వాయువుల్లో వ్యాపనరేటు అధికంగా ఉండటానికి కారణం? (TS TET and TSLPRB)

ఉష్ణం

• పదార్థంలోని కణాలు
• 1) రేఖీయ గతిశక్తి 2) భ్రమణ గతిశక్తి
  3) కంపన శక్తి 4) స్థితిజ శక్తి కలిగి ఉంటాయి.
• వీటన్నింటి మొత్తాన్ని అంతర్గత శక్తి అంటారు.
• ఫ్రిజ్‌ నుంచి బయటకు తీసి ఉంచిన వివిధ రకాల పండ్లతో పొల్చినట్లయితే పుచ్చకాయ ఎక్కువ సమయం చల్లదనం నిలిపి ఉంచుతుంది.
• పుచ్చకాయలో అధికంగా నీరు ఉంటుంది. నీటి విశిష్టోష్ణం విలువ ఎక్కువ.
• సమోసా చేతితో తాకినప్పుడు వేడిగా అనిపించకపోయినా దాన్ని తింటే లోపలి పదార్థాలు వేడిగా ఉన్నాయని తెలుస్తుంది. దీనికి కారణం సమోసా లోపల ఉన్న పదార్థాల విశిష్టోష్ణం ఎక్కువ.
• మిశ్రమాల పద్ధతి సూత్రం
  వేడి వస్తువులు కోల్పోయిన ఉష్ణం = చల్లని వస్తువులు గ్రహించిన ఉష్ణం

T= M1T1+M2T2
—————-
M1+M2

20 డిగ్రీల C ఉష్ణోగ్రత గల 50 గ్రాముల నీటిని, 40 డిగ్రీల C ఉష్ణోగ్రత గల 50 గ్రాముల నీటికి కలిపితే మిశ్రమ ఫలిత ఉష్ణోగ్రత ఎంత ఉంటుంది.

T= M1T1+M2T2 = 50×20+50×40
—————-           —————–
M1+M2 50+50

= 1000+2000 = 3000
————–         ——–
100                         100

T= 30o C

బాష్పీభవనం

• ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవపదార్థం, వాయు పదార్థంగా మారుతుందో ఆ ఉష్ణోగ్రతను భాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత అంటారు.
• నీరు మరిగే స్థానం 100oC
• ఇది శీతలీకరణ ప్రక్రియ
• చెమట పట్టినప్పుడు ఫ్యాన్‌ ఆన్‌ చేస్తే చల్లగా అనిపిస్తుంది. కారణం బాష్పీభవనం.
• ఫ్యాన్‌ గాలికి ఉంచినపుడు స్పిరిట్‌ తొందరగా ఆవిరి అవడం.

సాంద్రీకరణం

• వాయువు ద్రవంగా స్థితి మార్పు చెందడాన్ని సాంద్రీకరణం అంటారు.
• ఇది ఒక ఉష్ణీకరణ ప్రక్రియ
• వేసవి రోజుల్లో షవర్‌ కింద స్నానం చేసిన తర్వాత శరీరం వెచ్చగా అనిపిస్తుంది. కారణం సాంద్రీకరణం.
• చల్లని నీటితో నింపిన గాజుగ్లాసు గోడలపై నీటి అణువులు ఏర్పడతాయి కారణం సాంద్రీకరణం.
• ఉత్పతనం: ఘన పదార్థం నేరుగా వాయుస్థితిలోకి మారడం.
• ఉదా: కర్పూరం కరగడం, NH4Cl స్పటికాలు ఆవిరి అవడం, నాఫ్తలిన్‌ గుళికలు మొదలైనవి.

