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राज्यों की पृष्ठभूमि

पदार्थ तीन अवस्थाओं में आता है: ठोस , तरल या गैस । प्रत्येक राज्य में एक अलग कण व्यवस्था होती है, जो कणों को स्थानांतरित करने (या स्थानांतरित नहीं करने) की अनुमति देती है, और कभी-कभी यह कण व्यवस्था बदल सकती है, पदार्थ की स्थिति को बदल सकती है। कणों की एक प्रणाली में थर्मल ऊर्जा को जोड़ने से औसत गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। गतिज ऊर्जा में कमी एक प्रणाली के तापमान को कम कर सकती है या गैस से तरल या तरल से एक ठोस तक एक प्रणाली की स्थिति को बदल सकती है।

एक ठोस में, कण एक नियमित पैटर्न में व्यवस्थित होते हैं और एक साथ बहुत करीब होते हैं। वे एक दूसरे के चारों ओर नहीं घूम सकते हैं, लेकिन एक निश्चित बिंदु के बारे में कंपन करते हैं। तीन अवस्थाओं में, ठोस पदार्थों में कणों की गतिज ऊर्जा सबसे कम होती है। जैसे-जैसे कणों को अधिक ऊष्मीय ऊर्जा मिलती है (अक्सर गर्म होकर), वे अधिक कंपन करते हैं। एक बार कणों में एक दूसरे के चारों ओर घूमने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है, तो अवस्था ठोस से तरल में बदल जाती है। एक ठोस को तरल में बदलने के लिए आवश्यक गतिज ऊर्जा की मात्रा ठोस के मेकअप पर निर्भर करती है और यह "पिघलने बिंदु" है।

एक तरल में, कण अभी भी एक साथ बहुत करीब हैं, लेकिन एक यादृच्छिक व्यवस्था है। वे अभी भी कंपन करते हैं, लेकिन एक दूसरे से आगे बढ़ सकते हैं, जिससे तरल पदार्थ प्रवाहित हो सकते हैं। कणों के हिलने की क्षमता यह भी है कि तरल पदार्थ जो भी कंटेनर में हैं उनका आकार भर देंगे। यदि हम इन कणों को और अधिक गर्म करते हैं, तो कणों के बीच के बंधन टूट जाते हैं और वे गैस बन जाते हैं।

गैसों के लिए कण व्यवस्था यादृच्छिक होती है और कण बाहर फैल जाते हैं। वे चारों ओर उड़ते हैं, एक दूसरे से टकराते हैं और अपने कंटेनरों के किनारों से टकराते हैं। कणों के बीच बहुत जगह होती है, जिसका अर्थ है कि गैसों को संकुचित किया जा सकता है। जितना अधिक वे संकुचित होते हैं, उतना ही वे अपने कंटेनर और एक दूसरे से टकराते हैं। कणों और अन्य सामग्री की टक्कर दबाव के रूप में ज्ञात एक बल को बाहर निकालती है ।

दबाव विभिन्न कारकों से प्रभावित होता है, जैसे सिस्टम का तापमान, कणों की संख्या और कंटेनर की मात्रा। सिस्टम का दबाव इस बात को प्रभावित कर सकता है कि मामला क्या है। एक उच्च दबाव के साथ, तरल चरण से गैस चरण में बदलने के लिए कणों के लिए अधिक थर्मल ऊर्जा की आवश्यकता होती है। कम दबाव के साथ विपरीत सच है; तरल चरण से गैस चरण में बदलने के लिए कणों के लिए कम तापीय ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

पदार्थ के राज्यों के बारे में छात्रों को पढ़ाने के लिए सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला उदाहरण एच ₂ ओ, या पानी है। यह उन कुछ पदार्थों में से एक है जो तीनों राज्यों में पृथ्वी पर स्वाभाविक रूप से पाए जा सकते हैं। पानी में 0 ° C (32 ° F, 273.2 K) पर एक गलनांक होता है और इसमें 100 ° C (212 ° F और 373.2 K) का क्वथनांक होता है। पानी का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है क्योंकि छात्रों को तीनों राज्यों के साथ अनुभव है। बर्फ, पानी और भाप सभी एक ही प्रकार के कण से बने होते हैं, लेकिन प्रत्येक पदार्थ बहुत अलग दिखता है और महसूस करता है। पानी काफी अजीब है, हालांकि; बर्फ पानी की तुलना में कम घनी होती है और तरल के ऊपर ठोस तैरती है, एक ऐसी विशेषता जो अन्य पदार्थों के लिए विशिष्ट नहीं है। इस ख़ासियत ने जीवित प्राणियों को बर्फ से अछूता पानी में जीवित रहने की अनुमति दी है और जीवन को अपने तरीके से विकसित करने की अनुमति दी है।

इस पाठ योजना की गतिविधियाँ छात्रों को समझने के ठोस आधार के साथ अधिक जटिल अणुओं को समझाने के लिए कणों के सरल बॉल मॉडल का उपयोग करती हैं। एक पानी 'कण' वास्तव में तीन परमाणुओं से बना होता है, लेकिन एक कण के रूप में इसका इलाज करने से अणुओं की व्यवस्था का वर्णन करते समय समझना आसान हो जाता है। यह महत्वपूर्ण है कि छात्र एक शुद्ध पदार्थ को एक पदार्थ के रूप में परिभाषित करने में सक्षम हैं जो एक प्रकार के परमाणु या अणु से बना है।