एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRev

विज्ञान और प्रौद्योगिकी (UPSC CSE)

UPSC : एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRev

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परमाणु भौतिकी

एक परमाणु तत्व का सबसे छोटा कण है जो स्वतंत्र रूप से मौजूद हो सकता है और इसके सभी रासायनिक गुणों को बनाए रख सकता है।

1. डाल्टन का परमाणु सिद्धांत

  • डाल्टन के परमाणु सिद्धांत, जिसने सुझाव दिया कि परमाणु अविभाज्य और अविनाशी था । लेकिन परमाणु के अंदर दो मूलभूत कणों (इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन) की खोज, डाल्टन के परमाणु सिद्धांत के इस पहलू की विफलता के कारण हुई।

 2. थॉमसन का परमाणु सिद्धांत
                    एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRev

  • थॉमसन ने प्रस्ताव दिया कि:
    (i) एक परमाणु में एक सकारात्मक रूप से आवेशित क्षेत्र होता है और इसमें इलेक्ट्रॉनों को एम्बेडेड किया जाता है।
    (ii) नकारात्मक और सकारात्मक चार्ज परिमाण में बराबर हैं। तो, एक पूरे के रूप में परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ है।

3. रदरफोर्ड परमाणु के मॉडल
एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRevरदरफोर्ड का अल्फा-कण स्कैटरिंग प्रयोग

  • रदरफोर्ड के अल्फा-कण प्रकीर्णन प्रयोग ने परमाणु  नाभिक की खोज की । परमाणु के रदरफोर्ड के मॉडल ने प्रस्तावित किया कि परमाणु के अंदर एक बहुत छोटा नाभिक मौजूद होता है और इलेक्ट्रॉन इस नाभिक के चारों ओर घूमते हैं। इस मॉडल द्वारा परमाणु की स्थिरता को स्पष्ट नहीं किया जा सकता है।

4. बोह्र का मॉडल:एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRevबोहर का मॉडल

  • परमाणु के नील बोहर का मॉडल अधिक सफल था। उन्होंने प्रस्तावित किया कि इलेक्ट्रॉनों को नाभिक के चारों ओर असतत ऊर्जा के साथ विभिन्न  गोले  में वितरित किया जाता है। यदि परमाणु के गोले पूर्ण हैं, तो परमाणु स्थिर और कम प्रतिक्रियाशील होगा।

5. जेम्स चाडविक डिस्कवरी

  • जे। चाडविक ने एक परमाणु के नाभिक में न्यूट्रॉन  की उपस्थिति की खोज की ।
    तो, एक परमाणु के तीन उप-परमाणु कण हैं:
    (i) इलेक्ट्रॉन
    (ii) प्रोटॉन
    (iii) न्यूट्रॉन
    इलेक्ट्रॉन नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं, प्रोटॉन सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं और न्यूट्रॉन का कोई शुल्क नहीं होता है। एक इलेक्ट्रॉन का द्रव्यमान हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान का लगभग 1/2000 गुना होता है। एक प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के द्रव्यमान को एक-एक इकाई के रूप में लिया जाता है।
  • हम जानते हैं कि प्रोटॉन एक परमाणु के नाभिक में मौजूद होते हैं। यह एक परमाणु के प्रोटॉनों की संख्या है, जो इसकी परमाणु संख्या निर्धारित करता है। इसे 'Z' द्वारा दर्शाया गया है। एक तत्व के सभी परमाणुओं में एक ही परमाणु संख्या होती है, जेड। वास्तव में, तत्वों को उन प्रोटॉन की संख्या से परिभाषित किया जाता है जो उनके पास होते हैं।
  • एक परमाणु का द्रव्यमान केवल प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के कारण होता है । ये एक परमाणु के नाभिक में मौजूद होते हैं। इसलिए प्रोटॉन और न्यूट्रॉन को नाभिक भी कहा जाता है । इसलिए, एक परमाणु का द्रव्यमान उसके नाभिक में रहता है।
  • समस्थानिक  एक ही तत्व के परमाणु होते हैं, जिनकी संख्या अलग-अलग होती है।एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRev
  • इसोबार  एक ही द्रव्यमान संख्या वाले परमाणु होते हैं लेकिन विभिन्न परमाणु संख्याएँ।एनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRevइसोबार

 परमाणु बल

  • एक नाभिक को एक साथ बांधने के लिए एक पूरी तरह से अलग तरह का एक मजबूत आकर्षक बल होना चाहिए। यह (सकारात्मक रूप से चार्ज) प्रोटॉन के बीच प्रतिकर्षण को दूर करने और प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों को छोटे परमाणु मात्रा में बांधने के लिए पर्याप्त मजबूत होना चाहिए । इस बल को परमाणु बल कहा जाता है ।
  • परमाणु बल आरोपों के बीच काम कर रहे Coulomb बल या द्रव्यमान के बीच गुरुत्वाकर्षण बल से बहुत मजबूत है। न्यूट्रॉन-न्यूट्रॉन, प्रोटॉन-न्यूट्रॉन और प्रोटॉन-प्रोटॉन के बीच परमाणु बल लगभग समान है। परमाणु बल विद्युत आवेश पर निर्भर नहीं करता है ।

 रेडियोधर्मिता

  • रेडियोधर्मिता तब होती है जब एक परमाणु नाभिक छोटे कणों में टूट जाता है। परमाणु विकिरण तीन प्रकार के होते हैं: अल्फा , बीटा और गामा । अल्फा कणों को सकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, बीटा कणों को नकारात्मक रूप से चार्ज किया जाता है, और गामा कणों का कोई शुल्क नहीं होता है। विकिरणों ने ऊर्जा के स्तर को भी बढ़ाया है , पहले अल्फा, फिर बीटा और आखिरकार, गामा, जो इन सभी में सबसे ऊर्जावान है। अल्फा और बीटा कण हैं, लेकिन गामा एक लहर है।
  • जब एक रेडियोधर्मी नाभिक बदलता है , तो शेष नाभिक (और परमाणु) वैसा नहीं होता है जैसा वह था। यह अपनी पहचान बदलता है। अर्ध-जीवन शब्द का वर्णन एक नमूने में आधे परमाणुओं के बदलने में लगने वाले समय और आधे हिस्से के समान रहने के लिए होता है।
  • यहां तक कि कार्बन, कार्बन -14 का एक रेडियोधर्मी समस्थानिक भी है । सामान्य कार्बन कार्बन -12 है। सी -14 में दो अतिरिक्त न्यूट्रॉन और 5730 साल का आधा जीवन है । कार्बन डेटिंग नामक प्रक्रिया में वैज्ञानिक सी -14 का उपयोग करते हैं । यह प्रक्रिया तब नहीं होती है जब दो कार्बन परमाणु एक रात मॉल में जाते हैं। कार्बन डेटिंग तब होती है जब वैज्ञानिक बहुत पुराने पदार्थों की आयु को मापने की कोशिश करते हैं। वातावरण में बहुत कम मात्रा में सी -14 हैं। हर जीवित चीज में कुछ सी -14 है। वैज्ञानिक सी -14 की संख्या को उन चीजों में मापते हैं जो वे खोदते हैं, यह अनुमान लगाने के लिए कि वे कितनी पुरानी हैं। वे वस्तु को तिथि करने के लिए 5730 साल के आधे जीवन पर भरोसा करते हैं ।

 विखंडन और संलयन प्रतिक्रियाएं

  • विखंडन एक परमाणु का विभाजन है। सभी परमाणु विखंडन से नहीं गुजरेंगे, तथ्य की बात के रूप में, बहुत कम सामान्य परिस्थितियों में करते हैं।
  • परमाणु प्रतिक्रिया में, वैज्ञानिकों ने यूरेनियम पर 235 परमाणुओं में न्यूट्रॉन का एक पूरा गुच्छा शूट किया । जब एक न्यूट्रॉन नाभिक से टकराता है, तो यूरेनियम U-236 बन जाता है । जब यह 236 हो जाता है , तो यूरेनियम परमाणु अलग हो जाना चाहता है। इसके विभाजन के बाद, यह तीन न्यूट्रॉन और बहुत सारी ऊर्जा देता है। उन न्यूट्रॉन ने क्षेत्र में तीन अन्य यू परमाणुओं को मारा और उनके कारण  यू -236 बन गया । प्रत्येक चक्र, प्रतिक्रिया तीन गुना बड़ी हो जाती है। एक प्रतिक्रिया, जो एक बार शुरू होती है, अपने आप से जारी रहती है, श्रृंखला प्रतिक्रिया कहलाती है ।
  • संलयन दो छोटे परमाणु नाभिक की प्रक्रिया है जो एक बड़ा नाभिक बनाने के लिए एक साथ आती है जो स्थिर है। उपयोग करने के लिए सबसे सरल नाभिक ड्यूटेरियम और ट्रिटियम (हाइड्रोजन के आइसोटोप) हैं।

