एक व्यापक स्कूल में, प्रत्येक सातवीं कक्षा के छात्र को भौतिकी में विभिन्न घटनाओं से परिचित होना आवश्यक है जिनका सामना रोजमर्रा की जिंदगी और औद्योगिक परिस्थितियों दोनों में किया जा सकता है।

यह लेख प्रसार के बारे में है. प्रारंभ में, यह शब्द डरावना, कुछ असामान्य लग सकता है। वास्तव में, यह सबसे अधिक बार सामने आने वाली घटनाओं में से एक है, या यूं कहें कि यह कहना और भी सटीक है कि यह लगातार और हर जगह घटित होती है। आइए देखें कि भौतिकी में प्रसार क्या है, और साथ ही हम कई उदाहरण देंगे जो यह स्पष्ट कर देंगे: कुछ भी जटिल नहीं है, और स्कूल विषय में विषय काफी सरल और दिलचस्प है।

प्रसार की परिभाषा

विभिन्न स्रोतों में आप अलग-अलग शब्दांकन पा सकते हैं, लेकिन ऐसा जो अपना मूल अर्थ नहीं खोता है।

प्रसार एक ऐसी घटना है जिसमें एक पदार्थ के अणु दूसरे पदार्थ के अणुओं में प्रवेश करते हैं। किसी विद्यार्थी को यह वाक्यांश बहुत ही समझ से बाहर और जटिल लग सकता है। लेकिन वास्तव में, सब कुछ काफी आसान है. जैसा कि आप जानते हैं, अणु किसी भी पदार्थ का सबसे छोटा कण होता है (यहां तक ​​कि हवा और गैस में भी होता है)। प्रत्येक अणु संरचनात्मक बंधनों द्वारा एक दूसरे से जुड़ा होता है। संरचना जितनी सघन होगी, शरीर उतना ही सख्त होगा। इस प्रकार, एक पदार्थ के अणुओं का दूसरे के अणुओं में प्रवेश उस स्थिति में आसान होगा जब संरचना सरल हो या अणु स्वतंत्र रूप से मौजूद हों।

इसीलिए परिभाषा ऐसी लगती है। भौतिकी में प्रसार क्या है? सीधे शब्दों में कहें: एक संबंध, दो पदार्थों का एक दूसरे में प्रवेश। परिणामस्वरूप, एक संपूर्ण का निर्माण होता है।

गैस और वायु

आइए गैसों जैसे सरल आणविक यौगिकों के उदाहरणों को देखकर शुरुआत करें। सच तो यह है कि हवा को बदलना सबसे आसान है। उदाहरण के लिए, आपने कमरे में परफ्यूम छिड़का। तुरंत या कुछ सेकंड के बाद आप पहले से ही सुगंध महसूस कर सकते हैं। इस मामले में, हम पहले से ही इस सवाल का जवाब दे सकते हैं कि प्रसार क्या है।

भौतिकी में, सभी पदार्थों को तीन मुख्य अवस्थाओं में विभाजित किया गया है:

• गैसीय;
• तरल;
• ठोस।

तदनुसार, गैसीय अवस्था काफी तीव्र प्रतिक्रिया करने में सक्षम है।

आइए एक और उदाहरण दें: उत्पादों को पेंट करते समय पेंट की गंध चारों ओर फैल जाती है। कार से निकलने वाली गैसें भी पर्यावरण में फैल जाती हैं, इसलिए, दुर्भाग्य से, पर्यावरण को नुकसान होता है और बड़े और छोटे शहरों में हवा प्रदूषित होती है।

ध्यान देने योग्य बात यह है कि वायु गतिशील है, इसके अणु निरंतर गतिमान रहते हैं। इसलिए, किसी भी विदेशी गैसीय पदार्थ के साथ प्रसार लगातार होता रहता है।

पानी

आइए अब संक्षेप में विचार करें कि पानी के साथ एक बर्तन की कल्पना करने के संबंध में भौतिकी में प्रसार क्या है। इसमें थोड़ा सा पोटैशियम परमैंगनेट या डाई मिलाएं। इस प्रक्रिया को तब तक देखा जा सकता है जब तक कि पानी पूरी तरह से रंगीन न हो जाए। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि गर्म पानी में प्रसार बहुत तेजी से होता है। इसे एक साधारण कप चाय या कॉफ़ी से प्रदर्शित किया जा सकता है। अगर आप गर्म पानी में चीनी मिलाएंगे तो यह जल्दी घुल जाएगी। जब गर्म कॉफ़ी में क्रीम मिलाई जाती है, तो कॉफ़ी और पानी, साथ ही क्रीम, जल्दी से विलीन हो जाते हैं।

सूप, शोरबा और सॉस पकाते समय भी प्रसार देखा जाता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि भोजन का ताप उपचार (अर्थात् खाना बनाना) अक्सर ठीक से होता है क्योंकि एक पदार्थ को दूसरे के साथ मिलाना आवश्यक होता है। मान लीजिए कि चिकन शोरबा ठंडे पानी में काम नहीं करेगा, क्योंकि मांस के रस को गर्म पानी के साथ अवश्य मिलाना चाहिए।

उद्योग में ठोस उत्पाद

पदार्थ की एक ऐसी अवस्था होती है जहां यह निर्धारित करना असंभव है कि वह ठोस है या तरल। इसका तात्पर्य केवल एक चीज़ से नहीं, बल्कि समग्रता से है। उदाहरण के लिए, पैनकेक आटा, तरल मिट्टी, गाढ़ा तेल। ऐसे उत्पादों के संबंध में भौतिकी में प्रसार क्या है? अणुओं का प्रवेश भी बना रहेगा. उदाहरण के लिए, मिश्रधातु और प्लास्टिक के निर्माण में तरल अवस्था में विभिन्न सामग्रियों का उपयोग किया जाता है, जो प्राकृतिक रूप से ठोस होते हैं। लेकिन गर्म होने पर वे तरल हो जाते हैं, उनके अणु एक दूसरे में प्रवेश करने में सक्षम होते हैं, यानी प्रसार होगा। इस प्रकार, कई टिकाऊ स्टील, प्लास्टिक उत्पाद, सामग्रियां हैं।

ठोस पदार्थों में प्रसार

पहले, हमने भौतिकी में प्रसार क्या है इसकी परिभाषा देखी, अब हम जानते हैं। तार्किक रूप से, ठोस पदार्थों में कोई प्रसार नहीं हो सकता है। यह आंशिक रूप से सच है. लेकिन इस बात के प्रमाण हैं कि जब कुछ पदार्थों को लगातार एक साथ संग्रहित किया जाता है, तो वे एक हो जाते हैं।

उदाहरण के लिए, यदि आप सीसा और सोने को एक साथ एक बक्से में रखते हैं ताकि वे एक साथ कसकर दबाए जाएं, तो लगभग 5 वर्षों के बाद वे अपनी सतहों से जुड़े रहेंगे। इसलिए, इस सवाल का जवाब देते हुए कि भौतिकी में प्रसार क्या है, हम बिल्कुल सभी पदार्थों पर विचार करेंगे, लेकिन केवल एक अवस्था पर।