ఆర్థ్రత

• గాలిలోని నీటి ఆవిరి పరిమాణాన్ని ఆర్థ్రత అంటారు.
• వివిధ ఉపరితలాలపై సాంద్రీకరణం చెందిన నీటి బిందువులను తుషారం అంటారు.
• పొగవలె గాలిలో తేలియాడే నీటి బిందువు లను పొగమంచు అంటారు.
• మరగడం: ఏదైనా పీడనం, స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవస్థితిలోని పదార్థం వాయుస్థితిలోకి మారడాన్ని మరగడం అంటారు. ఆ ఉష్ణోగ్రతను ద్రవం మరుగే స్థానం (Boiling Point) అంటారు.
• బాష్పీభవనం ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద నైనా జరుగుతుంది. కానీ మరగడం అనేది ఒక స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద మాత్రమే జరుగుతుంది.
• నీరు ద్రవస్థితి నుంచి వాయుస్థితికి మార డానికి ఉపయోగించే ఉష్ణాన్ని బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం అంటారు.
• L =Q/m

గుప్తోష్ణం

• C.G.S ప్రమాణం-Cal /Grm
• SI ప్రమాణం – Joul /Kg
• సాధారణ పీడనం వద్ద నీటి బాష్పీభవన గుప్తోష్ణం విలువ 540 Cal/Grm

ద్రవీభవనం

• స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘనపదార్థం, ద్రవంగా మారే ప్రక్రియను ద్రవీభవనం అంటారు. దీన్నే విలీనం అంటారు.
• ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఘన స్థితిలోని పదార్థం, ద్రవస్థితిలోకి మారుతుందో ఆ ఉష్ణోగ్రతను ద్రవీభవన స్థానం అంటారు. కణాల మధ్య ఆకర్షణ బలంపై ఆధారపడుతుంది.
• స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1 గ్రాము ఘన పదార్థం పూర్తిగా ద్రవంగా మారడానికి కావలసిన ఉష్ణాన్ని ‘ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం’ అంటారు.
• L=Q/m
• మంచు ద్రవీభవన గుప్తోష్ణం విలువ 80 Cal/gm

ఘనీభవనం

• ద్రవస్థితిలో ఉన్న ఒక పదార్థం కొంత శక్తిని కోల్పోవడం ద్వారా ఘన స్థితిలోకి మారే ప్రక్రియను ఘనీభవనం అంటారు.
• సాధారణ వాతావరణ పీడనం(1atm, 0oC వద్ద నీరు ఘనీభవనం చెందుతుంది.
• నీరు ఘనీభవించినపుడు వ్యాకోచిస్తుంది. (ఘనపరిమాణం పెరుగుతుంది)
• నీటి సాంద్రత కన్నా మంచు సాంద్రత తక్కువ కాబట్టి నీటిపై మంచు తేలుతుంది.

ఇగురుట

• వేడి చేయకుండానే ఒక ద్రవపదార్థం ఆవిరై పరిసర ప్రాంతపు ఉష్ణోగ్రతను తగ్గించే ప్రక్రియను ఇగురుట అంటారు.
• ఉదా: అరచేతిలో పెట్రోలు, ఈథర్‌ను ఉంచి నపుడు చేయి చల్లగా కావడం
• మరిగే స్థానం కన్నా దిగువన ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్దనైనా బాష్పంగా మారే దృగ్విషయం.
• పీడనం పెంచినట్లయితే నీటి మరిగే స్థానం పెరుగుతుంది అనే సూత్రంపై ప్రెషర్‌ కుక్కర్‌ పనిచేస్తుంది.
• పీడనం పెంచితే మంచు ద్రవీభవన స్థానం తగ్గుతుంది. ఈ సూత్రంపై స్కేటింగ్‌ చేస్తారు.పదార్థాలు- వ్యాకోచం
• ఘన పదార్థాల వ్యాకోచం
• ప్రతి ఘన పదార్థంలోని ద్రవ్యరాశి అనేది పొడవు వెడల్పు ఎత్తులతో విభజించి ఉంటుంది.
• పొడవు వెంబడి వ్యాకోచిస్తే దైర్ఘ్య వ్యాకోచం అని, పొడవు, వెడల్పు రెండింటి వెంబడి వ్యాకోచిస్తే వైశాల్య వ్యాకోచం అని మూడు అంశాలతో వ్యాకోచం జరిగితే ఘన పరిమాణ వ్యాకోచం అని పిలుస్తారు.