तपिश
  • तापमान  गर्माहट या शीतलता का एक सापेक्ष माप या संकेत है।
  • हीट  तापमान अंतर के आधार पर दो (या अधिक) प्रणाली या एक प्रणाली और उसके आसपास के बीच स्थानांतरित ऊर्जा का रूप है। हस्तांतरित ऊष्मा ऊर्जा की SI इकाई joule (J) में व्यक्त की जाती है, जबकि SI इकाई तापमान तापमान केल्विन (K) है, और ° C तापमान का आमतौर पर उपयोग की जाने वाली इकाई है।
  • थर्मामीटर एक उपकरण है जिसका उपयोग तापमान को मापने के लिए किया जाता है । दो परिचित तापमान पैमाने फ़ारेनहाइट तापमान पैमाने और सेल्सियस तापमान पैमाने हैं
    सेल्सियस तापमान (T c ) और फ़ारेनहाइट तापमान (T f ) संबंधित हैं: 
    T f = (9/5) T c + 32
  • सिद्धांत रूप में, तापमान की कोई ऊपरी सीमा नहीं है, लेकिन एक निश्चित निचली सीमा है- पूर्ण शून्य। यह सीमित तापमान तापमान के सेल्सियस पैमाने पर शून्य से 273.16 डिग्री नीचे है।
  • क्लिनिकल  थर्मामीटर  का उपयोग हमारे शरीर के तापमान को मापने के लिए किया जाता है। इस थर्मामीटर की सीमा 35 ° C से 42 ° C तक होती है । अन्य उद्देश्यों के लिए, हम प्रयोगशाला थर्मामीटर का उपयोग करते हैं। इन थर्मामीटरों की सीमा आमतौर पर - 10 ° C से 110 ° C तक होती है । मानव शरीर का सामान्य तापमान  37 ° C हैएनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRevक्लिनिकल थर्मामीटर