रासायनिक प्रक्रियाएँ

निष्कर्ष में, यह ध्यान देने योग्य है कि प्रसार की घटना का अध्ययन रसायन विज्ञान और यहां तक ​​कि जीव विज्ञान में भी किया जाता है। इसलिए, आप इस शब्द का सामना न केवल भौतिकी में कर सकते हैं। प्रयोगशालाओं में रसायनज्ञ लगातार विभिन्न प्रयोग करते रहते हैं जिनके बिना ऐसी प्रक्रिया नहीं की जा सकती। लेकिन मुख्य विषय 7वीं कक्षा में शामिल है। भौतिकी और रसायन विज्ञान में प्रसार क्या है? यह प्रकृति और रोजमर्रा की जिंदगी के साथ-साथ किसी चीज के उत्पादन में एक काफी सामान्य घटना है।

प्रसार

प्रसार का एक उदाहरण गैसों का मिश्रण है (उदाहरण के लिए, गंध का प्रसार) या तरल पदार्थ (यदि स्याही को पानी में डाला जाता है, तो तरल कुछ समय बाद एक समान रंग का हो जाएगा)। एक अन्य उदाहरण ठोस से जुड़ा है: संपर्क सीमा पर संपर्क धातुओं के परमाणु मिश्रित होते हैं। प्लाज्मा भौतिकी में कण प्रसार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

आमतौर पर, प्रसार को पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के रूप में समझा जाता है, लेकिन कभी-कभी अन्य स्थानांतरण प्रक्रियाओं को भी प्रसार कहा जाता है: तापीय चालकता, चिपचिपा घर्षण, आदि।

प्रसार की दर कई कारकों पर निर्भर करती है। इस प्रकार, धातु की छड़ के मामले में, थर्मल प्रसार बहुत तेज़ी से होता है। यदि छड़ सिंथेटिक सामग्री से बनी है, तो थर्मल प्रसार धीरे-धीरे होता है। सामान्य स्थिति में अणुओं का प्रसार और भी धीमी गति से होता है। उदाहरण के लिए, यदि एक गिलास पानी के नीचे चीनी का एक टुकड़ा रखा जाए और पानी को हिलाया न जाए, तो घोल को एकरूप होने में कई सप्ताह लगेंगे। एक ठोस पदार्थ का दूसरे ठोस पदार्थ में प्रसार और भी धीरे-धीरे होता है। उदाहरण के लिए, यदि तांबे को सोने से लेपित किया जाता है, तो तांबे में सोने का प्रसार होगा, लेकिन सामान्य परिस्थितियों (कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव) के तहत सोने की परत कई हजार वर्षों के बाद ही कई माइक्रोन की मोटाई तक पहुंच पाएगी।

प्रसार प्रक्रियाओं का मात्रात्मक विवरण जर्मन फिजियोलॉजिस्ट ए. फिक द्वारा दिया गया था ( अंग्रेज़ी) 1855 में

सामान्य विवरण

सभी प्रकार के प्रसार समान नियमों का पालन करते हैं। प्रसार की दर नमूने के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ-साथ सांद्रता, तापमान या आवेश में अंतर (इन मापदंडों के अपेक्षाकृत छोटे मूल्यों के मामले में) के समानुपाती होती है। इस प्रकार, एक सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ की तुलना में दो सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ के माध्यम से गर्मी चार गुना तेजी से फैलेगी। यदि एक सेंटीमीटर में तापमान का अंतर 5°C के बजाय 10°C हो तो यह गर्मी तेजी से फैलेगी। प्रसार की दर भी किसी विशेष सामग्री को चिह्नित करने वाले पैरामीटर के समानुपाती होती है। तापीय प्रसार के मामले में, इस पैरामीटर को तापीय चालकता कहा जाता है, विद्युत आवेशों के प्रवाह के मामले में - विद्युत चालकता। किसी निश्चित समय में फैलने वाले पदार्थ की मात्रा और फैलने वाले पदार्थ द्वारा तय की गई दूरी प्रसार समय के वर्गमूल के समानुपाती होती है।

प्रसार आणविक स्तर पर एक प्रक्रिया है और यह व्यक्तिगत अणुओं की गति की यादृच्छिक प्रकृति से निर्धारित होती है। इसलिए प्रसार की दर अणुओं की औसत गति के समानुपाती होती है। गैसों के मामले में, छोटे अणुओं की औसत गति अधिक होती है, अर्थात्, यह अणु के द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उच्च तापमान पर ठोस पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाएं अक्सर व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी) 2000 डिग्री सेल्सियस पर टंगस्टन धातु के माध्यम से फैली हुई थोरियम धातु का उपयोग करते हैं।

यदि गैसों के मिश्रण में एक अणु का द्रव्यमान दूसरे से चार गुना अधिक है, तो ऐसा अणु शुद्ध गैस में अपनी गति से दोगुनी धीमी गति से चलता है। तदनुसार, इसकी प्रसार दर भी कम है। प्रकाश और भारी अणुओं के प्रसार की दर में इस अंतर का उपयोग विभिन्न आणविक भार वाले पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है। एक उदाहरण आइसोटोप पृथक्करण है। यदि दो समस्थानिकों वाली गैस को छिद्रपूर्ण झिल्ली से गुजारा जाता है, तो हल्के समस्थानिक भारी समस्थानिकों की तुलना में झिल्ली से तेजी से गुजरते हैं। बेहतर पृथक्करण के लिए, प्रक्रिया को कई चरणों में पूरा किया जाता है। इस प्रक्रिया का व्यापक रूप से यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने के लिए उपयोग किया गया था (थोक 238 यू से 235 यू को अलग करना)। चूँकि इस पृथक्करण विधि के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्य, अधिक किफायती पृथक्करण विधियाँ विकसित की गई हैं। उदाहरण के लिए, गैस वातावरण में थर्मल प्रसार का उपयोग व्यापक रूप से विकसित किया गया है। आइसोटोप के मिश्रण वाली एक गैस को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें एक स्थानिक तापमान अंतर (ढाल) बनाए रखा जाता है। इस मामले में, भारी आइसोटोप समय के साथ ठंडे क्षेत्र में केंद्रित हो जाते हैं।

फ़िक के समीकरण

थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से, किसी भी लेवलिंग प्रक्रिया की ड्राइविंग क्षमता एन्ट्रापी में वृद्धि है। निरंतर दबाव और तापमान पर, ऐसी क्षमता की भूमिका रासायनिक क्षमता की होती है µ , जो पदार्थ प्रवाह के रखरखाव को निर्धारित करता है। पदार्थ के कणों का प्रवाह संभावित ढाल के समानुपाती होता है

