कुतूहल अध्याय 7 जिज्ञासा बनाए रखें

(घ) ठोस पदार्थों में सुसंकुलित होते हैं और द्रवों में एक स्थान से दूसरे स्थान तक गति करते हैं।

केवल यही कथन दोनों भागों में सही है। ठोस में कण दृढ़ता से संकुलित होते हैं और अत्यंत प्रबल आकर्षण बलों द्वारा नियत स्थितियों पर बँधे रहते हैं, अत: वे केवल कंपन कर सकते हैं। द्रव में आकर्षण कुछ दुर्बल और अंतराकणीय स्थान कुछ अधिक होता है, अत: कण एक-दूसरे के पास से होकर गति कर सकते हैं — इसीलिए आप जल में अँगुली घुमा सकते हैं, पत्थर में नहीं।

कथन (क), (ख), (ग), (घ) और (ङ) सत्य हैं। केवल (च) असत्य है।

(च) का सही रूप: गरम करने पर हम कपूर को ऊर्जा दे रहे हैं। यह ऊर्जा उसके कणों की गति इतनी बढ़ा देती है कि वे ठोस से मुक्त होकर कक्ष की वायु में फैल जाते हैं; हमें जो गंध अनुभव होती है वह इन्हीं कपूर-कणों के नाक तक पहुँचने से होती है, ऊर्जा के गंध के रूप में मुक्त होने से नहीं।

(ग) कुर्सी का कुछ भी नहीं बचता।

सत्यता (औचित्य)। कुर्सी कोई ऐसी वस्तु नहीं है जो कणों को अपने भीतर रखती हो, जैसे डिब्बा कंचों को रखता है। कुर्सी स्वयं घटक कणों की एक वृहत संख्या ही है जो अंतराकणीय आकर्षणों द्वारा जुड़ी हुई कुर्सी के आकार में व्यवस्थित है। उसकी लकड़ी, उसका भार, उसकी कठोरता और उसकी आकृति — सब उन्हीं कणों और उनके बीच के बलों के गुणधर्म हैं।

प्रत्येक कण हटा दीजिए तो कुर्सी बनने के लिए कोई पदार्थ ही शेष नहीं रहेगा — न लकड़ी, न पाए, न बैठने का भाग, न भार, कुछ भी नहीं। अंतराकणीय स्थान भी शेष नहीं रहेंगे, क्योंकि जहाँ कण ही न हों वहाँ कणों के बीच का स्थान हो ही नहीं सकता।

क्योंकि गैस में कण यात्रा करने के लिए स्वतंत्र हैं और ठोस में नहीं।

गैसों में। अंतराकणीय आकर्षण नगण्य और अंतराकणीय स्थान अधिकतम होता है। प्रत्येक कण सभी दिशाओं में स्वतंत्र गति करता है और कभी रुकता नहीं। दो गैसों को पास लाइए और प्रत्येक के कण दूसरी के कणों के बीच के विस्तृत स्थानों में चले जाते हैं, टकराते हैं, और धकेले जाकर आगे बढ़ते जाते हैं — जब तक दोनों एकसमान रूप से न फैल जाएँ। इसके लिए न विलोडन चाहिए, न हिलाना, न गरम करना — क्रियाकलाप 7.9 में सुगंध स्वयं पूरा कक्ष पार कर लेती है।

ठोसों में। अंतराकणीय आकर्षण अत्यंत प्रबल और अंतराकणीय स्थान न्यूनतम होता है। प्रत्येक कण नियत स्थिति पर बँधा है और केवल इधर-उधर कंपन कर सकता है; वह अपने पड़ोसियों के पास से होकर नहीं जा सकता और ठोस को छोड़ भी नहीं सकता। अत: दो ठोसों को साथ रखने पर एक से दूसरे में कुछ भी नहीं जा सकता। वे केवल अपनी सतहों पर स्पर्श करते हैं।

क्योंकि दूध द्रव है और गिलास ठोस, और दोनों में यह अंतर है कि उनके कण कितनी प्रबलता से बँधे हैं तथा कितनी स्वतंत्रता से गति कर सकते हैं।

दूध बहता और फैलता है। द्रव में अंतराकणीय आकर्षण ठोस की अपेक्षा कुछ दुर्बल होते हैं, अत: कण एक-दूसरे के पास से होकर गति कर सकते हैं — यद्यपि केवल सीमित स्थान के भीतर। गिलास के भीतर वह सीमित स्थान दीवारें देती हैं और दूध गिलास की आकृति ले लेता है। मेज पर छलकने के बाद कोई दीवार नहीं बचती, अत: कणों को रोकने वाला कुछ नहीं है; वे एक-दूसरे पर सरक जाते हैं और दूध पतली परत के रूप में फैलकर मेज की सतह की आकृति ले लेता है। उसका आयतन तब भी नहीं बदलता — उतना ही दूध अब ऊँचा और सँकरा न रहकर चौड़ा और उथला हो गया है।

गिलास अपनी आकृति बनाए रखता है। ठोस में कण सुसंकुलित होते हैं और अत्यंत प्रबल अंतराकणीय आकर्षण प्रत्येक कण को नियत स्थिति पर रखते हैं। वे केवल कंपन कर सकते हैं, एक-दूसरे के पास से होकर नहीं जा सकते। अत: काँच की आकृति और आयतन निश्चित रहते हैं जिन्हें गिरना नहीं बदलता — आघात अधिक हो तो वह चटक सकता है, परंतु मेज पर बहेगा कभी नहीं।