➢ हीट फ्लो

  • ऊष्मा शरीर के उच्च तापमान पर शरीर से कम तापमान पर प्रवाहित होती है। कर रहे हैं तीन तरीके जिसमें ताप एक वस्तु से दूसरे करने के लिए प्रवाह कर सकते हैं। ये चालन , संवहन और विकिरण हैंएनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRev
  • वह प्रक्रिया जिसके द्वारा किसी वस्तु के ठंडे सिरे से गर्म अंत तक स्थानांतरित किया जाता है, उसे चालन के रूप में जाना जाता है। में ठोस , आम तौर पर ,  गर्मी है हस्तांतरित चालन की प्रक्रिया के द्वारा।
  • सामग्री जो गर्मी को आसानी से उनके माध्यम से पारित करने की अनुमति देती है वे गर्मी के कंडक्टर हैं। उदाहरण: एल्युमिनियम, लोहा और तांबा।
    जो सामग्री गर्मी से आसानी से गुजरने की अनुमति नहीं देती है वे प्लास्टिक और लकड़ी जैसे गर्मी के खराब कंडक्टर हैं। गरीब कंडक्टर को इन्सुलेटर के रूप में जाना जाता है
  • में सम्मेलन,  गर्मी तरल और गैसों की वास्तविक आंदोलन से दूसरे करने के लिए एक स्थान से किया जाता है। तरल पदार्थ और गैसों में, गर्मी संवहन द्वारा स्थानांतरित की जाती है।
  • तटीय क्षेत्रों में रहने वाले लोग एक दिलचस्प घटना का अनुभव करते हैं। दिन के दौरान, जमीन पानी की तुलना में तेजी से गर्म हो जाती है। भूमि पर हवा गर्म हो जाती है और ऊपर उठ जाती है। समुद्र से ठंडी हवा अपनी जगह लेने के लिए भूमि की ओर बढ़ती है। भूमि से गर्म हवा चक्र को पूरा करने के लिए समुद्र की ओर बढ़ती है। समुद्र से आने वाली हवा को समुद्री  हवा कहा जाता है । रात में यह बिल्कुल उल्टा है। पानी जमीन की तुलना में अधिक धीरे-धीरे ठंडा होता है। तो, भूमि से ठंडी हवा समुद्र की ओर बढ़ती है। इसे भूमि  वायु कहते हैं
  • विकिरण  द्वारा गर्मी के हस्तांतरण को किसी भी माध्यम की आवश्यकता नहीं होती है। यह हो सकता है कि कोई माध्यम मौजूद है या नहीं।
  • गहरे रंग की वस्तुएं हल्के रंग की वस्तुओं की तुलना में विकिरण को बेहतर तरीके से अवशोषित करती हैं। यही कारण है कि गर्मियों में हल्के रंग के कपड़ों में हम अधिक सहज महसूस करते हैं। ऊनी कपड़े हमें सर्दियों के दौरान गर्म रखते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि ऊन गर्मी का एक खराब कंडक्टर है और इसमें तंतुओं के बीच में हवा फंसी हुई है ।
  • किसी पिंड के तापमान में बदलाव से उसके आयाम में बदलाव होता है। किसी शरीर के आयाम में वृद्धि के कारण इसके तापमान में वृद्धि को थर्मल विस्तार कहा जाता है। लंबाई में विस्तार को रैखिक विस्तार कहा जाता है। क्षेत्र में विस्तार को क्षेत्र विस्तार कहा जाता हैवॉल्यूम में विस्तार को वॉल्यूम  विस्तार कहा जाता है ।
  • किसी पदार्थ के 1g के तापमान को 1 ° के माध्यम से बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा को पदार्थ की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता कहा जाता है। विशिष्ट ताप क्षमता की SI इकाई (J / kg) K है। जल की उच्चतम विशिष्ट ताप क्षमता है जो 4200 (J / kg) K के बराबर है ।
  • विशिष्ट ऊष्मा क्षमता उस पदार्थ की संपत्ति है जो पदार्थ के तापमान में परिवर्तन (कोई चरण परिवर्तन से गुजरना) निर्धारित करता है जब किसी दिए गए ऊष्मा की मात्रा को इसके द्वारा अवशोषित (या अस्वीकृत) किया जाता है। यह एक इकाई द्वारा अपने तापमान को बदलने के लिए पदार्थ द्वारा अवशोषित या प्रति यूनिट द्रव्यमान गर्मी की मात्रा के रूप में परिभाषित किया गया है। यह पदार्थ की प्रकृति और उसके तापमान पर निर्भर करता है
  • 1 ° के माध्यम से किसी दिए गए द्रव्यमान के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा को पदार्थ की ऊष्मा क्षमता  या तापीय क्षमता कहा जाता है। यह SI इकाई है (J / K)
  • कैलोरीमेट्री का  मतलब गर्मी का माप है। जब उच्च तापमान पर एक शरीर को कम तापमान पर किसी अन्य शरीर के संपर्क में लाया जाता है, तो गर्म शरीर द्वारा खोई गई गर्मी ठंडी शरीर द्वारा प्राप्त की गई गर्मी के बराबर होती है, बशर्ते किसी भी गर्मी को आसपास के वातावरण से बचने की अनुमति न हो । एक उपकरण जिसमें ऊष्मा माप किया जा सकता है उसे कैलेरीमीटर कहते हैं ।