अधिकांश व्यावहारिक मामलों में, रासायनिक क्षमता के बजाय एकाग्रता का उपयोग किया जाता है सी. प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन µ पर सीउच्च सांद्रता के मामले में गलत हो जाता है, क्योंकि लघुगणकीय नियम के अनुसार रासायनिक क्षमता अब एकाग्रता से संबंधित नहीं है। यदि हम ऐसे मामलों पर विचार नहीं करते हैं, तो उपरोक्त सूत्र को निम्नलिखित से बदला जा सकता है:

जो दर्शाता है कि पदार्थ का फ्लक्स घनत्व जेप्रसार गुणांक के आनुपातिक डी[()] और एकाग्रता प्रवणता। यह समीकरण फ़िक के प्रथम नियम को व्यक्त करता है। फ़िक का दूसरा नियम एकाग्रता में स्थानिक और लौकिक परिवर्तनों से संबंधित है (प्रसार समीकरण):

प्रसार गुणांक डीतापमान पर निर्भर करता है. कई मामलों में, विस्तृत तापमान सीमा पर, यह निर्भरता अरहेनियस समीकरण है।

रासायनिक संभावित प्रवणता के समानांतर लगाया गया एक अतिरिक्त क्षेत्र स्थिर अवस्था को बाधित करता है। इस मामले में, प्रसार प्रक्रियाओं का वर्णन नॉनलाइनियर फोककर-प्लैंक समीकरण द्वारा किया जाता है। प्रकृति में प्रसार प्रक्रियाओं का बहुत महत्व है:

• जानवरों और पौधों का पोषण, श्वसन;
• रक्त से मानव ऊतकों में ऑक्सीजन का प्रवेश।

फिक समीकरण का ज्यामितीय विवरण

दूसरे फ़िक समीकरण में, बाईं ओर समय के साथ एकाग्रता में परिवर्तन की दर है, और समीकरण के दाईं ओर दूसरा आंशिक व्युत्पन्न है, जो एकाग्रता के स्थानिक वितरण को व्यक्त करता है, विशेष रूप से, तापमान की उत्तलता वितरण फ़ंक्शन को x-अक्ष पर प्रक्षेपित किया गया।

यह सभी देखें

• सतही प्रसार परमाणुओं (अणुओं) की पहली सतह परत के भीतर या इस परत के शीर्ष पर एक संघनित पिंड की सतह पर होने वाले कणों की गति से जुड़ी एक प्रक्रिया है।

टिप्पणियाँ

साहित्य

• बोक्शेटिन बी. एस.परमाणु क्रिस्टल के चारों ओर घूमते हैं। - एम.: नौका, 1984. - 208 पी। - (लाइब्रेरी "क्वांटम"। अंक 28)। - 150,000 प्रतियां।

लिंक

• प्रसार (वीडियो पाठ, 7वीं कक्षा का कार्यक्रम)
• एकल क्रिस्टल की सतह पर अशुद्धता परमाणुओं का प्रसार

विकिमीडिया फाउंडेशन. 2010.

देखें अन्य शब्दकोशों में "प्रसार" क्या है:

- [अव्य. डिफ्यूज़ियो वितरण, प्रसार] भौतिक, रासायनिक। एक पदार्थ (गैस, तरल, ठोस) के अणुओं का सीधे संपर्क से या छिद्रपूर्ण विभाजन के माध्यम से दूसरे में प्रवेश। विदेशी शब्दों का शब्दकोश. कोमलेव एन.जी.,... ... रूसी भाषा के विदेशी शब्दों का शब्दकोश

प्रसार- - किसी अन्य पदार्थ के कणों द्वारा पर्यावरण में प्रवेश, किसी अन्य पदार्थ की सांद्रता कम करने की दिशा में तापीय गति के परिणामस्वरूप होता है। [ब्लम ई.ई. बुनियादी धातुकर्म शब्दों का शब्दकोश। येकातेरिनबर्ग… निर्माण सामग्री के शब्दों, परिभाषाओं और स्पष्टीकरणों का विश्वकोश

आधुनिक विश्वकोश

- (लैटिन डिफ्यूज़ियो से, फैलाव, फैलाव), एक माध्यम के कणों की गति, जिससे किसी पदार्थ का स्थानांतरण होता है और सांद्रता बराबर होती है या माध्यम में किसी दिए गए प्रकार के कणों की सांद्रता का संतुलन वितरण स्थापित होता है। के अभाव में… … बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

प्रसार, किसी मिश्रण में किसी पदार्थ की उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर गति, जो व्यक्तिगत परमाणुओं या अणुओं की यादृच्छिक गति के कारण होती है। जब सांद्रण प्रवणता गायब हो जाती है तो प्रसार रुक जाता है। रफ़्तार… … वैज्ञानिक और तकनीकी विश्वकोश शब्दकोश

प्रसार- और, एफ. प्रसार एफ., जर्मन प्रसार अव्यक्त. फैलाना, फैलाना। अणुओं और परमाणुओं की तापीय गति के कारण संपर्क पदार्थों का एक दूसरे में पारस्परिक प्रवेश। गैसों और तरल पदार्थों का प्रसार. बास 2. || ट्रांस. वे… … रूसी भाषा के गैलिसिज्म का ऐतिहासिक शब्दकोश

प्रसार- (लैटिन डिफ्यूज़ियो डिस्ट्रीब्यूशन, स्प्रेडिंग, फैलाव से), माध्यम के कणों की गति, जिससे पदार्थ का स्थानांतरण होता है और सांद्रता बराबर होती है या उनके संतुलन वितरण की स्थापना होती है। आमतौर पर, प्रसार तापीय गति द्वारा निर्धारित होता है... ... सचित्र विश्वकोश शब्दकोश

तापीय गति के कारण कणों की सांद्रता कम होने की दिशा में गति होती है। डी. फैलने वाले पदार्थ की सांद्रता को बराबर करने और कणों के साथ आयतन को एक समान भरने की ओर ले जाता है... ... भूवैज्ञानिक विश्वकोश

- (लैटिन डिफ्यूज़ियो स्प्रेडिंग, स्प्रेडिंग से), थर्मल मूवमेंट एच सी वी वीए के कारण एक दूसरे के संपर्क में आने वालों का पारस्परिक प्रवेश। डी. वीए में घटती सांद्रता की दिशा में होता है और इसके समान वितरण की ओर ले जाता है... ... भौतिक विश्वकोश

प्रसार, पैठ, फैलाव, वितरण रूसी पर्यायवाची शब्द का शब्दकोश। प्रसार संज्ञा, पर्यायवाची शब्दों की संख्या: 9 बारोडिफ़्यूज़न (1) ... पर्यायवाची शब्दकोष

प्रसार, और, महिला. (विशेषज्ञ.). एक पदार्थ के कणों का दूसरे पदार्थ के संपर्क में आने पर उनमें पारस्परिक प्रवेश। डी. गैसें। | adj. प्रसार, ओह, ओह। ओज़ेगोव का व्याख्यात्मक शब्दकोश। एस.आई. ओज़ेगोव, एन.यू. श्वेदोवा। 1949 1992… ओज़ेगोव का व्याख्यात्मक शब्दकोश