उन्हीं कणों की तीन व्यवस्थाएँ, जिन्हें अवस्था के दो परिवर्तन जोड़ते हैं:

प्रत्येक अवस्था क्या दर्शाती है और क्यों:

• बर्फ। कण सुसंकुलित, प्रबल आकर्षण द्वारा नियत स्थितियों पर बँधे। वे केवल कंपन कर सकते हैं। अंतराकणीय स्थान न्यूनतम, अत: बर्फ की आकृति और आयतन निश्चित।
• गलनांक तक गरम करना। दी गई ऊष्मीय ऊर्जा आकर्षण बलों को अप्रभावी करने में लगती है। कंपन इतने तीव्र हो जाते हैं कि कण अपनी नियत स्थिति छोड़ देते हैं; अंतराकणीय दूरी में अल्प वृद्धि होती है, आकर्षण दुर्बल हो जाते हैं और बर्फ जल बन जाती है।
• जल। कण कुछ विरल संकुलित, गतिशील — परंतु फिर भी एक-दूसरे के निकट और सीमित स्थान के भीतर। आयतन निश्चित, आकृति निश्चित नहीं।
• क्वथनांक तक गरम करना। कणों की गति इतनी तीव्र हो जाती है कि वे एक-दूसरे से दूर हट जाते हैं, आकर्षण समाप्तप्राय हो जाते हैं और कण द्रव से मुक्त हो जाते हैं।
• जल वाष्प। आकर्षण नगण्य, अंतराकणीय स्थान अधिकतम, कण सभी दिशाओं में स्वतंत्र गति करते हैं। न आकृति निश्चित, न आयतन।

ऐलुमिनियम पर्णिका ठोस है, ग्लिसरीन द्रव और मेथेन गैस — अत: तीनों चित्र वही तीन मानक व्यवस्थाएँ हैं, एक ही पैमाने पर बनाई गईं।

अभी-अभी बुझाई गई मोमबत्ती में एक ही पदार्थ — मोम — की तीनों अवस्थाएँ एक साथ दिखाई देती हैं।

क्योंकि नमक घुला हुआ है — वह पृथक घटक कणों के रूप में जल में फैला हुआ है और वे कण देखे जाने के लिए बहुत ही सूक्ष्म हैं।

घुलने पर नमक अपने घटक कणों में टूट जाता है। ये कण अत्यंत सूक्ष्म होते हैं, इतने कि उन्हें किसी सामान्य सूक्ष्मदर्शी से भी नहीं देखा जा सकता, और वे जल के कणों के बीच पहले से विद्यमान अंतराकणीय स्थानों में चले जाते हैं। इसके बाद जल-कणों की निरंतर गति उन्हें पूरे जल में एकसमान रूप से फैला देती है। ऐसा हो जाने पर नमक का कोई दाना कहीं नहीं बचता जिसे आँख खोज सके — परंतु समुद्र की प्रत्येक बूँद में नमक के कण उपस्थित रहते हैं और जीभ उन्हें तत्काल पहचान लेती है।

यह ठीक क्रियाकलाप 7.2 है, बहुत बड़े पैमाने पर। दो छोटे चम्मच चीनी एक गिलास जल में पूर्णतः लुप्त हो जाती है, फिर भी सबसे ऊपरी सतह से लिया गया चम्मच मीठा लगता है। क्रियाकलाप 7.7 दूसरा प्रमाण जोड़ता है: स्तर ‘ब’ से घटकर ‘स’ पर आ जाता है, जो दर्शाता है कि घुले हुए कण पहले से विद्यमान स्थान में समा गए हैं।

दोनों ठोस हैं। पात्र की आकृति ढेर लेता है, पदार्थ नहीं।

आँख से नहीं, कणीय कसौटी से जाँचिए:

• एक दाने को देखिए। चावल के एक दाने की अपनी निश्चित आकृति और अपना निश्चित आयतन है, और वह उन्हें हर जगह बनाए रखता है। उसके घटक कण सुसंकुलित हैं, प्रबल आकर्षण द्वारा नियत स्थितियों पर बँधे हैं और केवल कंपन कर सकते हैं। ठोस की यही परिभाषा है। चावल का आटा उसी को और महीन पीसा हुआ रूप है — उसका प्रत्येक कण अब भी ठोस चावल का छोटा टुकड़ा ही है, ठीक वैसे ही जैसे क्रियाकलाप 7.1 में पिसी हुई चॉक का प्रत्येक कण चॉक ही था।
• पूछिए कि वास्तव में गति कौन कर रहा है। पात्र को झुकाने पर दाने एक-दूसरे पर लुढ़कते हैं। प्रत्येक दाने के भीतर कुछ भी अपने स्थान से नहीं हिलता। सच्चे द्रव में कण स्वयं एक-दूसरे के पास से सरकते हैं और उनके भीतर कोई और छोटी वस्तु होती ही नहीं।
• फिर से उँडेलिए। चावल वही गिने जा सकने वाले दाने बनकर वापस आ जाता है, अपरिवर्तित। उँडेला हुआ जल पृथक, एक जैसे टुकड़ों के रूप में वापस नहीं आता।