అనువర్తనాలు

• రైలు పట్టాల మధ్య తగినంత ఖాళీ వదిలి వేయడం
• విద్యుత్‌ టెలిఫోన్‌ స్తంభాల మధ్య గల తీగలను కొంచెం వదులుగా చేయడం
• విద్యుత్‌ బల్బును సీల్‌ చేయడానికి ప్లాటినం ఉపయోగిస్తారు.
• గాజు ఫలకపై వేడి నీటిని లేదా ద్రవాన్ని చల్లినపుడు గాజు పొరల మధ్య అసమాన వ్యాకోచం వల్ల పగిలిపోతుంది.
• ఇన్వార్స్‌ స్టీలు సంకోచ వ్యాకోచాలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి. కాబట్టి దీన్ని శృతిదండం, మీటరు స్కేలు, నియంత్రిక యంత్రం అంటారు. దీన్ని ఆటోమెటిక్‌ ఇస్త్రీపెట్టే, ఓవెన్‌లో ఉష్ణోగ్రత క్రమబద్దీక రణకు ఉపయోగిస్తారు.

ద్రవపదార్థాల వ్యాకోచం

• ద్రవాలను వేడి చేసినపుడు వాటి ఘనపరిమాణంలో వ్యాకోచిస్తాయి.
• నిజవ్యాకోచం = పాత్ర వ్యాకోచం + దృశ్యవ్యాకోచం
• 4 డిగ్రీల C వద్ద నీటిని వేడిచేసినా, చల్లబరిచినా అది వ్యాకోచిస్తుంది. దీన్ని ‘నీటి అసంగత వ్యాకోచం’ అంటారు.
• 4 డిగ్రీల C వద్ద నీటికి అధిక సాంద్రత ఉంటుంది
• నీటి అసంగత వ్యాకోచాన్ని డయా మీటర్‌ అనే పరికరంతో కొలుస్తారు.

అనువర్తనాలు

• అతిశీతల ప్రాంతంలో జలచరాలు బతకడానికి గల కారణం
• చలికాలంలో వాహనాల రేడియేటర్లు పగిలిపోవడానికి
• చలికాలంలో నల్లరేగడి నేలలు బీటలు వారడానికి
• ప్రకృతిలో శిలా శైథిల్యం జరగడానికి నీటి అసంగత వ్యాకోచం కారణం