प्रसार (लैटिन डिफ्यूज़ियो - फैलना, फैलना, बिखरना, अंतःक्रिया) एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे के अणुओं के बीच पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया है, जिससे पूरे आयतन में उनकी सांद्रता सहज रूप से बराबर हो जाती है। कुछ स्थितियों में, किसी एक पदार्थ में पहले से ही एक समान सांद्रता होती है और वे एक पदार्थ के दूसरे में प्रसार के बारे में बात करते हैं। इस मामले में, पदार्थ को उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में स्थानांतरित किया जाता है (एकाग्रता प्रवणता के विरुद्ध)

प्रसार का एक उदाहरण गैसों का मिश्रण है (उदाहरण के लिए, गंध का प्रसार) या तरल पदार्थ (यदि स्याही को पानी में डाला जाता है, तो तरल कुछ समय बाद एक समान रंग का हो जाएगा)। एक अन्य उदाहरण ठोस पदार्थों से संबंधित है: संपर्क में धातुओं के परमाणु, कण प्रसार प्लाज्मा भौतिकी में एक भूमिका निभाता है।

आमतौर पर, प्रसार को पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के रूप में समझा जाता है, लेकिन कभी-कभी अन्य स्थानांतरण प्रक्रियाओं को भी प्रसार कहा जाता है: तापीय चालकता, चिपचिपा घर्षण, आदि।

चावल।

प्रसार की दर कई कारकों पर निर्भर करती है। इस प्रकार, धातु की छड़ के मामले में, थर्मल प्रसार बहुत तेज़ी से होता है। यदि छड़ सिंथेटिक सामग्री से बनी है, तो थर्मल प्रसार धीरे-धीरे होता है। सामान्य स्थिति में अणुओं का प्रसार और भी धीमी गति से होता है। उदाहरण के लिए, यदि एक गिलास पानी के नीचे चीनी का एक टुकड़ा रखा जाए और पानी को हिलाया न जाए, तो घोल को एकरूप होने में कई सप्ताह लगेंगे। एक ठोस पदार्थ का दूसरे ठोस पदार्थ में प्रसार और भी धीरे-धीरे होता है। उदाहरण के लिए, यदि तांबे को सोने से लेपित किया जाता है, तो तांबे में सोने का प्रसार होगा, लेकिन सामान्य परिस्थितियों (कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव) के तहत सोने की परत कई हजार वर्षों के बाद ही कई माइक्रोन की मोटाई तक पहुंच पाएगी।

प्रसार की घटना का भौतिक अर्थ

सभी प्रकार के प्रसार समान नियमों का पालन करते हैं। प्रसार की दर नमूने के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ-साथ सांद्रता, तापमान या आवेश में अंतर (इन मापदंडों के अपेक्षाकृत छोटे मूल्यों के मामले में) के समानुपाती होती है। इस प्रकार, एक सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ की तुलना में दो सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ के माध्यम से गर्मी चार गुना तेजी से फैलेगी। यदि एक सेंटीमीटर में तापमान का अंतर 5°C के बजाय 10°C हो तो यह गर्मी तेजी से फैलेगी। प्रसार की दर भी किसी विशेष सामग्री को चिह्नित करने वाले पैरामीटर के समानुपाती होती है। तापीय प्रसार के मामले में, इस पैरामीटर को तापीय चालकता कहा जाता है; विद्युत आवेशों के प्रवाह के मामले में, इसे विद्युत चालकता कहा जाता है। किसी निश्चित समय में फैलने वाले पदार्थ की मात्रा और फैलने वाले पदार्थ द्वारा तय की गई दूरी प्रसार समय के वर्गमूल के समानुपाती होती है।

प्रसार आणविक स्तर पर एक प्रक्रिया है और यह व्यक्तिगत अणुओं की गति की यादृच्छिक प्रकृति से निर्धारित होती है। इसलिए प्रसार की दर अणुओं की औसत गति के समानुपाती होती है। गैसों के मामले में, छोटे अणुओं की औसत गति अधिक होती है, अर्थात्, यह अणु के द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उच्च तापमान पर ठोस पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाएं अक्सर व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी) 2000°C पर टंगस्टन धातु के माध्यम से विसरित थोरियम धातु का उपयोग करते हैं।

यदि गैसों के मिश्रण में एक अणु का द्रव्यमान दूसरे से चार गुना अधिक है, तो ऐसा अणु शुद्ध गैस में अपनी गति से दोगुनी धीमी गति से चलता है। तदनुसार, इसकी प्रसार दर भी कम है। प्रकाश और भारी अणुओं के प्रसार की दर में इस अंतर का उपयोग विभिन्न आणविक भार वाले पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है। इसका एक उदाहरण आइसोटोप का पृथक्करण है। यदि दो समस्थानिकों वाली गैस को छिद्रपूर्ण झिल्ली से गुजारा जाता है, तो हल्के समस्थानिक भारी समस्थानिकों की तुलना में झिल्ली से तेजी से गुजरते हैं। बेहतर पृथक्करण के लिए, प्रक्रिया को कई चरणों में पूरा किया जाता है। इस प्रक्रिया का उपयोग व्यापक रूप से यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने (थोक 238U से 235U को अलग करने) के लिए किया गया है। चूँकि इस पृथक्करण विधि के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्य, अधिक किफायती पृथक्करण विधियाँ विकसित की गई हैं। उदाहरण के लिए, गैस वातावरण में थर्मल प्रसार का उपयोग व्यापक रूप से विकसित किया गया है। आइसोटोप के मिश्रण वाली एक गैस को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें एक स्थानिक तापमान अंतर (ढाल) बनाए रखा जाता है। इस मामले में, भारी आइसोटोप समय के साथ ठंडे क्षेत्र में केंद्रित हो जाते हैं।

फ़िक का समीकरण.

थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से, किसी भी लेवलिंग प्रक्रिया की ड्राइविंग क्षमता एन्ट्रापी में वृद्धि है। निरंतर दबाव और तापमान पर, ऐसी क्षमता की भूमिका रासायनिक क्षमता µ है, जो पदार्थ के प्रवाह के रखरखाव को निर्धारित करती है। पदार्थ के कणों का प्रवाह संभावित ढाल के समानुपाती होता है:

अधिकांश व्यावहारिक मामलों में, रासायनिक क्षमता के बजाय एकाग्रता सी का उपयोग किया जाता है। उच्च सांद्रता के मामले में μ का सी द्वारा प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन गलत हो जाता है, क्योंकि लघुगणकीय कानून के अनुसार रासायनिक क्षमता एकाग्रता से संबंधित होती है। यदि हम ऐसे मामलों पर विचार नहीं करते हैं, तो उपरोक्त सूत्र को निम्नलिखित से बदला जा सकता है:

जो दर्शाता है कि पदार्थ का प्रवाह घनत्व J, प्रसार गुणांक D [()] और सांद्रता प्रवणता के समानुपाती होता है। यह समीकरण फ़िक के पहले नियम को व्यक्त करता है (एडोल्फ फ़िक एक जर्मन शरीर विज्ञानी हैं जिन्होंने 1855 में प्रसार के नियम स्थापित किए थे)। फ़िक का दूसरा नियम एकाग्रता में स्थानिक और लौकिक परिवर्तनों से संबंधित है (प्रसार समीकरण):

