ஃபாரடே மாறிலி

ஃபாரடே மாறிலி#

ஃபாரடே மாறிலி, F என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது, இது ஒரு மோல் எலக்ட்ரான்களின் மின்னூட்டத்தை மின்சார மின்னூட்டத்தின் அளவுடன் தொடர்புபடுத்தும் ஒரு அடிப்படை இயற்பியல் மாறிலியாகும். இது மின்காந்தவியல் ஆய்வுக்கு குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்புகளைச் செய்த ஆங்கில விஞ்ஞானி மைக்கேல் ஃபாரடேயின் பெயரால் அழைக்கப்படுகிறது.

வரையறை#

ஃபாரடே மாறிலி என்பது ஒரு மோல் எலக்ட்ரான்களால் கொண்டு செல்லப்படும் மின்சார மின்னூட்டத்தின் அளவு என வரையறுக்கப்படுகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், இது அவோகாட்ரோ எண்ணிக்கையிலான எலக்ட்ரான்களின் மின்னூட்டமாகும். N_A என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படும் அவோகாட்ரோ எண் என்பது ஒரு பொருளின் ஒரு மோலில் உள்ள அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கையாகும்.

கணித ரீதியாக, ஃபாரடே மாறிலியை பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தலாம்:

$$ F=N_Ae$$

இங்கு:

• F என்பது கூலும்/மோல் (C/mol) அலகில் உள்ள ஃபாரடே மாறிலி
• N_A என்பது அவோகாட்ரோ எண் (6.02214076×10²³ mol^-1)
• e என்பது அடிப்படை மின்னூட்டம் (1.602176634×10^-19 C)

அடிப்படை மின்னூட்டம், எலக்ட்ரான் மின்னூட்டம் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது, இது ஒரு ஒற்றை எலக்ட்ரானால் கொண்டு செல்லப்படும் மின்னூட்டத்தின் அளவாகும்.

மதிப்பு மற்றும் அலகுகள்#

ஃபாரடே மாறிலிக்கு துல்லியமாக வரையறுக்கப்பட்ட மதிப்பு உள்ளது:

$ F = 96,485.3321233100184 C/mol $

இந்த மதிப்பு அடிப்படை மின்னூட்டம் மற்றும் அவோகாட்ரோ எண்ணிற்கான 2018 CODATA பரிந்துரைக்கப்பட்ட மதிப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்டது.

ஃபாரடே மாறிலி கூலும்/மோல் (C/mol) அலகுகளில் வெளிப்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு கூலும் என்பது மின்சார மின்னூட்டத்தின் SI அலகு ஆகும், மேலும் ஒரு மோல் என்பது பொருளின் அளவின் SI அலகு ஆகும்.

முக்கியத்துவம்#

ஃபாரடே மாறிலி அறிவியலின் பல்வேறு பகுதிகளில், குறிப்பாக மின்வேதியியல் மற்றும் மின்காந்தவியலில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. மின்வேதியியல் வினைகளில் மாற்றப்பட்ட மின்னூட்டத்தின் அளவு, ரெடாக்ஸ் வினைகளில் ஈடுபடும் எலக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையை தீர்மானித்தல் மற்றும் மின்சுற்றுகளின் பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றை உள்ளடக்கிய கணக்கீடுகளில் இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.

எடுத்துக்காட்டாக, மின்முலாம் பூசுதலில், மின்பகுப்பின் போது மின்முனையில் படிந்த உலோகத்தின் அளவைக் கணக்கிட ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது. பேட்டரிகளில், சேமிக்கப்பட்ட மின்னூட்டத்தின் அளவு மற்றும் பேட்டரியின் திறனை தீர்மானிக்க இது பயன்படுத்தப்படுகிறது.

கரைசல்களில் அயனிகளின் நடத்தை மற்றும் மின்பகுளிகளின் பண்புகளைப் புரிந்துகொள்வதற்கும் ஃபாரடே மாறிலி அவசியமானது. இது அயனிகளின் செறிவு மற்றும் இருக்கும் வேதியியல் இனங்களின் தன்மை ஆகியவற்றுடன் கரைசல்களின் மின் பண்புகளை தொடர்புபடுத்த விஞ்ஞானிகளை அனுமதிக்கிறது.

மொத்தத்தில், ஃபாரடே மாறிலி என்பது மின்வேதியியல் மற்றும் மின்காந்தவியலில் மேக்ரோஸ்கோபிக் மற்றும் மைக்ரோஸ்கோபிக் அளவுகளுக்கு இடையே ஒரு பாலமாக செயல்படும் ஒரு அடிப்படை மாறிலியாகும். இது பல்வேறு இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் செயல்முறைகளில் மின்சார மின்னூட்டத்தின் நடத்தையை அளவிடவும் பகுப்பாய்வு செய்யவும் விஞ்ஞானிகள் மற்றும் பொறியாளர்களை இயலுமைப்படுத்துகிறது.

