तरल और ठोस: Difference between revisions
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जबकि रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थों का एक ही [[गलन|गलनांक]] होता है, रासायनिक [[मिश्रण]] प्रायः '''ठोस तापमान''' (''T''<sub>S</sub> or ''T''<sub>sol</sub>) पर आंशिक रूप से द्रवित होते हैं, और उच्च '''तरल तापमान''' (''T''<sub>L</sub> or ''T''<sub>liq</sub>) पर पूर्ण रूप द्रवित होते हैं। ठोस सदैव तरल से कम या उसके बराबर होता है, परंतु उनका मेल होना आवश्यक नहीं है। यदि ठोस और तरल के बीच अंतर स्थित है तो इसे हिमीकरण सीमा कहा जाता है, और उस अंतर के भीतर, पदार्थ में ठोस और तरल चरणों ([[ गारा | कर्दम]] के जैसे) का मिश्रण होता है। ऐसी ही एक स्थिति है, उदाहरण के लिए, [[ओलीवाइन]] (फ़ोर्सटेराइट-फ़ायलाइट) प्रणाली के साथ, जो पृथ्वी के आवरण में सामान्य है।<ref>{{cite journal | last=Herzberg | first=Claude T. | title=Solidus and liquidus temperatures and mineralogies for anhydrous garnet-lherzolite to 15 GPa | journal=Physics of the Earth and Planetary Interiors | publisher=Elsevier BV | volume=32 | issue=2 | year=1983 | issn=0031-9201 | doi=10.1016/0031-9201(83)90139-5 | pages=193–202}}</ref> | जबकि रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थों का एक ही [[गलन|गलनांक]] होता है, रासायनिक [[मिश्रण]] प्रायः '''ठोस तापमान''' (''T''<sub>S</sub> or ''T''<sub>sol</sub>) पर आंशिक रूप से द्रवित होते हैं, और उच्च '''तरल तापमान''' (''T''<sub>L</sub> or ''T''<sub>liq</sub>) पर पूर्ण रूप द्रवित होते हैं। अतः ठोस सदैव तरल से कम या उसके बराबर होता है, परंतु उनका मेल होना आवश्यक नहीं है। इस प्रकार से यदि ठोस और तरल के बीच अंतर स्थित है तो इसे हिमीकरण सीमा कहा जाता है, और उस अंतर के भीतर, पदार्थ में ठोस और तरल चरणों ([[ गारा |कर्दम]] के जैसे) का मिश्रण होता है। ऐसी ही एक स्थिति है, उदाहरण के लिए, [[ओलीवाइन]] (फ़ोर्सटेराइट-फ़ायलाइट) प्रणाली के साथ, जो पृथ्वी के आवरण में सामान्य है।<ref>{{cite journal | last=Herzberg | first=Claude T. | title=Solidus and liquidus temperatures and mineralogies for anhydrous garnet-lherzolite to 15 GPa | journal=Physics of the Earth and Planetary Interiors | publisher=Elsevier BV | volume=32 | issue=2 | year=1983 | issn=0031-9201 | doi=10.1016/0031-9201(83)90139-5 | pages=193–202}}</ref> | ||
==परिभाषाएँ== | ==परिभाषाएँ== | ||
[[File:Solid solution.svg|thumbnail|right|250px|α और β के मिश्रण से बने ठोस घोल का संतुलन चरण आरेख। ऊपरी वक्र तरल की रेखा है, और निम्न वक्र ठोस की रेखा है।]][[रसायन विज्ञान]], पदार्थ विज्ञान और भौतिकी में, तरल तापमान उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके ऊपर एक पदार्थ पूर्ण रूप से तरल होता है,<ref name=Askeland2008>{{cite book | last=Askeland | first=Donald R. | last2=Fulay | first2=Pradeep P. | title=सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग की अनिवार्यताएँ| publisher=Cengage Learning | publication-place=Toronto | date=2008-04-23 | isbn=978-0-495-24446-2 | page=305|edition=2nd}}</ref> और अधिकतम तापमान जिस पर [[क्रिस्टल]] [[थर्मोडायनामिक संतुलन|ऊष्मागतिक संतुलन]] में द्रवित होने के साथ सह-अस्तित्व में रह सकते हैं। ठोस तापमान का एक [[लोकस (गणित)|बिन्दुपथ (गणित)]] है ([[चरण आरेख]] पर वक्र) जिसके | [[File:Solid solution.svg|thumbnail|right|250px|α और β के मिश्रण से बने ठोस घोल का संतुलन चरण आरेख। ऊपरी वक्र तरल की रेखा है, और निम्न वक्र ठोस की रेखा है।]]अतः [[रसायन विज्ञान]], पदार्थ विज्ञान और भौतिकी में, तरल तापमान उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके ऊपर एक पदार्थ पूर्ण रूप से तरल होता है,<ref name=Askeland2008>{{cite book | last=Askeland | first=Donald R. | last2=Fulay | first2=Pradeep P. | title=सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग की अनिवार्यताएँ| publisher=Cengage Learning | publication-place=Toronto | date=2008-04-23 | isbn=978-0-495-24446-2 | page=305|edition=2nd}}</ref> और अधिकतम तापमान जिस पर [[क्रिस्टल]] [[थर्मोडायनामिक संतुलन|ऊष्मागतिक संतुलन]] में द्रवित होने के साथ सह-अस्तित्व में रह सकते हैं। ठोस तापमान का एक [[लोकस (गणित)|बिन्दुपथ (गणित)]] है ([[चरण आरेख]] पर वक्र) जिसके निम्न दिया गया पदार्थ पूर्ण रूप से [[ठोस]] (क्रिस्टलीकृत) होता है। इस प्रकार से ठोस तापमान, उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके निम्न कोई पदार्थ पूर्ण रूप से ठोस होती है,<ref name=Askeland2008 /> और न्यूनतम तापमान जिस पर ऊष्मागतिक संतुलन में द्रवित क्रिस्टल के साथ सह-अस्तित्व में रह सकता है। | ||
तरल और ठोस का उपयोग अधिकांशतः अशुद्ध पदार्थों (मिश्रण) जैसे कांच, धातु [[मिश्र धातु]], [[चीनी मिट्टी]] की वस्तुएं, [[चट्टान (भूविज्ञान)]] और [[खनिज|खनिजों]] के लिए किया जाता है। तरल और ठोस की रेखाएँ द्विआधारी ठोस हलों के चरण आरेखों के साथ-साथ,<ref name=Askeland2008 /> अपरिवर्तनीय बिंदु से दूर [[ गलनक्रांतिक |गलनक्रांतिक]] प्रणालियों में दिखाई देती हैं।<ref name=Callister2008 /> | तरल और ठोस का उपयोग अधिकांशतः अशुद्ध पदार्थों (मिश्रण) जैसे कांच, धातु [[मिश्र धातु]], [[चीनी मिट्टी]] की वस्तुएं, [[चट्टान (भूविज्ञान)]] और [[खनिज|खनिजों]] के लिए किया जाता है। इस प्रकार से तरल और ठोस की रेखाएँ द्विआधारी ठोस हलों के चरण आरेखों के साथ-साथ,<ref name=Askeland2008 /> अपरिवर्तनीय बिंदु से दूर [[ गलनक्रांतिक |गलनक्रांतिक]] प्रणालियों में पूर्ण रूप से दिखाई देती हैं।<ref name=Callister2008 /> | ||
===जब भेद अप्रासंगिक हो=== | ===जब भेद अप्रासंगिक हो=== | ||
शुद्ध तत्वों या यौगिकों के लिए, उदाहरण के लिए शुद्ध तांबा, शुद्ध पानी, आदि तरल और ठोस ही तापमान पर होते हैं, और द्रवित होने बिंदु शब्द का उपयोग किया जा सकता है। | अतः शुद्ध तत्वों या यौगिकों के लिए, उदाहरण के लिए शुद्ध तांबा, शुद्ध पानी, आदि तरल और ठोस ही तापमान पर होते हैं, और द्रवित होने बिंदु शब्द का उपयोग किया जा सकता है। | ||
कुछ मिश्रण ऐसे भी होते हैं जो विशेष तापमान पर द्रवित होते हैं, जिन्हें [[सर्वांगसम पिघलना|सर्वांगसम द्रवीकरण]] कहा जाता है। इसका उदाहरण गलनक्रांतिक प्रणाली है। गलनक्रांतिक प्रणाली में, विशेष मिश्रण अनुपात होता है जहां ठोस और तरल तापमान बिंदु पर मेल खाते हैं जिसे अपरिवर्तनीय बिंदु के रूप में जाना जाता है। अपरिवर्तनीय बिंदु पर, मिश्रण गलनक्रांतिक प्रतिक्रिया से गुजरता है जहां दोनों ठोस द्रवित होते हैं और तापमान समान होता है।<ref name=Callister2008>{{cite book|title=Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach|first1=William D.|last1=Callister|first2=David G.|last2=Rethwisch|edition=3rd|publisher=John Wiley & Sons|year=2008|isbn=978-0-470-12537-3|pages=356–358}}</ref> | कुछ मिश्रण ऐसे भी होते हैं जो विशेष तापमान पर द्रवित होते हैं, जिन्हें [[सर्वांगसम पिघलना|सर्वांगसम द्रवीकरण]] कहा जाता है। इस प्रकार से इसका उदाहरण एक गलनक्रांतिक प्रणाली है। गलनक्रांतिक प्रणाली में, विशेष मिश्रण अनुपात होता है जहां ठोस और तरल तापमान बिंदु पर मेल खाते हैं जिसे अपरिवर्तनीय बिंदु के रूप में जाना जाता है। अतः अपरिवर्तनीय बिंदु पर, मिश्रण गलनक्रांतिक प्रतिक्रिया से गुजरता है जहां दोनों ठोस द्रवित होते हैं और तापमान समान होता है।<ref name=Callister2008>{{cite book|title=Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach|first1=William D.|last1=Callister|first2=David G.|last2=Rethwisch|edition=3rd|publisher=John Wiley & Sons|year=2008|isbn=978-0-470-12537-3|pages=356–358}}</ref> | ||
==मॉडलिंग और माप== | ==मॉडलिंग और माप== | ||
विभिन्न प्रणालियों के लिए तरल और ठोस वक्रों की भविष्यवाणी करने के लिए कई मॉडलों का उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite journal | last=Safarian | first=Jafar | last2=Kolbeinsen | first2=Leiv | last3=Tangstad | first3=Merete | title=सिलिकॉन बाइनरी सिस्टम का लिक्विडस| journal=Metallurgical and Materials Transactions B | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=42 | issue=4 | date=2011-04-02 | issn=1073-5615 | doi=10.1007/s11663-011-9507-4 | pages=852–874|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal | last=Galvin | first=C.O.T. | last2=Grimes | first2=R.W. | last3=Burr | first3=P.A. | title=द्विआधारी चरण आरेख में लिक्विडस और सॉलिडस की पहचान करने के लिए एक आणविक गतिशीलता विधि| journal=Computational Materials Science | publisher=Elsevier BV | volume=186 | year=2021 | issn=0927-0256 | doi=10.1016/j.commatsci.2020.110016 | page=110016| hdl=10044/1/82641 | hdl-access=free }}</ref><ref>{{cite journal | last=Deffrennes | first=Guillaume | last2=Terayama | first2=Kei | last3=Abe | first3=Taichi | last4=Ogamino | first4=Etsuko | last5=Tamura | first5=Ryo | title=मशीन लर्निंग और CALPHAD आकलन के संयोजन से बाइनरी लिक्विडस की भविष्यवाणी करने के लिए एक रूपरेखा| journal=Materials & Design | publisher=Elsevier BV | volume=232 | year=2023 | issn=0264-1275 | doi=10.1016/j.matdes.2023.112111 | page=112111|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal | last=Miura | first=Akira | last2=Hokimoto | first2=Tsukasa | last3=Nagao | first3=Masanori | last4=Yanase | first4=Takashi | last5=Shimada | first5=Toshihiro | last6=Tadanaga | first6=Kiyoharu | title=Prediction of Ternary Liquidus Temperatures by Statistical Modeling of Binary and Ternary Ag–Al–Sn–Zn Systems | journal=ACS Omega | publisher=American Chemical Society (ACS) | volume=2 | issue=8 | date=2017-08-31 | issn=2470-1343 | doi=10.1021/acsomega.7b00784 | pages=5271–5282|doi-access=free}}</ref> | इस प्रकार से विभिन्न प्रणालियों के लिए तरल और ठोस वक्रों की भविष्यवाणी करने के लिए कई मॉडलों का उपयोग किया जाता है।<ref>{{cite journal | last=Safarian | first=Jafar | last2=Kolbeinsen | first2=Leiv | last3=Tangstad | first3=Merete | title=सिलिकॉन बाइनरी सिस्टम का लिक्विडस| journal=Metallurgical and Materials Transactions B | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=42 | issue=4 | date=2011-04-02 | issn=1073-5615 | doi=10.1007/s11663-011-9507-4 | pages=852–874|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal | last=Galvin | first=C.O.T. | last2=Grimes | first2=R.W. | last3=Burr | first3=P.A. | title=द्विआधारी चरण आरेख में लिक्विडस और सॉलिडस की पहचान करने के लिए एक आणविक गतिशीलता विधि| journal=Computational Materials Science | publisher=Elsevier BV | volume=186 | year=2021 | issn=0927-0256 | doi=10.1016/j.commatsci.2020.110016 | page=110016| hdl=10044/1/82641 | hdl-access=free }}</ref><ref>{{cite journal | last=Deffrennes | first=Guillaume | last2=Terayama | first2=Kei | last3=Abe | first3=Taichi | last4=Ogamino | first4=Etsuko | last5=Tamura | first5=Ryo | title=मशीन लर्निंग और CALPHAD आकलन के संयोजन से बाइनरी लिक्विडस की भविष्यवाणी करने के लिए एक रूपरेखा| journal=Materials & Design | publisher=Elsevier BV | volume=232 | year=2023 | issn=0264-1275 | doi=10.1016/j.matdes.2023.112111 | page=112111|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal | last=Miura | first=Akira | last2=Hokimoto | first2=Tsukasa | last3=Nagao | first3=Masanori | last4=Yanase | first4=Takashi | last5=Shimada | first5=Toshihiro | last6=Tadanaga | first6=Kiyoharu | title=Prediction of Ternary Liquidus Temperatures by Statistical Modeling of Binary and Ternary Ag–Al–Sn–Zn Systems | journal=ACS Omega | publisher=American Chemical Society (ACS) | volume=2 | issue=8 | date=2017-08-31 | issn=2470-1343 | doi=10.1021/acsomega.7b00784 | pages=5271–5282|doi-access=free}}</ref> | ||
ठोस और तरल का विस्तृत माप [[खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति|विशेष रूप से स्कैनिंग उष्मामिति]] और [[विभेदक थर्मल विश्लेषण|विभेदक तापीय विश्लेषण]] जैसी तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | last=Bernhard | first=Michael | last2=Presoly | first2=Peter | last3=Bernhard | first3=Christian | last4=Hahn | first4=Susanne | last5=Ilie | first5=Sergiu | title=An Assessment of Analytical Liquidus Equations for Fe-C-Si-Mn-Al-P-Alloyed Steels Using DSC/DTA Techniques | journal=Metallurgical and Materials Transactions B | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=52 | issue=5 | date=2021-06-29 | issn=1073-5615 | doi=10.1007/s11663-021-02251-1 | pages=2821–2830|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal | last=Radomski | first=R. | last2=Radomska | first2=M. | title=पर्किन-एल्मर 1बी डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमीटर के माध्यम से सॉलिडस और लिक्विडस तापमान का निर्धारण| journal=Journal of Thermal Analysis | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=24 | issue=1 | year=1982 | issn=0368-4466 | doi=10.1007/bf01914805 | pages=101–109}}</ref><ref>{{cite journal | last=Sooby | first=E.S. | last2=Nelson | first2=A.T. | last3=White | first3=J.T. | last4=McIntyre | first4=P.M. | title=Measurements of the liquidus surface and solidus transitions of the NaCl–UCl<sub>3</sub> and NaCl–UCl<sub>3</sub>–CeCl<sub>3</sub> phase diagrams | journal=Journal of Nuclear Materials | publisher=Elsevier BV | volume=466 | year=2015 | issn=0022-3115 | doi=10.1016/j.jnucmat.2015.07.050 | pages=280–285| doi-access=free }}</ref><ref>{{cite journal | last=Liu | first=Gang | last2=Liu | first2=Lin | last3=Zhao | first3=Xinbao | last4=Ge | first4=Bingming | last5=Zhang | first5=Jun | last6=Fu | first6=Hengzhi | title=निकेल-बेस सिंगल-क्रिस्टल सुपरअलॉय के ठोसीकरण विशेषताओं पर रे और आरयू का प्रभाव| journal=Metallurgical and Materials Transactions A | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=42 | issue=9 | date=2011-03-31 | issn=1073-5623 | doi=10.1007/s11661-011-0673-4 | pages=2733–2741}}</ref> | अतः ठोस और तरल का विस्तृत माप [[खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति|विशेष रूप से स्कैनिंग उष्मामिति]] और [[विभेदक थर्मल विश्लेषण|विभेदक तापीय विश्लेषण]] जैसी तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | last=Bernhard | first=Michael | last2=Presoly | first2=Peter | last3=Bernhard | first3=Christian | last4=Hahn | first4=Susanne | last5=Ilie | first5=Sergiu | title=An Assessment of Analytical Liquidus Equations for Fe-C-Si-Mn-Al-P-Alloyed Steels Using DSC/DTA Techniques | journal=Metallurgical and Materials Transactions B | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=52 | issue=5 | date=2021-06-29 | issn=1073-5615 | doi=10.1007/s11663-021-02251-1 | pages=2821–2830|doi-access=free}}</ref><ref>{{cite journal | last=Radomski | first=R. | last2=Radomska | first2=M. | title=पर्किन-एल्मर 1बी डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमीटर के माध्यम से सॉलिडस और लिक्विडस तापमान का निर्धारण| journal=Journal of Thermal Analysis | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=24 | issue=1 | year=1982 | issn=0368-4466 | doi=10.1007/bf01914805 | pages=101–109}}</ref><ref>{{cite journal | last=Sooby | first=E.S. | last2=Nelson | first2=A.T. | last3=White | first3=J.T. | last4=McIntyre | first4=P.M. | title=Measurements of the liquidus surface and solidus transitions of the NaCl–UCl<sub>3</sub> and NaCl–UCl<sub>3</sub>–CeCl<sub>3</sub> phase diagrams | journal=Journal of Nuclear Materials | publisher=Elsevier BV | volume=466 | year=2015 | issn=0022-3115 | doi=10.1016/j.jnucmat.2015.07.050 | pages=280–285| doi-access=free }}</ref><ref>{{cite journal | last=Liu | first=Gang | last2=Liu | first2=Lin | last3=Zhao | first3=Xinbao | last4=Ge | first4=Bingming | last5=Zhang | first5=Jun | last6=Fu | first6=Hengzhi | title=निकेल-बेस सिंगल-क्रिस्टल सुपरअलॉय के ठोसीकरण विशेषताओं पर रे और आरयू का प्रभाव| journal=Metallurgical and Materials Transactions A | publisher=Springer Science and Business Media LLC | volume=42 | issue=9 | date=2011-03-31 | issn=1073-5623 | doi=10.1007/s11661-011-0673-4 | pages=2733–2741}}</ref> | ||
==प्रभाव== | ==प्रभाव== | ||
[[File:SiO2 Li2O.GIF|thumbnail|right|250px|द्विआधारी कांच पद्धति SiO<sub>2</sub>-Li<sub>2</sub>O में तरल तापमान वक्र]]अशुद्ध पदार्थों के लिए, उदाहरण के लिए मिश्र धातु, [[शहद]], [[शीतल पेय]], [[आइसक्रीम]], आदि का गलनांक गलनांक में विस्तृत हो जाता है। यदि तापमान द्रवित होने के अंतराल के भीतर है, तो कोई घोल को संतुलन में देख सकता है, अर्थात घोल न तो पूर्ण रूप से हिमित हो पाएगा और न ही द्रवित। यही कारण है कि पर्वत चोटियों पर उच्च शुद्धता की नवीन हिम या तो द्रवित हो जाती है या ठोस बनी रहती है, जबकि नगरों में स्थल पर दूषित हिम कुछ तापमान पर कीचड़युक्त हो जाती है। वेल्ड द्रवीकरण पूल में सल्फर के उच्च स्तर होते हैं, या तो आधार धातु की पिघली हुई अशुद्धियों से या वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से, सामान्यतः बहुत व्यापक द्रवित होने के अंतराल होते हैं, जिससे तप्त विदरण का संकट बढ़ जाता है। | [[File:SiO2 Li2O.GIF|thumbnail|right|250px|द्विआधारी कांच पद्धति SiO<sub>2</sub>-Li<sub>2</sub>O में तरल तापमान वक्र]]इस प्रकार से अशुद्ध पदार्थों के लिए, उदाहरण के लिए मिश्र धातु, [[शहद]], [[शीतल पेय]], [[आइसक्रीम]], आदि का गलनांक गलनांक में पूर्ण रूप से विस्तृत हो जाता है। यदि तापमान द्रवित होने के अंतराल के भीतर है, तो कोई घोल को संतुलन में देख सकता है, अर्थात घोल न तो पूर्ण रूप से हिमित हो पाएगा और न ही द्रवित। अतः यही कारण है कि पर्वत चोटियों पर उच्च शुद्धता की नवीन हिम या तो द्रवित हो जाती है या ठोस बनी रहती है, जबकि नगरों में स्थल पर दूषित हिम कुछ तापमान पर कीचड़युक्त हो जाती है। वेल्ड द्रवीकरण पूल में सल्फर के उच्च स्तर होते हैं, या तो आधार धातु की पिघली हुई अशुद्धियों से या वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से, सामान्यतः बहुत व्यापक द्रवित होने के अंतराल होते हैं, जिससे तप्त विदरण का संकट बढ़ जाता है। | ||
===शीतित होने पर व्यवहार=== | ===शीतित होने पर व्यवहार=== | ||
तरल तापमान के ऊपर, पदार्थ [[सजातीय (रसायन विज्ञान)]] है और संतुलन पर तरल है। चूँकि पद्धति को तरल तापमान से | अतः तरल तापमान के ऊपर, पदार्थ [[सजातीय (रसायन विज्ञान)]] है और संतुलन पर तरल है। चूँकि पद्धति को तरल तापमान से निम्न शीतित किया जाता है, पदार्थ के आधार पर, यदि कोई पर्याप्त रूप से लंबे समय तक प्रतीक्षा करता है, तो द्रवीकरण में अधिक से अधिक क्रिस्टल बनेंगे। इस प्रकार से वैकल्पिक रूप से, सजातीय (रसायन) ऐनक पर्याप्त तीव्र शीतलन के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, अर्थात, [[क्रिस्टलीकरण]] प्रक्रिया के गतिज निषेध के माध्यम से है। | ||
वह क्रिस्टल चरण जो किसी पदार्थ को उसके तरल तापमान तक शीतित करने पर सर्वप्रथम क्रिस्टलीकृत होता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण या प्राथमिक चरण कहलाता है। वह संरचना सीमा जिसके भीतर प्राथमिक चरण स्थिर रहता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। | वह क्रिस्टल चरण जो किसी पदार्थ को उसके तरल तापमान तक शीतित करने पर सर्वप्रथम क्रिस्टलीकृत होता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण या प्राथमिक चरण कहलाता है। अतः वह संरचना सीमा जिसके भीतर प्राथमिक चरण स्थिर रहता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण क्षेत्र के रूप में जाना जाता है। | ||
कांच उद्योग में तरल तापमान महत्वपूर्ण है क्योंकि क्रिस्टलीकरण कांच द्रवित होने और बनाने की प्रक्रिया के समय गंभीर समस्याएं उत्पन्न कर सकता है, और इससे उत्पाद विफलता भी हो सकती है।<ref>{{cite journal | last=Wallenberger | first=Frederick T. | last2=Smrček | first2=Antonín | title=The Liquidus Temperature; Its Critical Role in Glass Manufacturing | journal=International Journal of Applied Glass Science | publisher=Wiley | volume=1 | issue=2 | date=2010-05-20 | issn=2041-1286 | doi=10.1111/j.2041-1294.2010.00015.x | pages=151–163}}</ref> | इस प्रकार से कांच उद्योग में तरल तापमान महत्वपूर्ण है क्योंकि क्रिस्टलीकरण कांच द्रवित होने और बनाने की प्रक्रिया के समय गंभीर समस्याएं उत्पन्न कर सकता है, और इससे उत्पाद विफलता भी हो सकती है।<ref>{{cite journal | last=Wallenberger | first=Frederick T. | last2=Smrček | first2=Antonín | title=The Liquidus Temperature; Its Critical Role in Glass Manufacturing | journal=International Journal of Applied Glass Science | publisher=Wiley | volume=1 | issue=2 | date=2010-05-20 | issn=2041-1286 | doi=10.1111/j.2041-1294.2010.00015.x | pages=151–163}}</ref> | ||
==यह भी देखें== | ==यह भी देखें== | ||
* गलनांक/शीत बिंदु | * गलनांक/शीत बिंदु | ||
Revision as of 11:19, 1 December 2023
जबकि रासायनिक रूप से शुद्ध पदार्थों का एक ही गलनांक होता है, रासायनिक मिश्रण प्रायः ठोस तापमान (TS or Tsol) पर आंशिक रूप से द्रवित होते हैं, और उच्च तरल तापमान (TL or Tliq) पर पूर्ण रूप द्रवित होते हैं। अतः ठोस सदैव तरल से कम या उसके बराबर होता है, परंतु उनका मेल होना आवश्यक नहीं है। इस प्रकार से यदि ठोस और तरल के बीच अंतर स्थित है तो इसे हिमीकरण सीमा कहा जाता है, और उस अंतर के भीतर, पदार्थ में ठोस और तरल चरणों (कर्दम के जैसे) का मिश्रण होता है। ऐसी ही एक स्थिति है, उदाहरण के लिए, ओलीवाइन (फ़ोर्सटेराइट-फ़ायलाइट) प्रणाली के साथ, जो पृथ्वी के आवरण में सामान्य है।[1]
परिभाषाएँ
अतः रसायन विज्ञान, पदार्थ विज्ञान और भौतिकी में, तरल तापमान उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके ऊपर एक पदार्थ पूर्ण रूप से तरल होता है,[2] और अधिकतम तापमान जिस पर क्रिस्टल ऊष्मागतिक संतुलन में द्रवित होने के साथ सह-अस्तित्व में रह सकते हैं। ठोस तापमान का एक बिन्दुपथ (गणित) है (चरण आरेख पर वक्र) जिसके निम्न दिया गया पदार्थ पूर्ण रूप से ठोस (क्रिस्टलीकृत) होता है। इस प्रकार से ठोस तापमान, उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके निम्न कोई पदार्थ पूर्ण रूप से ठोस होती है,[2] और न्यूनतम तापमान जिस पर ऊष्मागतिक संतुलन में द्रवित क्रिस्टल के साथ सह-अस्तित्व में रह सकता है।
तरल और ठोस का उपयोग अधिकांशतः अशुद्ध पदार्थों (मिश्रण) जैसे कांच, धातु मिश्र धातु, चीनी मिट्टी की वस्तुएं, चट्टान (भूविज्ञान) और खनिजों के लिए किया जाता है। इस प्रकार से तरल और ठोस की रेखाएँ द्विआधारी ठोस हलों के चरण आरेखों के साथ-साथ,[2] अपरिवर्तनीय बिंदु से दूर गलनक्रांतिक प्रणालियों में पूर्ण रूप से दिखाई देती हैं।[3]
जब भेद अप्रासंगिक हो
अतः शुद्ध तत्वों या यौगिकों के लिए, उदाहरण के लिए शुद्ध तांबा, शुद्ध पानी, आदि तरल और ठोस ही तापमान पर होते हैं, और द्रवित होने बिंदु शब्द का उपयोग किया जा सकता है।
कुछ मिश्रण ऐसे भी होते हैं जो विशेष तापमान पर द्रवित होते हैं, जिन्हें सर्वांगसम द्रवीकरण कहा जाता है। इस प्रकार से इसका उदाहरण एक गलनक्रांतिक प्रणाली है। गलनक्रांतिक प्रणाली में, विशेष मिश्रण अनुपात होता है जहां ठोस और तरल तापमान बिंदु पर मेल खाते हैं जिसे अपरिवर्तनीय बिंदु के रूप में जाना जाता है। अतः अपरिवर्तनीय बिंदु पर, मिश्रण गलनक्रांतिक प्रतिक्रिया से गुजरता है जहां दोनों ठोस द्रवित होते हैं और तापमान समान होता है।[3]
मॉडलिंग और माप
इस प्रकार से विभिन्न प्रणालियों के लिए तरल और ठोस वक्रों की भविष्यवाणी करने के लिए कई मॉडलों का उपयोग किया जाता है।[4][5][6][7]
अतः ठोस और तरल का विस्तृत माप विशेष रूप से स्कैनिंग उष्मामिति और विभेदक तापीय विश्लेषण जैसी तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है।[8][9][10][11]
प्रभाव
File:SiO2 Li2O.GIF
द्विआधारी कांच पद्धति SiO2-Li2O में तरल तापमान वक्र
इस प्रकार से अशुद्ध पदार्थों के लिए, उदाहरण के लिए मिश्र धातु, शहद, शीतल पेय, आइसक्रीम, आदि का गलनांक गलनांक में पूर्ण रूप से विस्तृत हो जाता है। यदि तापमान द्रवित होने के अंतराल के भीतर है, तो कोई घोल को संतुलन में देख सकता है, अर्थात घोल न तो पूर्ण रूप से हिमित हो पाएगा और न ही द्रवित। अतः यही कारण है कि पर्वत चोटियों पर उच्च शुद्धता की नवीन हिम या तो द्रवित हो जाती है या ठोस बनी रहती है, जबकि नगरों में स्थल पर दूषित हिम कुछ तापमान पर कीचड़युक्त हो जाती है। वेल्ड द्रवीकरण पूल में सल्फर के उच्च स्तर होते हैं, या तो आधार धातु की पिघली हुई अशुद्धियों से या वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से, सामान्यतः बहुत व्यापक द्रवित होने के अंतराल होते हैं, जिससे तप्त विदरण का संकट बढ़ जाता है।
शीतित होने पर व्यवहार
अतः तरल तापमान के ऊपर, पदार्थ सजातीय (रसायन विज्ञान) है और संतुलन पर तरल है। चूँकि पद्धति को तरल तापमान से निम्न शीतित किया जाता है, पदार्थ के आधार पर, यदि कोई पर्याप्त रूप से लंबे समय तक प्रतीक्षा करता है, तो द्रवीकरण में अधिक से अधिक क्रिस्टल बनेंगे। इस प्रकार से वैकल्पिक रूप से, सजातीय (रसायन) ऐनक पर्याप्त तीव्र शीतलन के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, अर्थात, क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के गतिज निषेध के माध्यम से है।
वह क्रिस्टल चरण जो किसी पदार्थ को उसके तरल तापमान तक शीतित करने पर सर्वप्रथम क्रिस्टलीकृत होता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण या प्राथमिक चरण कहलाता है। अतः वह संरचना सीमा जिसके भीतर प्राथमिक चरण स्थिर रहता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण क्षेत्र के रूप में जाना जाता है।
इस प्रकार से कांच उद्योग में तरल तापमान महत्वपूर्ण है क्योंकि क्रिस्टलीकरण कांच द्रवित होने और बनाने की प्रक्रिया के समय गंभीर समस्याएं उत्पन्न कर सकता है, और इससे उत्पाद विफलता भी हो सकती है।[12]
यह भी देखें
- गलनांक/शीत बिंदु
- चरण आरेख
- सॉल्वस
संदर्भ
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