प्रसार गुणांक D तापमान पर निर्भर करता है। कई मामलों में, विस्तृत तापमान सीमा पर, यह निर्भरता अरहेनियस समीकरण का प्रतिनिधित्व करती है।

रासायनिक संभावित प्रवणता के समानांतर लगाया गया एक अतिरिक्त क्षेत्र स्थिर अवस्था को बाधित करता है। इस मामले में, प्रसार प्रक्रियाओं का वर्णन नॉनलाइनियर फोककर-प्लैंक समीकरण द्वारा किया जाता है। प्रकृति में प्रसार प्रक्रियाओं का बहुत महत्व है:

जानवरों और पौधों का पोषण, श्वसन;

रक्त से मानव ऊतकों में ऑक्सीजन का प्रवेश।

फिक समीकरण का ज्यामितीय विवरण।

दूसरे फ़िक समीकरण में, बाईं ओर समय के साथ तापमान में परिवर्तन की दर है, और समीकरण के दाईं ओर दूसरा आंशिक व्युत्पन्न है, जो तापमान के स्थानिक वितरण को व्यक्त करता है, विशेष रूप से, तापमान की उत्तलता वितरण फ़ंक्शन को x-अक्ष पर प्रक्षेपित किया गया।

परिचय

मनुष्य प्राकृतिक पर्यावरण के साथ घनिष्ठ संबंध में रहता है। वह इसे प्रभावित करता है, इसे अपनी आवश्यकताओं के अनुसार बदलता और अनुकूलित करता है, अपनी व्यावहारिक गतिविधि में एक प्रकार की "दूसरी" प्रकृति, एक सूक्ष्म वातावरण बनाता है। और स्वाभाविक रूप से, भौतिक संस्कृति की विशुद्ध रूप से उपयोगितावादी वस्तुओं, विज्ञान और प्रौद्योगिकी की उपलब्धियों का उपयोग करके, एक व्यक्ति उनके प्रति एक निश्चित दृष्टिकोण का अनुभव करता है। और यह किसी व्यक्ति के आसपास, दुनिया में होने वाली विभिन्न भौतिक घटनाओं के प्रति दृष्टिकोण है।

प्रकृति में होने वाली प्रक्रियाओं की भौतिक समझ लगातार विकसित हो रही है। अधिकांश नई खोजें जल्द ही प्रौद्योगिकी और उद्योग में लागू हो जाती हैं। हालाँकि, नए शोध लगातार नए रहस्यों को उजागर करते हैं और ऐसी घटनाओं की खोज करते हैं जिन्हें समझाने के लिए नए भौतिक सिद्धांतों की आवश्यकता होती है। भारी मात्रा में संचित ज्ञान के बावजूद, आधुनिक भौतिकी अभी भी सभी प्राकृतिक घटनाओं की व्याख्या करने से बहुत दूर है।

यह कार्य एक विशिष्ट भौतिक घटना - प्रसार पर विचार करेगा। भौतिकी में सबसे महत्वपूर्ण घटनाओं में से एक, जिसमें इतना कुछ है कि हम हर दिन इसका सामना करते हैं और अपने लाभ के लिए उपयोग करते हैं।

कार्य प्रसार से संबंधित 4 मुद्दों पर विचार करेगा:

• खोज का इतिहास;
• एक भौतिक घटना के रूप में वर्णन;
• इस घटना का भौतिक अर्थ;
• मानव जीवन में व्यावहारिक अनुप्रयोग.

1. भौतिक घटना प्रसार की खोज का इतिहास

माइक्रोस्कोप के नीचे पानी में फूलों के पराग के निलंबन का अवलोकन करते समय, रॉबर्ट ब्राउन ने कणों की एक अराजक गति देखी जो "न तो तरल की गति से और न ही इसके वाष्पीकरण से" उत्पन्न हो रही थी। 1 µm या उससे कम आकार के निलंबित कण, जो केवल माइक्रोस्कोप के नीचे दिखाई देते हैं, जटिल ज़िगज़ैग प्रक्षेपवक्र का वर्णन करते हुए, अव्यवस्थित स्वतंत्र गति करते हैं। ब्राउनियन गति समय के साथ कमजोर नहीं होती है और माध्यम के रासायनिक गुणों पर निर्भर नहीं होती है; इसकी तीव्रता माध्यम के बढ़ते तापमान और इसकी चिपचिपाहट और कण आकार में कमी के साथ बढ़ती है। यहां तक ​​कि ब्राउनियन गति के कारणों की गुणात्मक व्याख्या केवल 50 साल बाद ही संभव हो सकी, जब ब्राउनियन गति का कारण उसमें निलंबित एक कण की सतह पर तरल अणुओं के प्रभाव से जुड़ा होने लगा।

ब्राउनियन गति का पहला मात्रात्मक सिद्धांत 1905-06 में ए. आइंस्टीन और एम. स्मोलुचोव्स्की द्वारा दिया गया था। आणविक गतिज सिद्धांत पर आधारित। यह दिखाया गया कि ब्राउनियन कणों का यादृच्छिक चलना उस माध्यम के अणुओं के साथ थर्मल गति में उनकी भागीदारी से जुड़ा हुआ है जिसमें वे निलंबित हैं। कणों की गतिज ऊर्जा औसतन समान होती है, लेकिन उनके अधिक द्रव्यमान के कारण उनकी गति कम होती है। ब्राउनियन गति का सिद्धांत अणुओं और घर्षण बलों से यादृच्छिक बलों की कार्रवाई द्वारा एक कण की यादृच्छिक गति की व्याख्या करता है। इस सिद्धांत के अनुसार, तरल या गैस के अणु निरंतर तापीय गति में होते हैं, और विभिन्न अणुओं के आवेग परिमाण और दिशा में समान नहीं होते हैं। यदि ऐसे माध्यम में रखे गए कण की सतह छोटी है, जैसा कि ब्राउनियन कण के मामले में है, तो कण द्वारा इसके आसपास के अणुओं से अनुभव किए गए प्रभावों की सटीक भरपाई नहीं की जाएगी। इसलिए, अणुओं द्वारा "बमबारी" के परिणामस्वरूप, ब्राउनियन कण यादृच्छिक गति में आ जाता है, जिससे इसकी गति का परिमाण और दिशा लगभग 10 गुना बदल जाती है। 14 हर सेकंड में एक बार इस सिद्धांत से यह निष्कर्ष निकला कि एक निश्चित समय में किसी कण के विस्थापन को मापकर और उसकी त्रिज्या और तरल की चिपचिपाहट को जानकर, अवोगाद्रो की संख्या की गणना की जा सकती है।