ஃபாரடே மாறிலியின் கணக்கீடு#

ஃபாரடே மாறிலி, F எனக் குறிக்கப்படுவது, ஒரு மோல் எலக்ட்ரான்களுக்கான மின்சார மின்னூட்டமாகும். இது இயற்கையின் ஒரு அடிப்படை மாறிலியாகும், இது பல்வேறு மின்வேதியியல் கணக்கீடுகளில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. ஃபாரடே மாறிலியின் மதிப்பு தோராயமாக 96,485 கூலும்/மோல் (C/mol) ஆகும்.

ஃபாரடே மாறிலியின் சோதனை முறை தீர்மானிப்பு

ஃபாரடே மாறிலியை சோதனை முறையில் பல முறைகளைப் பயன்படுத்தி தீர்மானிக்க முடியும், அவற்றில் ஒன்று காப்பர் சல்பேட் கரைசலின் மின்பகுப்பு ஆகும். இந்த முறை பின்வரும் படிகளை உள்ளடக்கியது:

1. மின்பகுப்பு அமைப்பு: ஒரு மின்பகுளி செல் ஒரு காப்பர் சல்பேட் கரைசலை மின்பகுளியாகப் பயன்படுத்தி அமைக்கப்படுகிறது. ஒரு காப்பர் மின்முனை அனோடாகவும், ஒரு பிளாட்டினம் மின்முனை கேத்தோடாகவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

2. மின்பகுப்பு செயல்முறை: ஒரு நேரடி மின்னோட்டம் மின்பகுளி செல் வழியாக அனுப்பப்படுகிறது, இது கரைசலில் உள்ள காப்பர் அயனிகள் குறைக்கப்பட்டு கேத்தோட்டில் படிவதற்கு காரணமாகிறது. ஒரே நேரத்தில், ஆக்ஸிஜன் வாயு அனோடில் உருவாகிறது.

3. மின்னூட்ட அளவீடு: மின்பகுப்பின் போது சுற்று வழியாக செல்லும் மின்னூட்டத்தின் அளவு ஒரு கூலோமீட்டர் மூலம் அளவிடப்படுகிறது. ஒரு கூலோமீட்டர் என்பது ஒரு சுற்று வழியாக பாயும் மின்சார மின்னூட்டத்தின் அளவை அளவிடும் ஒரு சாதனமாகும்.

4. படிந்த காப்பரின் அளவீடு: கேத்தோட்டில் படிந்த காப்பரின் நிறை ஒரு பகுப்பாய்வு தராசு மூலம் துல்லியமாக அளவிடப்படுகிறது.

கணக்கீடு

பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி ஃபாரடே மாறிலியைக் கணக்கிடலாம்:

$F = (Mass\ of\ copper\ deposited) / (Number\ of\ moles\ of\ electrons\ transferred)$

மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கையை பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

$Number\ of\ moles\ of\ electrons\ transferred = (Mass\ of\ copper\ deposited) / (Molar\ mass\ of\ copper)$

காப்பரின் மோலார் நிறை 63.546 g/mol ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டு கணக்கீடு

ஒரு மின்பகுப்பு சோதனையில், 0.100 கிராம் காப்பர் கேத்தோட்டில் படிந்துள்ளது மற்றும் சுற்று வழியாக செல்லும் மின்னூட்டம் 10.00 C என்று வைத்துக்கொள்வோம். ஃபாரடே மாறிலியை பின்வருமாறு கணக்கிடலாம்:

மாற்றப்பட்ட எலக்ட்ரான்களின் மோல்களின் எண்ணிக்கை = (0.100 g) / (63.546 g/mol) = 0.001574 mol

F = (0.100 g) / (0.001574 mol) = 96,485 C/mol

எனவே, ஃபாரடே மாறிலியின் சோதனை முறையில் தீர்மானிக்கப்பட்ட மதிப்பு 96,485 C/mol ஆகும், இது ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட மதிப்புடன் நெருக்கமான ஒத்துப்போகிறது.

ஃபாரடே மாறிலியின் முக்கியத்துவம்

ஃபாரடே மாறிலி என்பது மின்வேதியியலில் பல பயன்பாடுகளைக் கொண்ட ஒரு அடிப்படை மாறிலியாகும். இது பல்வேறு கணக்கீடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவை:

• மின்பகுப்பின் போது படிந்த அல்லது கரைந்த பொருளின் அளவை தீர்மானித்தல்
• ஒரு குறிப்பிட்ட மின்வேதியியல் செயல்முறைக்கு தேவையான மின்னோட்டத்தை கணக்கிடுதல்
• ஒரு செல்லின் மின்னியக்கு விசையை (EMF) தீர்மானித்தல்
• கரைசலில் அயனிகளின் நடத்தையைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

ஃபாரடே மாறிலி மின்வேதியியலின் அடித்தளமாகும் மற்றும் மின்வேதியியல் தொழில்நுட்பங்களின் வளர்ச்சி மற்றும் பயன்பாட்டில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது.

ஃபாரடே மாறிலியின் பயன்பாடு#

ஃபாரடே மாறிலி (F) என்பது மின்சார மின்னூட்டத்தின் அளவைப் பொருளின் அளவுடன் தொடர்புபடுத்தும் ஒரு அடிப்படை இயற்பியல் மாறிலியாகும். இது ஒரு மோல் எலக்ட்ரான்களின் மின்னூட்டத்தின் அளவு என வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் அதன் மதிப்பு தோராயமாக 96,485 கூலும்/மோல் (C/mol) ஆகும்.

ஃபாரடே மாறிலி அறிவியல் மற்றும் பொறியியலின் பல்வேறு துறைகளில் பல பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது, அவை:

மின்வேதியியல்#

• மின்பகுப்பு: மின்பகுப்பின் போது ஒரு மின்முனையில் படிந்த அல்லது கரைந்த பொருளின் அளவைக் கணக்கிட ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது மின்பகுப்பு செய்யப்படும் பொருளின் மோலார் நிறை மற்றும் மின்வேதியியல் வினையின் ஸ்டோய்கியோமெட்ரியை தீர்மானிக்க அனுமதிக்கிறது.
• பேட்டரி தொழில்நுட்பம்: ஃபாரடே மாறிலி பேட்டரிகளை வடிவமைத்தல் மற்றும் மேம்படுத்துவதில் முக்கியமானது. இது ஒரு பேட்டரியில் சேமிக்கக்கூடிய அதிகபட்ச மின்னூட்டத்தின் அளவு மற்றும் சார்ஜிங் மற்றும் டிஸ்சார்ஜிங் செயல்முறைகளின் திறனை தீர்மானிக்க உதவுகிறது.

பகுப்பாய்வு வேதியியல்#

• அளவறி பகுப்பாய்வு: ஃபாரடே மாறிலி கூலோமெட்ரி மற்றும் வோல்டமெட்ரி போன்ற பல்வேறு பகுப்பாய்வு நுட்பங்களில், ஒரு மாதிரியில் ஒரு பகுப்பாய்வியின் செறிவை தீர்மானிக்க பயன்படுத்தப்படுகிறது. பகுப்பாய்வியை ஆக்சிஜனேற்றம் அல்லது குறைப்பதற்கு தேவையான மின்னூட்டத்தின் அளவை அளவிடுவதன் மூலம், செறிவைக் கணக்கிடலாம்.

பொருள் அறிவியல்#

• மின்முலாம் பூசுதல்: மின்முலாம் பூசப்பட்ட பூச்சுகளின் தடிமன் மற்றும் கலவையைக் கட்டுப்படுத்த ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது. பூச்சு கரைசல் வழியாக செல்லும் மின்னூட்டத்தின் அளவை துல்லியமாகக் கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம், பூச்சின் விரும்பிய தடிமன் மற்றும் பண்புகளை அடைய முடியும்.
• அரிமான ஆய்வுகள்: உலோகக் கரைதல் விகிதம் மற்றும் அரிமான தயாரிப்புகளின் உருவாக்கத்தை தீர்மானிக்க அரிமான ஆய்வுகளில் ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது அரிமானத்தின் வழிமுறைகளைப் புரிந்துகொள்ளவும் அரிமான பாதுகாப்புக்கான உத்திகளை உருவாக்கவும் உதவுகிறது.

ஆற்றல் சேமிப்பு#

• எரிபொருள் செல்கள்: எரிபொருள் செல்களின் வடிவமைப்பு மற்றும் மேம்பாட்டில் ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவை வேதியியல் ஆற்றலை மின்சார ஆற்றலாக மாற்றுகின்றன. கொடுக்கப்பட்ட எரிபொருளின் அளவிலிருந்து உருவாக்கக்கூடிய அதிகபட்ச மின்சாரத்தின் அளவைக் கணக்கிட இது அனுமதிக்கிறது.

அளவியல்#

• கருவிகளின் அளவீட்டுத்திருத்தம்: கூலோமீட்டர்கள் மற்றும் பொட்டென்டியோஸ்டாட்கள் போன்ற மின்சார மின்னூட்டத்தை அளவிடும் கருவிகளை அளவீட்டுத்திருத்தம் செய்ய ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது பல்வேறு அறிவியல் மற்றும் தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் துல்லியமான மற்றும் நம்பகமான அளவீடுகளை உறுதி செய்கிறது.

மொத்தத்தில், ஃபாரடே மாறிலி மின்வேதியியல் செயல்முறைகளைப் புரிந்துகொள்வதிலும் கையாள்வதிலும் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது, இது மின்வேதியியல், பகுப்பாய்வு வேதியியல், பொருள் அறிவியல், ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் அளவியல் போன்ற துறைகளில் முன்னேற்றங்களை இயலுமைப்படுத்துகிறது.

ஃபாரடே மாறிலி FAQs#

ஃபாரடே மாறிலி என்றால் என்ன?#

ஃபாரடே மாறிலி, F என்ற குறியீட்டால் குறிக்கப்படுகிறது, இது ஒரு மோல் எலக்ட்ரான்களுக்கான மின்சார மின்னூட்டமாகும். இது மின்சார மின்னூட்டத்தின் அளவைப் பொருளின் அளவுடன் தொடர்புபடுத்தும் ஒரு அடிப்படை இயற்பியல் மாறிலியாகும்.

ஃபாரடே மாறிலியின் மதிப்பு என்ன?#

ஃபாரடே மாறிலி தோராயமாக 96,485 கூலும்/மோல் (C/mol) ஆகும். இதன் பொருள் ஒரு மோல் எலக்ட்ரான்கள் 96,485 கூலும் மின்னூட்டத்தைக் கொண்டு செல்கின்றன.

ஃபாரடே மாறிலி எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது?#

ஃபாரடே மாறிலி பல்வேறு மின்வேதியியல் கணக்கீடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவை:

• மின்பகுப்பின் போது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு உலோகத்தை படிவிக்க அல்லது கரைக்க தேவையான மின்னூட்டத்தைக் கணக்கிடுதல்
• ஒரு வோல்டாயிக் செல்லின் மின்னியக்கு விசையை (EMF) கணக்கிடுதல்
• ஒரு கரைசலில் அயனிகளின் செறிவை தீர்மானித்தல்

ஃபாரடே மாறிலியின் சில பயன்பாடுகள் என்ன?#

ஃபாரடே மாறிலி பல்வேறு பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அவை:

• மின்முலாம் பூசுதல்: மின்முலாம் பூசுதலின் போது ஒரு பொருளின் மீது படியும் உலோகத்தின் அளவைக் கணக்கிட ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• பேட்டரிகள்: ஒரு பேட்டரியில் சேமிக்கக்கூடிய மின்னூட்டத்தின் அளவைக் கணக்கிட ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது.
• எரிபொருள் செல்கள்: ஒரு எரிபொருள் செல் மூலம் உருவாக்கக்கூடிய மின்சாரத்தின் அளவைக் கணக்கிட ஃபாரடே மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஃபாரடே மாறிலியின் வரலாறு என்ன?#

ஃபாரடே மாறிலி முதலில் மைக்கேல் ஃபாரடே என்பவரால் 1834 இல் அளவிடப்பட்டது. மின்பகுப்பின் போது ஒரு குறிப்பிட்ட அளவு உலோகத்தை படிவிக்க தேவையான மின்னூட்டத்தின் அளவு படிந்த உலோகத்தின் அளவிற்கு விகிதாசாரமாகும் என்பதை ஃபாரடேயின் சோதனைகள் காட்டின. இது அவரை ஃபாரடே மாறிலி என்ற கருத்தை முன்மொழிய வழிவகுத்தது.

மைக்கேல் ஃபாரடே யார்?#

மைக்கேல் ஃபாரடே (1791-1867) ஒரு பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானியாவார், அவர் மின்காந்தவியல் மற்றும் மின்வேதியியல் துறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்புகளைச் செய்தார். மின்காந்த தூண்டல் கண்டுபிடிப்புக்காக அவர் மிகவும் பிரபலமானவர், இது மின்சார ஜெனரேட்டர் மற்றும் மின்மாற்றியின் அடிப்படையாகும். ஃபாரடே மின்பகுப்பு புரிதல் மற்றும் மின்சார மோட்டாரின் வளர்ச்சிக்கும் முக்கிய பங்களிப்புகளைச் செய்தார்.