వాయువుల వ్యాకోచం

• వాయువుల్లో అణువుల మధ్య దూరం అధికంగా ఉండటం వల్ల వ్యాకోచం అధికంగా ఉంటుంది. (ఘన, ద్రవ, పదార్థాలతో పోల్చితే)
• ఉదా: వేసవికాలంలో వాహనాల టైర్లలో గాలి వ్యాకోచించడం వల్ల అవి పగిలిపోతాయి.
• రెండు అరచేతులను రుద్దినపుడు వేడెక్కడం, సుత్తితో పదేపదే కొట్టడం వల్ల ఇనుము వేడెక్కడం,
• కుంకుడు గింజను తీసుకొని రాతిమీద అరగదీసినపుడు వేడెక్కుతుంది.
• పై సందర్భాల్లో యాంత్రిక శక్తి ఉష్ణశక్తిగా మారుతుంది.
• నీటిని వేడి చేయడానికి ఎలక్ట్రిక్‌ హీటర్‌ను ఉపయోగిస్తే విద్యుత్‌శక్తి ఉష్ణశక్తిగా మారుతుంది.
• గ్యాస్‌స్టౌవ్‌ వాడినట్లయితే రసాయనశక్తి ఉష్ణశక్తిగానూ, సోలార్‌ హీటర్‌ వినియోగిస్తే సౌరశక్తి ఉష్ణశక్తిగా మారుతుంది.
• స్టీం ఇంజిన్‌లో ఉష్ణశక్తి యాంత్రిక శక్తిగా మారుతుంది. ఇది ఆవిరి యంత్రం కదల డానికి ఉపయోగపడుతుంది.
• థర్మామీటర్లలో సంకోచ వ్యాకోచం జరిపే ద్రవపదార్థాలుగా పాదరసం, ఆల్కహాల్‌ను ఉపయోగిస్తారు.
• క్రీ.శ. 1593లో మొదటి థర్మామీటరును గెలీలియో కనుగొన్నాడు. దీనిలో పదార్థంగా గాలిని ఉపయోగించాడు.
• పసిపిల్లలు, చిన్న పిల్లల శరీర ఉష్ణోగ్రతలను తెలుసుకోవడానికి థర్మిస్టర్‌/థర్మామీటరును ఉపయోగిస్తారు.
• డిజిటల్‌ థర్మామీటర్‌ ఒక ఎలక్ట్రాన్‌ సాధనం
• కొంత ద్రవ్యరాశి కలిగిఉండి స్థలాన్ని ఆక్రమించే దేన్నైనా పదార్థం అని చెప్పవచ్చు.
• పదార్ధం మూడు స్థితుల్లో లభిస్తుంది.
• 1) ఘన స్థితి 2) ద్రవస్థితి 3) వాయుస్థితి
• ఘన పదార్థాలు నిర్దిష్టమైన ఆకారాన్ని, ఘన పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
• ద్రవపదార్థాల ఆకారాలు వాటిని కలిగి ఉన్న పాత్రల ఆకారాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి.
• ద్రవాలను ఒక పాత్ర నుంచి మరొక పాత్రలోకి సులభంగా మార్చవచ్చు. కనుక వీటిని ప్రవాహాలు అని అంటారు.
• ద్రవాలు నిర్దిష్ట ఆకారం లేనప్పటికీ నిర్దిష్ట ఘన పరిమాణాన్ని కలిగి ఉంటాయి.
• పదార్థంలోని కణాల మధ్య కొంత ఖాళీ స్థలం ఉంటుంది.
• ద్రవ, వాయు పదార్థాల్లోని కణాలు నిరంతరం చలనంలో ఉంటాయి.
• వాయుపదార్థాలు, నిర్దిష్ట ఆకారాన్ని, ఘన పరిమాణాన్ని కలిగి ఉండవు.
• ఘన, ద్రవ పదార్థాలతో పోలిస్తే వాయువులు అధిక సంపీడ్యతను కలిగి ఉంటాయి.
• ఇళ్ళలో వంట అవసరాలకు ఉపయోగించే ఎల్‌పీజీ (లిక్విడ్‌ పెట్రోలియం గ్యాస్‌), మోటారు వాహనాల్లో ఉపయోగించే సీఎన్‌జీ (కంప్రెస్స్‌డ్‌ నేచురల్‌ గ్యాస్‌)లను అధిక పరిమాణంలో ఉన్న వాయువును సంపీడ్యం చెందించి తక్కువ పరిమాణం గల సిలిండర్లలో నింపుతారు.

వ్యాపనం

• అగరబత్తిని వెలిగించగానే దానిలోని సుగంధ ద్రవ్యం ఆవిరిగా మారి అగరబత్తి పొగతో పాటు గాలిలో కలిసి గది అన్ని వైపులా వ్యాపిస్తుంది. దీనినే వ్యాపనం అంటారు.
• వాయువుల వ్యాపన రేటు, ద్రవాలు, ఘన పదార్థాల కంటే అధికంగా ఉంటుంది. భూమిపై ప్రాణులు, మొక్కలు, జంతువుల మనుగడకు కారణం ఆక్సిజన్‌, కార్బన్‌ డైఆక్సైడ్‌ వంటి వాయువులు నీటిలో వ్యాపనం చెందడం.
• శ్వాసక్రియలో ఆక్సిజన్‌ ఊపిరితిత్తుల నుంచి రక్తంలోకి వ్యాపనం చెందుతుంది.
• అలాగే CO2 రక్తం నుంచి ఊపిరితిత్తులకు వ్యాపనం చెందుతుంది.
• పదార్థపు కణాలు నిరంతరం కదులుతు న్నప్పుడు మాత్రమే వ్యాపనం సాధ్యమవు తుంది.
• వాయువుల్లో వ్యాపనరేటు అధికంగా ఉండటానికి కారణం:
• వాయువుల్లో కణాల చలనవేగం అధికంగా ఉండటం.
• కణాల మధ్య ఖాళీ స్థలం అధికంగా ఉండటం

వ్యాపనరేటు

• వాయువులు > ద్రవపదార్థాలు > ఘన పదార్థాలుగా ఉంటుంది.
• ఉష్ణోగ్రతను పెంచినట్లయితే వ్యాపనరేటు పెరుగుతుంది.
• ఘనస్థితిలోని CO2ను పొడిమంచు అని అంటారు.