 राज्य का परिवर्तन

  • पदार्थ सामान्य रूप से तीन अवस्थाओं में मौजूद होता है : ठोस, तरल और गैस । इनमें से एक राज्य से दूसरे में संक्रमण को राज्य का परिवर्तन कहा जाता है। राज्यों के दो सामान्य परिवर्तन तरल और तरल से गैस (और इसके विपरीत) के लिए ठोस हैं। ये परिवर्तन तब हो सकते हैं जब पदार्थ और उसके आसपास गर्मी का आदान-प्रदान होता हैएनसीईआरटी सारGist: जिस्ट ऑफ़ फ़िज़िक्स (भाग - 1) Notes | EduRevपरिवर्तन की स्थिति
  • ठोस से तरल में अवस्था के परिवर्तन को गलनांक कहा जाता है और तरल से ठोस में संलयन को संलयन कहा जाता है । यह देखा गया है कि ठोस पदार्थ के पूरी मात्रा में पिघलने तक तापमान स्थिर रहता है। यही है, ठोस से तरल तक राज्यों के परिवर्तन के दौरान थर्मल संतुलन में पदार्थ सह-अस्तित्व के ठोस और तरल दोनों अवस्थाएं।
  • जिस तापमान पर एक दूसरे के साथ थर्मल संतुलन में पदार्थ के ठोस और तरल अवस्थाएं होती हैं, उसे इसका गलनांक कहा जाता है। यह पदार्थ की विशेषता है। यह दबाव पर भी निर्भर करता है। मानक वायुमंडलीय दबाव में किसी पदार्थ के पिघलने बिंदु को उसका सामान्य गलनांक कहा जाता है
  • वाष्प (या गैस) को तरल से राज्य के परिवर्तन कहा जाता है vaporisation । यह देखा गया है कि जब तक तरल की पूरी मात्रा वाष्प में बदल जाती है तब तक तापमान स्थिर रहता है। अर्थात्, तरल से वाष्प तक राज्य के परिवर्तन के दौरान, थर्मल संतुलन में पदार्थ सह-अस्तित्व के तरल और वाष्प दोनों।
  • जिस तापमान पर द्रव और वाष्प पदार्थ पदार्थ के सह-अस्तित्व की स्थिति होती है, उसे क्वथनांक कहा जाता है। उच्च ऊंचाई पर, वायुमंडलीय दबाव कम होता है, जिससे समुद्र के स्तर की तुलना में पानी का क्वथनांक कम हो जाता है। दूसरी ओर, क्वथनांक से एक प्रेशर कुकर के अंदर बढ़ जाती है दबाव बढ़ । इसलिए खाना पकाना तेज है।
  • मानक वायुमंडलीय दबाव में किसी पदार्थ के क्वथनांक को उसका सामान्य क्वथनांक कहा जाता है
  • हालांकि, सभी पदार्थ  तीन राज्यों से नहीं गुजरते हैं : एस olid- तरल-गैस । ऐसे कुछ पदार्थ हैं जो सामान्य रूप से ठोस से वाष्प अवस्था तक सीधे गुजरते हैं और इसके विपरीत। तरल अवस्था से गुजरे बिना ठोस अवस्था से वाष्प अवस्था में परिवर्तन को उदात्तीकरण कहा जाता है, और पदार्थ को उदात्त कहा जाता है। सूखी बर्फ (ठोस सीओ 2 ) उदात्त , इसलिए भी आयोडीन। उच्च बनाने की क्रिया  प्रक्रिया के दौरान थर्मल संतुलन में एक पदार्थ के ठोस के दोनों ठोस और वाष्प राज्य।
  • किसी पदार्थ और उसके परिवेश के बीच ऊष्मा ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा तब हस्तांतरित की जाती है जब वह राज्य के परिवर्तन से गुजरती है। पदार्थ की स्थिति के परिवर्तन के दौरान स्थानांतरित प्रति इकाई द्रव्यमान की मात्रा को प्रक्रिया के लिए पदार्थ की अव्यक्त गर्मी कहा जाता है।
  • अपने पिघलने बिंदु पर एक ठोस को आपूर्ति की जाने वाली ऊष्मा ऊर्जा की मात्रा , जैसे कि यह बिना किसी तापमान के तरल अवस्था में परिवर्तित हो जाती है, संलयन की अव्यक्त ऊष्मा कहलाती है और तरल-गैस अवस्था परिवर्तन के लिए वाष्पीकरण की अव्यक्त ऊष्मा कहलाती है ।
  • न्यूटन के शीतलन के नियम का कहना है कि किसी पिंड के ठंडा होने की दर शरीर के आसपास के अतिरिक्त तापमान के अनुपात में होती है।
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