ब्राउनियन गति के सिद्धांत के निष्कर्षों की पुष्टि 1906 में जे. पेरिन और टी. स्वेडबर्ग द्वारा माप से की गई थी। इन संबंधों के आधार पर, बोल्ट्ज़मैन के स्थिरांक और अवोगाद्रो के स्थिरांक को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था। (अवोगाद्रो स्थिरांक को N से दर्शाया जाता है ए , किसी पदार्थ के 1 मोल में अणुओं या परमाणुओं की संख्या, N ए =6,022.1023तिल -1; ए अवोगाद्रो के सम्मान में नाम। बोल्ट्ज़मैन का स्थिरांक, एक भौतिक स्थिरांक k, सार्वभौमिक गैस स्थिरांक R और अवोगाद्रो की संख्या N के अनुपात के बराबर है ए : के=आर/एन ए = 1,3807.10-23जे/के. एल. बोल्ट्ज़मैन के नाम पर रखा गया।)

ब्राउनियन गति का अवलोकन करते समय, कण की स्थिति नियमित अंतराल पर दर्ज की जाती है। समय अंतराल जितना कम होगा, कण का प्रक्षेप पथ उतना ही टूटा हुआ दिखेगा।

ब्राउनियन गति के नियम आणविक गतिज सिद्धांत के मूलभूत सिद्धांतों की स्पष्ट पुष्टि के रूप में कार्य करते हैं। अंततः यह स्थापित हो गया कि पदार्थ की गति का तापीय रूप परमाणुओं या अणुओं की अराजक गति के कारण होता है जो स्थूल पिंड बनाते हैं।

ब्राउनियन गति के सिद्धांत ने सांख्यिकीय यांत्रिकी की पुष्टि में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई; जलीय घोलों के जमाव (मिश्रण) का गतिज सिद्धांत इसी पर आधारित है। इसके अलावा, मेट्रोलॉजी में इसका व्यावहारिक महत्व भी है, क्योंकि ब्राउनियन गति को माप उपकरणों की सटीकता को सीमित करने वाला मुख्य कारक माना जाता है। उदाहरण के लिए, दर्पण गैल्वेनोमीटर की रीडिंग की सटीकता की सीमा दर्पण के कंपन से निर्धारित होती है, जैसे हवा के अणुओं द्वारा ब्राउनियन कण पर बमबारी की जाती है। ब्राउनियन गति के नियम इलेक्ट्रॉनों की यादृच्छिक गति को निर्धारित करते हैं, जो विद्युत सर्किट में शोर का कारण बनता है। ढांकता हुआ में ढांकता हुआ नुकसान को ढांकता हुआ बनाने वाले द्विध्रुव अणुओं के यादृच्छिक आंदोलनों द्वारा समझाया जाता है। इलेक्ट्रोलाइट समाधानों में आयनों की यादृच्छिक हलचलें उनके विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाती हैं।

चित्र 1 - ब्राउनियन कणों के प्रक्षेप पथ (पेरिन प्रयोग की योजना); बिंदु समान समय अंतराल पर कणों की स्थिति को चिह्नित करते हैं

इस प्रकार, प्रसार, या ब्राउनियन गति, किसी तरल या गैस में निलंबित छोटे कणों की यादृच्छिक गति है, जो पर्यावरणीय अणुओं के प्रभाव के तहत होती है, जिसे 1827 में आर ब्राउन द्वारा खोजा गया था।

2. प्रसार की भौतिक घटना का वर्णन

प्रसार (लैटिन डिफ्यूज़ियो - फैलना, फैलना, बिखरना, अंतःक्रिया) एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे के अणुओं के बीच पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया है, जिससे पूरे आयतन में उनकी सांद्रता सहज रूप से बराबर हो जाती है। कुछ स्थितियों में, किसी एक पदार्थ में पहले से ही एक समान सांद्रता होती है और वे एक पदार्थ के दूसरे में प्रसार के बारे में बात करते हैं। इस मामले में, पदार्थ को उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में स्थानांतरित किया जाता है (एकाग्रता प्रवणता के विरुद्ध)

प्रसार का एक उदाहरण गैसों का मिश्रण है (उदाहरण के लिए, गंध का प्रसार) या तरल पदार्थ (यदि स्याही को पानी में डाला जाता है, तो तरल कुछ समय बाद एक समान रंग का हो जाएगा)। एक अन्य उदाहरण ठोस पदार्थों से संबंधित है: संपर्क में धातुओं के परमाणु, कण प्रसार प्लाज्मा भौतिकी में एक भूमिका निभाता है।

आमतौर पर, प्रसार को पदार्थ के स्थानांतरण के साथ होने वाली प्रक्रियाओं के रूप में समझा जाता है, लेकिन कभी-कभी अन्य स्थानांतरण प्रक्रियाओं को भी प्रसार कहा जाता है: तापीय चालकता, चिपचिपा घर्षण, आदि।

प्रसार की दर कई कारकों पर निर्भर करती है। इस प्रकार, धातु की छड़ के मामले में, थर्मल प्रसार बहुत तेज़ी से होता है। यदि छड़ सिंथेटिक सामग्री से बनी है, तो थर्मल प्रसार धीरे-धीरे होता है। सामान्य स्थिति में अणुओं का प्रसार और भी धीमी गति से होता है। उदाहरण के लिए, यदि एक गिलास पानी के नीचे चीनी का एक टुकड़ा रखा जाए और पानी को हिलाया न जाए, तो घोल को एकरूप होने में कई सप्ताह लगेंगे। एक ठोस पदार्थ का दूसरे ठोस पदार्थ में प्रसार और भी धीरे-धीरे होता है। उदाहरण के लिए, यदि तांबे को सोने से लेपित किया जाता है, तो तांबे में सोने का प्रसार होगा, लेकिन सामान्य परिस्थितियों (कमरे के तापमान और वायुमंडलीय दबाव) के तहत सोने की परत कई हजार वर्षों के बाद ही कई माइक्रोन की मोटाई तक पहुंच पाएगी।

3. प्रसार की घटना का भौतिक अर्थ

सभी प्रकार के प्रसार समान नियमों का पालन करते हैं। प्रसार की दर नमूने के क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ-साथ सांद्रता, तापमान या आवेश में अंतर (इन मापदंडों के अपेक्षाकृत छोटे मूल्यों के मामले में) के समानुपाती होती है। इस प्रकार, एक सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ की तुलना में दो सेंटीमीटर व्यास वाली छड़ के माध्यम से गर्मी चार गुना तेजी से फैलेगी। यदि एक सेंटीमीटर में तापमान का अंतर 5°C के बजाय 10°C हो तो यह गर्मी तेजी से फैलेगी। प्रसार की दर भी किसी विशेष सामग्री को चिह्नित करने वाले पैरामीटर के समानुपाती होती है। तापीय प्रसार के मामले में, इस पैरामीटर को तापीय चालकता कहा जाता है; विद्युत आवेशों के प्रवाह के मामले में, इसे विद्युत चालकता कहा जाता है। किसी निश्चित समय में फैलने वाले पदार्थ की मात्रा और फैलने वाले पदार्थ द्वारा तय की गई दूरी प्रसार समय के वर्गमूल के समानुपाती होती है।

