ° - 8 गुना अधिक कम हो जाता है।

एक विस्तारक के साथ प्रशीतन चक्र की क्षमता थ्रॉटल चक्र की क्षमता से 2-3 गुना अधिक है। ऐसी प्रणाली से गुजरने वाली सभी हवा में से 5 नहीं, बल्कि 10-15 प्रतिशत द्रवित होती है। एक विस्तारक के साथ एक मध्यम दबाव प्रशीतन चक्र में गैस संपीड़न के लिए ऊर्जा की खपत एक चोक के साथ एक प्रशीतन इकाई की तुलना में लगभग 3 गुना कम है।

एक विस्तारक के साथ एक स्थापना में, हवा, 40-50 वायुमंडल में संपीड़ित होती है, पहले रेफ्रिजरेटर में प्रवेश करती है, जहां इसे नल के पानी से ठंडा किया जाता है। रेफ्रिजरेटर से, सारी हवा पहले हीट एक्सचेंजर में प्रवेश करती है, जहां इसे और ठंडा किया जाता है।

पहला हीट एक्सचेंजर छोड़ते समय, संपीड़ित हवा को दो दिशाओं में उड़ाया जाता है। अधिकांश गैस को एक विस्तारक की ओर मोड़ दिया जाता है जहां यह 1 वायुमंडल तक फैल जाती है और अत्यधिक ठंडा हो जाती है।

विस्तारक में ठंडी हवा को हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से वायुमंडल में निर्देशित किया जाता है। रास्ते में यह कंप्रेसर से आने वाली विपरीत हवा से गर्मी निकालता है।

शेष संपीड़ित हवा को दूसरे हीट एक्सचेंजर में ठंडा किया जाता है और विस्तार वाल्व को खिलाया जाता है। विस्तार करते समय, हवा और भी अधिक ठंडी हो जाती है और द्रवीकरण तापमान तक पहुँचकर आंशिक रूप से द्रवीभूत हो जाती है। द्रव्य में द्रव वायु एकत्रित होती है। हवा के गैर-तरलीकृत, ठंडे हिस्से को हीट एक्सचेंजर्स के माध्यम से वायुमंडल में निर्देशित किया जाता है। जैसे ही यह जमा होता है, तरल हवा निकल जाती है।

अपेक्षाकृत हाल ही में, यूएसएसआर एकेडमी ऑफ साइंसेज के संस्थानों में से एक में, कम दबाव वाले प्रतिष्ठानों में तरल हवा के उत्पादन के लिए एक विधि विकसित की गई थी।

यदि आपको कोई त्रुटि मिलती है, तो कृपया टेक्स्ट का एक भाग चुनें और दबाएं Ctrl + Enter.

के साथ संपर्क में

सहपाठियों

पानी और तरल पदार्थ

गर्म होने पर, ठोस पदार्थों के विपरीत, तरल निकायों का एक महत्वपूर्ण विस्तार होता है। एसीटोन में काफी बड़ा थर्मल विस्तार होता है। और पानी और पारा के लिए सबसे छोटा तापमान विस्तार विशेषता है।

हर कोई जानता है कि हर ठंडा शरीर सिकुड़ जाएगा। पानी को एक अपवाद (पानी की विसंगति) माना जाता है। + 4 ° तक ठंडा पानी मात्रा में कमी की ओर जाता है, हालाँकि, + 4 ° से 0 ° तक ठंडा होने पर, मात्रा फिर से बढ़ जाएगी।

इसलिए, +4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर पानी का घनत्व सबसे अधिक होगा। यह बताता है कि बर्फ पानी में क्यों तैरती है और जमे हुए पानी का पाइप फट जाता है।

गैसीय पिंड

किसी भी आयतन में हवा को गर्म करने से उसका विस्तार होगा।

गर्म हवा के संबंध में गर्म हवा का घनत्व कम हो जाता है, इसलिए गर्म हवा ऊपर की ओर उठती है।

गर्म होने पर, एक गैस तरल की तुलना में काफी अधिक फैलती है। बंद बर्तन में रखी गैस गर्म करने पर फैलती नहीं है। बढ़ा हुआ गैस का दबाव पोत को तोड़ सकता है।

अधिक दिलचस्प लेख: