12.1 ಪರಿಚಯ

ಬಾಯ್ಲ್ ತನ್ನ ಹೆಸರಿನ ನಿಯಮವನ್ನು 1661 ರಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಬಾಯ್ಲ್, ನ್ಯೂಟನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಅನಿಲಗಳು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪರಮಾಣು ಕಣಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿ ಅನಿಲಗಳ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದರು. ನಿಜವಾದ ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವು 150 ವರ್ಷಗಳ ನಂತರ ಸ್ಥಾಪಿತವಾಯಿತು. ಕೈನೆಟಿಕ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಅನಿಲವು ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂಬ ಕಲ್ಪನೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅನಿಲಗಳ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಾಧ್ಯ ಏಕೆಂದರೆ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಬಲಗಳು, ಇವು ಘನ ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳಿಗೆ ಮುಖ್ಯವಾದ ಸಣ್ಣ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಬಲಗಳಾಗಿವೆ, ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಕೈನೆಟಿಕ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಮ್ಯಾಕ್ಸ್ವೆಲ್, ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ಮತ್ತು ಇತರರು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು. ಇದು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದೆ. ಇದು ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ಆಣ್ವಿಕ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ನೀಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ನಿಯಮಗಳು ಮತ್ತು ಅವೊಗಾಡ್ರೋದ ಕಲ್ಪನೆಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ. ಇದು ಅನೇಕ ಅನಿಲಗಳ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಉಷ್ಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಗಳನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ, ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪನದಂತಹ ಅನಿಲಗಳ ಅಳತೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಆಣ್ವಿಕ ನಿಯತಾಂಕಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಆಣ್ವಿಕ ಗಾತ್ರಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳ ಅಂದಾಜುಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಾಯವು ಕೈನೆಟಿಕ್ ಸಿದ್ಧಾಂತಕ್ಕೆ ಪರಿಚಯ ನೀಡುತ್ತದೆ.

12.2 ದ್ರವ್ಯದ ಆಣ್ವಿಕ ಸ್ವರೂಪ

20 ನೇ ಶತಮಾನದ ಮಹಾನ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಲ್ಲಿ ಒಬ್ಬರಾದ ರಿಚರ್ಡ್ ಫೇನ್ಮನ್ “ದ್ರವ್ಯವು ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ” ಎಂಬ ಆವಿಷ್ಕಾರವನ್ನು ಬಹಳ ಮಹತ್ವದ್ದು ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸುತ್ತಾರೆ. ನಾವು ಬುದ್ಧಿವಂತಿಕೆಯಿಂದ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸದಿದ್ದರೆ ಮಾನವಕುಲವು ನಾಶವಾಗಬಹುದು (ಪರಮಾಣು ದುರಂತದಿಂದ) ಅಥವಾ ವಿನಾಶವಾಗಬಹುದು (ಪರಿಸರದ ವಿಪತ್ತುಗಳಿಂದ). ಅದು ಸಂಭವಿಸಿದರೆ, ಮತ್ತು ಎಲ್ಲಾ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಜ್ಞಾನವು ನಾಶವಾದರೆ, ಫೇನ್ಮನ್ ‘ಪರಮಾಣು ಕಲ್ಪನೆ’ ವನ್ನು ಬ್ರಹ್ಮಾಂಡದ ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಜೀವಿಗಳಿಗೆ ತಿಳಿಸಲು ಬಯಸುತ್ತಾರೆ. ಪರಮಾಣು ಕಲ್ಪನೆ: ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳು ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ, ಸಣ್ಣ ಕಣಗಳು ನಿರಂತರ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ, ಅವು ಸ್ವಲ್ಪ ದೂರದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಪರಸ್ಪರ ಒತ್ತಲ್ಪಟ್ಟಾಗ ವಿಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ.

ದ್ರವ್ಯವು ನಿರಂತರವಾಗಿಲ್ಲದಿರಬಹುದು ಎಂಬ ಊಹೆಯು ಅನೇಕ ಸ್ಥಳಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಸಂಸ್ಕೃತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿತ್ತು. ಭಾರತದ ಕಣಾದ ಮತ್ತು ಗ್ರೀಸ್ನ ಡೆಮೊಕ್ರಿಟಸ್ ದ್ರವ್ಯವು ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದ್ದರು. ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ‘ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತ’ ವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಜಾನ್ ಡಾಲ್ಟನ್ ಗೆ ಶ್ರೇಯ ನೀಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವರು ಮೂಲಭೂತಗಳು ಸಂಯುಕ್ತಗಳಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ ಅನುಸರಿಸುವ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮತ್ತು ಬಹು ಅನುಪಾತಗಳ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಮೊದಲ ನಿಯಮವು ಯಾವುದೇ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಯುಕ್ತವು ಅದರ ಘಟಕಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಎರಡನೇ ನಿಯಮವು ಎರಡು ಮೂಲಭೂತಗಳು ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಿದಾಗ, ಒಂದು ಮೂಲಭೂತದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ, ಇತರ ಮೂಲಭೂತಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳು ಸಣ್ಣ ಪೂರ್ಣಾಂಕಗಳ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ಹೇಳುತ್ತದೆ.

ನಿಯಮಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಡಾಲ್ಟನ್ ಸುಮಾರು 200 ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ, ಒಂದು ಮೂಲಭೂತದ ಅತ್ಯಂತ ಸಣ್ಣ ಘಟಕಗಳು ಪರಮಾಣುಗಳು ಎಂದು ಸೂಚಿಸಿದರು. ಒಂದು ಮೂಲಭೂತದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಇತರ ಮೂಲಭೂತಗಳ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿ ಮೂಲಭೂತದ ಸಣ್ಣ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳು ಸಂಯೋಜಿಸಿ ಸಂಯುಕ್ತದ ಅಣುವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಗೇ ಲುಸಾಕ್ ನಿಯಮ, ಸಹ ಆರಂಭಿಕ $19^{\text {th }}$ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ, ಹೇಳುತ್ತದೆ: ಅನಿಲಗಳು ರಾಸಾಯನಿಕವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಿ ಇನ್ನೊಂದು ಅನಿಲವನ್ನು ನೀಡಿದಾಗ, ಅವುಗಳ ಪರಿಮಾಣಗಳು ಸಣ್ಣ ಪೂರ್ಣಾಂಕಗಳ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ. ಅವೊಗಾಡ್ರೋ ನಿಯಮ (ಅಥವಾ ಕಲ್ಪನೆ) ಹೇಳುತ್ತದೆ: ಸಮಾನ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಅನಿಲಗಳ ಸಮಾನ ಪರಿಮಾಣಗಳು ಒಂದೇ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಅವೊಗಾಡ್ರೋ ನಿಯಮವು ಡಾಲ್ಟನ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ ಗೇ ಲುಸಾಕ್ ನಿಯಮವನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ. ಮೂಲಭೂತಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಣುಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿರುವುದರಿಂದ, ಡಾಲ್ಟನ್ ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ದ್ರವ್ಯದ ಆಣ್ವಿಕ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಎಂದೂ ಸೂಚಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಈಗ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಸ್ವೀಕರಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದರೆ ಹತ್ತೊಂಬತ್ತನೇ ಶತಮಾನದ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿಯೂ ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ನಂಬದ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿದ್ದರು!

ಅನೇಕ ವೀಕ್ಷಣೆಗಳಿಂದ, ಇತ್ತೀಚಿನ ಕಾಲದಲ್ಲಿ ನಾವು ಈಗ ತಿಳಿದಿದ್ದೇವೆ ಅಣುಗಳು (ಒಂದು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ) ದ್ರವ್ಯವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಟನಲಿಂಗ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕಗಳು ನಮಗೆ ಅವುಗಳನ್ನು ನೋಡಲು ಸಹ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಗಾತ್ರವು ಸುಮಾರು ಒಂದು ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ $\left(10^{-10} \mathrm{~m}\right)$ ಆಗಿದೆ. ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಪ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಘನಗಳಲ್ಲಿ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಕೆಲವು ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ $(2 \mathring{A})$ ದೂರದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವೂ ಸುಮಾರು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳು ಘನಗಳಲ್ಲಿರುವಂತೆ ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಸುತ್ತಲೂ ಚಲಿಸಬಹುದು. ಇದು ದ್ರವವು ಹರಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಅನಿಲಗಳಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ದೂರಗಳು ಹತ್ತಾರು ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ ಗಳಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತವೆ. ಒಂದು ಅಣುವು ಘರ್ಷಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ಪ್ರಯಾಣಿಸಬಹುದಾದ ಸರಾಸರಿ ದೂರವನ್ನು ಸರಾಸರಿ ಮುಕ್ತ ಮಾರ್ಗ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲಗಳಲ್ಲಿ ಸರಾಸರಿ ಮುಕ್ತ ಮಾರ್ಗವು ಸಾವಿರಾರು ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ ಗಳ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳು ಅನಿಲಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಮುಕ್ತವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಘರ್ಷಣೆಯಿಲ್ಲದೆ ದೀರ್ಘ ದೂರಗಳನ್ನು ಪ್ರಯಾಣಿಸಬಹುದು. ಅವುಗಳನ್ನು ಮುಚ್ಚಿಡದಿದ್ದರೆ, ಅನಿಲಗಳು ದೂರ ಹರಡುತ್ತವೆ. ಘನಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಮೀಪ್ಯವು ಪರಮಾಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಬಲವನ್ನು ಮುಖ್ಯವಾಗಿಸುತ್ತದೆ. ಬಲವು ದೀರ್ಘ-ಶ್ರೇಣಿಯ ಆಕರ್ಷಣೆ ಮತ್ತು ಸಣ್ಣ-ಶ್ರೇಣಿಯ ವಿಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳು ಕೆಲವು ಆಂಗ್ಸ್ಟ್ರಾಮ್ ಗಳ ದೂರದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ ಆದರೆ ಹತ್ತಿರ ಬಂದಾಗ ವಿಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ. ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿರ ನೋಟ ತಪ್ಪು ಮಾರ್ಗದರ್ಶನ ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅನಿಲವು ಚಟುವಟಿಕೆಯಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಮತೋಲನವು ಚಲನಶೀಲವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಚಲನಶೀಲ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿ, ಅಣುಗಳು ಘರ್ಷಣೆ ಹೊಂದುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಘರ್ಷಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ವೇಗಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸುತ್ತವೆ. ಕೇವಲ ಸರಾಸರಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ.

ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ಧಾಂತವು ನಮ್ಮ ಅನ್ವೇಷಣೆಯ ಅಂತ್ಯವಲ್ಲ, ಆದರೆ ಆರಂಭವಾಗಿದೆ. ನಾವು ಈಗ ತಿಳಿದಿದ್ದೇವೆ ಪರಮಾಣುಗಳು ವಿಭಜಿಸಲಾಗದವು ಅಥವಾ ಮೂಲಭೂತವಲ್ಲ. ಅವು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಸ್ವತಃ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳು ಮತ್ತೆ ಕ್ವಾರ್ಕ್ ಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಕ್ವಾರ್ಕ್ ಗಳು ಸಹ ಕಥೆಯ ಅಂತ್ಯವಲ್ಲದಿರಬಹುದು. ತಂತಿಯಂತಹ ಮೂಲಭೂತ ಅಸ್ತಿತ್ವಗಳು ಇರಬಹುದು. ಪ್ರಕೃತಿಯು ಯಾವಾಗಲೂ ನಮಗೆ ಆಶ್ಚರ್ಯಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಸತ್ಯದ ಹುಡುಕಾಟವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆನಂದದಾಯಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆವಿಷ್ಕಾರಗಳು ಸುಂದರವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಈ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ನಾವು ನಿರಂತರ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಚಲಿಸುವ ಅಣುಗಳ ಸಂಗ್ರಹವಾಗಿ ಅನಿಲಗಳ (ಮತ್ತು ಸ್ವಲ್ಪ ಘನಗಳ) ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರಲ್ಲಿ ನಮ್ಮನ್ನು ಮಿತಿಗೊಳಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಪ್ರಾಚೀನ ಭಾರತ ಮತ್ತು ಗ್ರೀಸ್ ನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಕಲ್ಪನೆ

ಜಾನ್ ಡಾಲ್ಟನ್ ಗೆ ಆಧುನಿಕ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಪರಿಚಯಿಸಿದ ಶ್ರೇಯ ನೀಡಲಾಗಿದೆಯಾದರೂ, ಪ್ರಾಚೀನ ಭಾರತ ಮತ್ತು ಗ್ರೀಸ್ ನ ವಿದ್ವಾಂಸರು ಬಹಳ ಹಿಂದೆಯೇ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಊಹಿಸಿದ್ದರು. ಭಾರತದಲ್ಲಿ ಕಣಾದ (ಆರನೇ ಶತಮಾನ BC) ಸ್ಥಾಪಿಸಿದ ವೈಶೇಷಿಕ ದರ್ಶನದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಚಿತ್ರಣವು ಗಣನೀಯ ವಿವರಗಳಲ್ಲಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೊಂಡಿತು. ಪರಮಾಣುಗಳು ಶಾಶ್ವತ, ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ, ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯದ ಅಂತಿಮ ಭಾಗಗಳು ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ದ್ರವ್ಯವನ್ನು ಅಂತ್ಯವಿಲ್ಲದೆ ಉಪವಿಭಾಗಿಸಬಹುದಾದರೆ, ಸಾಸಿವೆಯ ಬೀಜ ಮತ್ತು ಮೇರು ಪರ್ವತದ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿರುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದು ವಾದಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಊಹಿಸಲಾದ ನಾಲ್ಕು ರೀತಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳು (ಪರಮಾಣು - ಅತ್ಯಂತ ಸಣ್ಣ ಕಣಕ್ಕೆ ಸಂಸ್ಕೃತ ಪದ) ಭೂಮಿ (ಭೂಮಿ), ಅಪ್ (ನೀರು), ತೇಜಸ್ (ಬೆಂಕಿ) ಮತ್ತು ವಾಯು (ಗಾಳಿ) ಗಳು ವಿಶಿಷ್ಟ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಇತರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ, ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಆಕಾಶ (ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ) ಯಾವುದೇ ಪರಮಾಣು ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ನಿರಂತರ ಮತ್ತು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಪರಮಾಣುಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಅಣುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ (ಉದಾ. ಎರಡು ಪರಮಾಣುಗಳು ದ್ವಯಾನುಕ ಎಂಬ ದ್ವಿಪರಮಾಣು ಅಣುವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಮೂರು ಪರಮಾಣುಗಳು ತ್ರಯಾನುಕ ಅಥವಾ ತ್ರಿಪರಮಾಣು ಅಣುವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ), ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಘಟಕ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸ್ವರೂಪ ಮತ್ತು ಅನುಪಾತವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣುಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಸಹ, ಊಹೆಯಿಂದ ಅಥವಾ ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿಲ್ಲದ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಲಾಗಿತ್ತು. ಅಂದಾಜುಗಳು ವ್ಯತ್ಯಾಸಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಎರಡನೇ ಶತಮಾನ BC ಯಲ್ಲಿ ಬರೆಯಲ್ಪಟ್ಟ ಬುದ್ಧನ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಜೀವನಚರಿತ್ರೆಯಾದ ಲಲಿತವಿಸ್ತರದಲ್ಲಿ, ಅಂದಾಜು ಆಧುನಿಕ ಪರಮಾಣು ಗಾತ್ರದ ಅಂದಾಜಿಗೆ ಹತ್ತಿರವಾಗಿದೆ, $10^{-10} \mathrm{~m}$ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ.

ಪ್ರಾಚೀನ ಗ್ರೀಸ್ ನಲ್ಲಿ, ಡೆಮೊಕ್ರಿಟಸ್ (ನಾಲ್ಕನೇ ಶತಮಾನ BC) ಅವರ ಪರಮಾಣು ಕಲ್ಪನೆಗೆ ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ. ‘ಪರಮಾಣು’ ಪದದ ಅರ್ಥ ಗ್ರೀಕ್ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ‘ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ’ ಎಂದಾಗಿದೆ. ಅವರ ಪ್ರಕಾರ, ಪರಮಾಣುಗಳು ಆಕಾರ, ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಇತರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಭೌತಿಕವಾಗಿ ಪರಸ್ಪರ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಇದು ಅವುಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ವಸ್ತುಗಳ ವಿಭಿನ್ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ನೀರಿನ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮೃದುವಾಗಿ ಮತ್ತು ಸುತ್ತಿನಲ್ಲಿದ್ದು ಪರಸ್ಪರ ‘ಹೂಕ್’ ಆಗಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಕಾರಣ ದ್ರವ / ನೀರು ಸುಲಭವಾಗಿ ಹರಿಯುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳು ಒರಟು ಮತ್ತು ಹಲ್ಲುಗಳಂತಿದ್ದು, ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಗಟ್ಟಿ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಇರುತ್ತವೆ. ಬೆಂಕಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮುಳ್ಳಿನಂತಿದ್ದು, ಅದು ನೋವಿನ ಸುಡುವಿಕೆಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಮೋಹಕ ಕಲ್ಪನೆಗಳು, ಅವುಗಳ ಚತುರತೆ ಹೊರತಾಗಿಯೂ, ಹೆಚ್ಚು ಮುಂದುವರಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಲಿಲ್ಲ, ಬಹುಶಃ ಅವು ಅಂತರ್ಬೋಧೆಯ ಊಹೆಗಳು ಮತ್ತು ಅಂದಾಜುಗಳಾಗಿದ್ದು, ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲ್ಪಡದೆ ಮಾರ್ಪಡಿಸಲ್ಪಡದ ಕಾರಣ - ಆಧುನಿಕ ವಿಜ್ಞಾನದ ಗುರುತು.

12.3 ಅನಿಲಗಳ ವರ್ತನೆ

ಘನಗಳು ಮತ್ತು ದ್ರವಗಳಿಗಿಂತ ಅನಿಲಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸುಲಭ. ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಏಕೆಂದರೆ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ, ಅಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ದೂರದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಎರಡು ಅಣುಗಳು ಘರ್ಷಣೆ ಹೊಂದಿದಾಗ ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಅವುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ನಗಣ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡಗಳು ಮತ್ತು ಅವು ದ್ರವೀಕರಿಸುವ (ಅಥವಾ ಘನೀಕರಿಸುವ) ತಾಪಮಾನಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಅನಿಲಗಳು ಅವುಗಳ ಒತ್ತಡ, ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಪರಿಮಾಣದ ನಡುವಿನ ಸರಳ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಸರಿಸುಮಾರು ಪೂರೈಸುತ್ತವೆ (ಅಧ್ಯಾಯ 10 ನೋಡಿ)

$$ \begin{equation*} P V=K T \tag{12.1} \end{equation*} $$

ಅನಿಲದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಾದರಿಗೆ. ಇಲ್ಲಿ $T$ ಕೆಲ್ವಿನ್ ಅಥವಾ (ಸಂಪೂರ್ಣ) ಮಾಪಕದಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನವಾಗಿದೆ. $K$ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಾದರಿಗೆ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ ಆದರೆ ಅನಿಲದ ಪರಿಮಾಣದೊಂದಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು ಈಗ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ತಂದರೆ, ನಂತರ $K$ ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, (ಉದಾ.) ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ $N$. ನಾವು ಬರೆಯಬಹುದು $K=N k$. ವೀಕ್ಷಣೆಯು ಈ $k$ ಎಲ್ಲಾ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಒಂದೇ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು $k_{\mathrm{B}}$ ನಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

$$ \text{ As} \frac{P_{1} V_{1}}{N_{1} T_{1}}=\frac{P_{2} V_{2}}{N_{2} T_{2}}= \text{constant} =k_{\mathrm{B}} \tag{12.2}$$

$P, V$ ಮತ್ತು $T$ ಒಂದೇ ಆಗಿದ್ದರೆ, ನಂತರ $N$ ಎಲ್ಲಾ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಅವೊಗಾಡ್ರೋದ ಕಲ್ಪನೆ, ಸ್ಥಿರ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾ ಅನಿಲಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿ ಘಟಕ ಪರಿಮಾಣದ ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ಅನಿಲದ 22.4 ಲೀಟರ್ ಗಳಲ್ಲಿರುವ ಸಂಖ್ಯೆ $6.02 \times 10^{23}$ ಆಗಿದೆ. ಇದನ್ನು ಅವೊಗಾಡ್ರೋ ಸಂಖ್ಯೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು $N_{\mathrm{A}}$ ನಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಯಾವುದೇ ಅನಿಲದ 22.4 ಲೀಟರ್ ಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು S.T.P (ಪ್ರಮಾಣಿತ ತಾಪಮಾನ $273 \mathrm{~K}$ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡ $1 \mathrm{~atm}$) ನಲ್ಲಿ ಅದರ ಆಣ್ವಿಕ ತೂಕಕ್ಕೆ ಗ್ರಾಂ ನಲ್ಲಿ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಮಾಣದ ವಸ್ತುವನ್ನು ಮೋಲ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಕ್ಕಾಗಿ ಅಧ್ಯಾಯ 1 ನೋಡಿ). ರಾಸಾಯನಿಕ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ ಸ್ಥಿರ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಸಮಾನ ಪರಿಮಾಣದ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಸಂಖ್ಯೆಗಳ ಸಮಾನತೆಯನ್ನು ಅವೊಗಾಡ್ರೋ ಊಹಿಸಿದ್ದರು. ಕೈನೆಟಿಕ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವು ಈ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಸಮರ್ಥಿಸುತ್ತದೆ.

ಪರಿಪೂರ್ಣ ಅನಿಲ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಹೀಗೆ ಬರೆಯಬಹುದು

$$ \begin{equation*} P V=\mu R T \tag{12.3} \end{equation*} $$

ಇಲ್ಲಿ $\mu$ ಮೋಲ್ ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮತ್ತು $R=N_{\mathrm{A}}$ $k_{\mathrm{B}}$ ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ. ತಾಪಮಾನ $T$ ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನವಾಗಿದೆ. ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನಕ್ಕಾಗಿ ಕೆಲ್ವಿನ್ ಮಾಪಕವನ್ನು ಆರಿಸುವುದು, $R=8.314 \mathrm{~J} \mathrm{~mol}^{-1} \mathrm{~K}^{-1}$. ಇಲ್ಲಿ

$$ \begin{equation*} \mu=\frac{M}{M_{0}}=\frac{N}{N_{A}} \tag{12.4} \end{equation*} $$

ಇಲ್ಲಿ $M$ $N$ ಅಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅನಿಲದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, $M_{0}$ ಮೋಲಾರ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು $N_{\mathrm{A}}$ ಅವೊಗಾಡ್ರೋ ಸಂಖ್ಯೆ. Eq ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ. (12.4) ಮತ್ತು (12.3) ಅನ್ನು ಸಹ ಹೀಗೆ ಬರೆಯಬಹುದು

$$P V=k_{\mathrm{B}} N T \quad \text { or } \quad P=k_{\mathrm{B}} n T$$

Fig.12.1 ನೈಜ ಅನಿಲಗಳು ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ತಲುಪುತ್ತವೆ.

ಇಲ್ಲಿ $n$ ಸಂಖ್ಯಾ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಅಂದರೆ ಪ್ರತಿ ಘಟಕ ಪರಿಮಾಣದ ಅಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ. $k_{\mathrm{B}}$ ಮೇಲೆ ಪರಿಚಯಿಸಲಾದ ಬೋಲ್ಟ್ಜ್ಮನ್ ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ. SI ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೌಲ್ಯ $1.38 \times 10^{-23} \mathrm{~J} \mathrm{~K}^{-1}$ ಆಗಿದೆ.

Eq ನ ಇನ್ನೊಂದು ಉಪಯುಕ್ತ ರೂಪ. (12.3) ಆಗಿದೆ

$$ \begin{equation*} P=\frac{\rho R T}{M_{0}} \tag{12.5} \end{equation*} $$

ಇಲ್ಲಿ $\rho$ ಅನಿಲದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಾಂದ್ರತೆಯಾಗಿದೆ.

ಎಲ್ಲಾ ಒತ್ತಡಗಳು ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ Eq. (12.3) ಅನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಪೂರೈಸುವ ಅನಿಲವನ್ನು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆದರ್ಶ ಅನಿಲವು ಅನಿಲದ ಸರಳ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಾದರಿಯಾಗಿದೆ. ಯಾವುದೇ ನೈಜ ಅನಿಲವು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಆದರ್ಶವಲ್ಲ. Fig. 12.1 ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ನೈಜ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ವರ್ತನೆಯಿಂದ ವಿಚಲನಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ ವಕ್ರರೇಖೆಗಳು ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡಗಳು ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಗಳಿಗೆ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ತಲುಪುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ.

ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡಗಳು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳು ದೂರದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆಣ್ವಿಕ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ನಗಣ್ಯವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳಿಲ್ಲದೆ ಅನಿಲವು ಆದರ್ಶವಾದಂತೆ ವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.

ನಾವು Eq ನಲ್ಲಿ $\mu$ ಮತ್ತು $T$ ಅನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಿದರೆ. (12.3), ನಾವು ಪಡೆಯುತ್ತೇವೆ

$$ \begin{equation*} P V=\text { constant } \tag{12.6} \end{equation*} $$

ಅಂದರೆ, ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾಗಿಟ್ಟುಕೊಂಡು, ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡವು ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಬಾಯ್ಲ್ ನಿಯಮವಾಗಿದೆ. Fig. 12.2 ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ $P-V$ ವಕ್ರರೇಖೆಗಳು ಮತ್ತು ಬಾಯ್ಲ್ ನಿಯಮದಿಂದ ಊಹಿಸಲಾದ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ವಕ್ರರೇಖೆಗಳ ನಡುವಿನ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೊಮ್ಮೆ ನೀವು ನೋಡುವಂತೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನಗಳು ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡಗಳಲ್ಲಿ ಒಪ್ಪಂದವು ಉತ್ತಮವಾಗಿದೆ. ಮುಂದೆ, ನೀವು $P$ ಅನ್ನು ಸರಿಪಡಿಸಿದರೆ, Eq. (12.1) ತೋರಿಸುತ್ತದೆ $V \propto T$ ಅಂದರೆ, ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ, ಅನಿಲದ ಪರಿಮಾಣವು ಅದರ ಸಂಪೂರ್ಣ ತಾಪಮಾನ $T$ ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ (ಚಾರ್ಲ್ಸ್ ನಿಯಮ). Fig. 12.3 ನೋಡಿ.

Fig.12.2 ಮೂರು ತಾಪಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ನೀರಾವಿಗೆ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ P-V ವಕ್ರರೇಖೆಗಳು (ಘನ ರೇಖೆಗಳು) ಬಾಯ್ಲ್ ನಿಯಮದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಕೆ (ಚುಕ್ಕೆ ರೇಖೆಗಳು). P 22 atm ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತು V 0.09 ಲೀಟರ್ ಗಳ ಘಟಕಗಳಲ್ಲಿದೆ

ಅಂತಿಮವಾಗಿ, ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯಿಲ್ಲದ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲಗಳ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ: $\mu_{1}$ ಅನಿಲದ ಮೋಲ್ ಗಳು $1, \mu_{2}$ ಅನಿಲ