प्रसार आणविक स्तर पर एक प्रक्रिया है और यह व्यक्तिगत अणुओं की गति की यादृच्छिक प्रकृति से निर्धारित होती है। इसलिए प्रसार की दर अणुओं की औसत गति के समानुपाती होती है। गैसों के मामले में, छोटे अणुओं की औसत गति अधिक होती है, अर्थात्, यह अणु के द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है। उच्च तापमान पर ठोस पदार्थों में प्रसार प्रक्रियाएं अक्सर व्यावहारिक अनुप्रयोग पाती हैं। उदाहरण के लिए, कुछ प्रकार के कैथोड रे ट्यूब (सीआरटी) 2000°C पर टंगस्टन धातु के माध्यम से विसरित थोरियम धातु का उपयोग करते हैं।

यदि गैसों के मिश्रण में एक अणु का द्रव्यमान दूसरे से चार गुना अधिक है, तो ऐसा अणु शुद्ध गैस में अपनी गति से दोगुनी धीमी गति से चलता है। तदनुसार, इसकी प्रसार दर भी कम है। प्रकाश और भारी अणुओं के प्रसार की दर में इस अंतर का उपयोग विभिन्न आणविक भार वाले पदार्थों को अलग करने के लिए किया जाता है। इसका एक उदाहरण आइसोटोप का पृथक्करण है। यदि दो समस्थानिकों वाली गैस को छिद्रपूर्ण झिल्ली से गुजारा जाता है, तो हल्के समस्थानिक भारी समस्थानिकों की तुलना में झिल्ली से तेजी से गुजरते हैं। बेहतर पृथक्करण के लिए, प्रक्रिया को कई चरणों में पूरा किया जाता है। इस प्रक्रिया का उपयोग व्यापक रूप से यूरेनियम आइसोटोप को अलग करने (थोक 238U से 235U को अलग करने) के लिए किया गया है। चूँकि इस पृथक्करण विधि के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, अन्य, अधिक किफायती पृथक्करण विधियाँ विकसित की गई हैं। उदाहरण के लिए, गैस वातावरण में थर्मल प्रसार का उपयोग व्यापक रूप से विकसित किया गया है। आइसोटोप के मिश्रण वाली एक गैस को एक कक्ष में रखा जाता है जिसमें एक स्थानिक तापमान अंतर (ढाल) बनाए रखा जाता है। इस मामले में, भारी आइसोटोप समय के साथ ठंडे क्षेत्र में केंद्रित हो जाते हैं।

फ़िक का समीकरण.

थर्मोडायनामिक्स के दृष्टिकोण से, किसी भी लेवलिंग प्रक्रिया की ड्राइविंग क्षमता एन्ट्रापी में वृद्धि है। निरंतर दबाव और तापमान पर, ऐसी क्षमता की भूमिका रासायनिक क्षमता µ है, जो पदार्थ के प्रवाह के रखरखाव को निर्धारित करती है। पदार्थ के कणों का प्रवाह संभावित ढाल के समानुपाती होता है:

~

अधिकांश व्यावहारिक मामलों में, रासायनिक क्षमता के बजाय एकाग्रता सी का उपयोग किया जाता है। उच्च सांद्रता के मामले में μ का सी द्वारा प्रत्यक्ष प्रतिस्थापन गलत हो जाता है, क्योंकि लघुगणकीय कानून के अनुसार रासायनिक क्षमता एकाग्रता से संबंधित होती है। यदि हम ऐसे मामलों पर विचार नहीं करते हैं, तो उपरोक्त सूत्र को निम्नलिखित से बदला जा सकता है:

जो दर्शाता है कि पदार्थ प्रवाह घनत्व जे [ ] प्रसार गुणांक डी के समानुपाती है [( )] और एकाग्रता प्रवणता। यह समीकरण फ़िक के पहले नियम को व्यक्त करता है (एडोल्फ फ़िक एक जर्मन शरीर विज्ञानी हैं जिन्होंने 1855 में प्रसार के नियम स्थापित किए थे)। फ़िक का दूसरा नियम एकाग्रता में स्थानिक और लौकिक परिवर्तनों से संबंधित है (प्रसार समीकरण):

प्रसार गुणांक D तापमान पर निर्भर करता है। कई मामलों में, विस्तृत तापमान सीमा पर, यह निर्भरता अरहेनियस समीकरण का प्रतिनिधित्व करती है।

रासायनिक संभावित प्रवणता के समानांतर लगाया गया एक अतिरिक्त क्षेत्र स्थिर अवस्था को बाधित करता है। इस मामले में, प्रसार प्रक्रियाओं का वर्णन नॉनलाइनियर फोककर-प्लैंक समीकरण द्वारा किया जाता है। प्रकृति में प्रसार प्रक्रियाओं का बहुत महत्व है:

जानवरों और पौधों का पोषण, श्वसन;

रक्त से मानव ऊतकों में ऑक्सीजन का प्रवेश।

फिक समीकरण का ज्यामितीय विवरण।

दूसरे फ़िक समीकरण में, बाईं ओर समय के साथ तापमान में परिवर्तन की दर है, और समीकरण के दाईं ओर दूसरा आंशिक व्युत्पन्न है, जो तापमान के स्थानिक वितरण को व्यक्त करता है, विशेष रूप से, तापमान की उत्तलता वितरण फ़ंक्शन को x-अक्ष पर प्रक्षेपित किया गया।

4. मानव जीवन में प्रसार की भौतिक घटना का व्यावहारिक अनुप्रयोग

प्रसार ब्राउनियन झिल्ली एवोगैड्रो

कुचले हुए ठोस पदार्थ से घुलनशील पदार्थ निकालने के लिए एक प्रसार उपकरण का उपयोग किया जाता है। ऐसे उपकरण मुख्य रूप से चुकंदर चीनी उत्पादन में व्यापक हैं, जहां उनका उपयोग पानी के साथ गर्म किए गए चुकंदर के चिप्स से चीनी का रस प्राप्त करने के लिए किया जाता है।

न्यूट्रॉन प्रसार परमाणु रिएक्टरों के संचालन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, यानी, पदार्थ में न्यूट्रॉन का प्रसार, परमाणु नाभिक के साथ टकराव के परिणामस्वरूप उनके आंदोलन की दिशा और गति में कई बदलावों के साथ होता है। किसी माध्यम में न्यूट्रॉन का प्रसार गैसों में परमाणुओं और अणुओं के प्रसार के समान है और समान नियमों का पालन करता है।

अर्धचालकों में वाहकों के प्रसार के परिणामस्वरूप विद्युत धारा उत्पन्न होती है। अर्धचालकों में आवेश वाहकों की गति उनकी सांद्रता की विविधता के कारण होती है। उदाहरण के लिए, एक अर्धचालक डायोड बनाने के लिए, इंडियम को जर्मेनियम की सतहों में से एक में जोड़ा जाता है। जर्मेनियम सिंगल क्रिस्टल की गहराई में इंडियम परमाणुओं के प्रसार के कारण, इसमें एक पी-एन जंक्शन बनता है, जिसके माध्यम से न्यूनतम प्रतिरोध के साथ एक महत्वपूर्ण धारा प्रवाहित हो सकती है।

धातुकरण की प्रक्रिया प्रसार की घटना पर आधारित है - किसी उत्पाद की सतह को धातु या मिश्र धातु की एक परत के साथ कवर करना ताकि उसे भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक गुण प्रदान किए जा सकें जो धातुकृत सामग्री के गुणों से भिन्न होते हैं। इसका उपयोग उत्पादों को संक्षारण, घिसाव से बचाने, संपर्क विद्युत चालकता बढ़ाने और सजावटी उद्देश्यों के लिए किया जाता है, इस प्रकार, स्टील भागों की कठोरता और गर्मी प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए कार्बराइजेशन का उपयोग किया जाता है; इसमें स्टील के हिस्सों को ग्रेफाइट पाउडर के साथ एक बॉक्स में रखा जाता है, जिसे एक थर्मल भट्टी में स्थापित किया जाता है। विसरण के कारण कार्बन परमाणु भागों की सतह परत में घुस जाते हैं। प्रवेश की गहराई थर्मल ओवन में भागों के तापमान और होल्डिंग समय पर निर्भर करती है।

प्रकाश उद्योग में भी प्रसार व्यापक है।

निष्कर्ष

प्रसार, या ब्राउनियन गति, किसी तरल या गैस में निलंबित छोटे कणों की यादृच्छिक गति है, जो पर्यावरणीय अणुओं के प्रभाव के तहत होती है, जिसे 1827 में आर ब्राउन द्वारा खोजा गया था।

एक भौतिक घटना के दृष्टिकोण से, प्रसार एक पदार्थ के अणुओं के दूसरे के अणुओं के बीच पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया है, जिससे पूरे आयतन में उनकी सांद्रता सहज रूप से बराबर हो जाती है। कुछ स्थितियों में, पदार्थों में से एक में पहले से ही एक समान एकाग्रता होती है, और वे एक पदार्थ के दूसरे में प्रसार के बारे में बात करते हैं। इस मामले में, किसी पदार्थ का स्थानांतरण उच्च सांद्रता वाले क्षेत्र से कम सांद्रता वाले क्षेत्र में (एकाग्रता प्रवणता के विरुद्ध) होता है।

प्रसार आणविक स्तर पर एक प्रक्रिया है और यह व्यक्तिगत अणुओं की गति की यादृच्छिक प्रकृति से निर्धारित होती है। इसलिए प्रसार की दर अणुओं की औसत गति के समानुपाती होती है। गैसों के मामले में, छोटे अणुओं की औसत गति अधिक होती है, अर्थात्, यह अणु के द्रव्यमान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है और बढ़ते तापमान के साथ बढ़ती है।

डिफ्यूज़न का रोजमर्रा की जिंदगी में व्यापक अनुप्रयोग होता है और इसका उपयोग व्यावहारिक रूप से सभी उद्योगों में किया जाता है - हल्के से लेकर भारी तक।

ग्रन्थसूची

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भौतिक संसार की कोई भी वस्तु या पदार्थ छोटे-छोटे अणुओं से मिलकर बना होता है - और वे निरंतर गति में रहते हैं। रोजमर्रा की जिंदगी में, हम अक्सर कुछ पदार्थों, तरल पदार्थों या गैसों के मिश्रण की प्रक्रिया का निरीक्षण करते हैं - उदाहरण के लिए, हम देखते हैं कि कॉफी पानी में कैसे घुल जाती है, हम महसूस करते हैं कि गंध पूरे कमरे में कैसे फैलती है, इत्यादि। भौतिक रूप से, ये प्रक्रियाएँ दो पदार्थों के अणुओं के मिश्रण के कारण होती हैं - और ऐसे मिश्रण को कहा जाता है प्रसार.

प्रसार - ऐसा क्यों होता है और यह कैसा होता है?

जब परिवेश का तापमान पूर्ण शून्य से ऊपर होता है - अर्थात, पृथ्वी पर किसी भी परिस्थिति में - पदार्थों के अणु लगातार अव्यवस्थित रूप से चलते हैं, अंतरिक्ष में चलते हैं, टकराते हैं और अपनी दिशा बदलते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि प्रकृति में हर चीज़ संतुलन के लिए प्रयास करती है।

यदि कमरे के एक कोने में किसी गैसीय पदार्थ के अणुओं की सघनता अधिक हो तो ये अणु खाली स्थान में घुसने की प्रवृत्ति रखते हैं। और दो तरल पदार्थों के अणु, यदि एक ही समय में एक गिलास में डाले जाते हैं, तो सभी उपलब्ध स्थान पर कब्जा करने की कोशिश करेंगे - और, तदनुसार, मिश्रण करेंगे।

बाहरी प्रभावों और बढ़े हुए तापमान से प्रसार और तेज हो जाता है - उच्च तापमान पर यह प्रक्रिया तेजी से होती है।

प्रसार और निकायों के एकत्रीकरण की अवस्थाएँ

मिश्रण की प्रक्रिया लगभग किसी भी पिंड और पदार्थ के अणुओं के बीच होती है, चाहे वे एकत्रीकरण की किसी भी स्थिति में हों। लेकिन निश्चित रूप से, राज्य प्रसार की दर को प्रभावित करता है।

• गैस के अणु एक दूसरे के साथ सबसे तेजी से मिलते हैं। हम हर दिन इस घटना को देखते हैं, एयर फ्रेशनर का उपयोग करते हुए या स्टोव पर शाम का खाना बनाते समय - गंध तुरंत पूरे कमरे में फैल जाती है।
• तरल पदार्थ गैसों की तुलना में अधिक धीरे-धीरे मिश्रित होते हैं, लेकिन फिर भी तेज़ी से। उदाहरण के लिए, ठंडा दूध गर्म कॉफी में कुछ मिनटों में घुल जाएगा, लेकिन हिलाने पर यह बहुत तेजी से घुल जाएगा। स्कूल में, भौतिकी के पाठों के दौरान, छात्रों को कॉपर सल्फेट के साथ एक प्रयोग दिखाया जाता है - पानी में एक नीला तरल मिलाया जाता है, और कुछ दिनों के बाद घोल एक समान नीला रंग प्राप्त कर लेता है।
• ठोस पदार्थों में विसरण सबसे धीमी गति से होता है। हालाँकि, यह प्रक्रिया अभी भी जारी है, और यह प्रयोगों द्वारा बार-बार सिद्ध किया गया है। उदाहरण के लिए, यदि आप धातु की दो छड़ों को एक-दूसरे के ऊपर रखकर कसकर दबा दें, तो कुछ वर्षों के बाद उनके बीच एक पतली परत बन जाएगी, जिसमें दोनों धातुओं के अणु एक-दूसरे से मिल जाएंगे। नरम धातुओं का प्रसार तेजी से होता है, कठोर धातुओं का प्रसार बहुत धीमी गति से होता है।