ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ/ಅವಸ್ಥಾತ್ರಯಗಳು (ವಸ್ತುವಿನ)

ಪ್ರಪಂಚದಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುಗಳು ಘನ, ದ್ರವ, ಅನಿಲರೂಪಗಳಲ್ಲಿವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉಷ್ಣದ ಪುರೈಕೆಯಿಂದ ಘನವಸ್ತು ದ್ರವವಾಗಿ ದ್ರವವಸ್ತು ಅನಿಲವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಾಡಾಗುವುದು. ಆದರೆ ಕರ್ಪೂರ, ಅಯೊಡೀನ್, ನವಸಾಗರ ಮುಂತಾದ ಘನವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕಾಯಿಸಿದಾಗ ಅವು ನೇರವಾಗಿ ಅನಿಲರೂಪ ಪಡೆಯುತ್ತವೆ.

ಘನವಸ್ತುಗಳು

ಒಂದು ಘನವಸ್ತುವಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಆಕಾರವಿದೆ. ಈ ಆಕಾರವನ್ನು ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಮಾಡಬೇಕಾದರೆ ಅದರ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಾದ ಬಲಪ್ರಯೋಗ ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇಂಥ ಬಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಬೇರೆಬೇರೆ ಘನವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಬೇರೆ ಬೇರೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವ ಅಣು ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಾದ ಆಕರ್ಷಣಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಅವುಗಳ ಸ್ಥಾನಪಲ್ಲಟವನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಮಾಡಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಘನವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕ್ಷ-ಕಿರಣಗಳಿಂದ ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದರೆ ಈ ತರ್ಕ ಸರಿಯೆಂದು ಗೊತ್ತಾಗುತ್ತದೆ; ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುಗಳು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಸಮತಳಗಳಲ್ಲಿ ಜೋಡಣೆ ಗೊಂಡಿರುವುದು ಎಂದು ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಈ ಜೋಡಣೆಯನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಮಾಡಬೇಕಾದರೂ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಲಪ್ರಯೋಗ ಆವಶ್ಯಕ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎಲ್ಲ ಘನಪದಾರ್ಥ ಗಳೂ ಹರಳಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಅಪವಾದ ಗಾಜು, ಮೇಣ ಮುಂತಾದುವು.

ಘನವಸ್ತುವಿಗೆ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಪೂರೈಸಿದರೆ ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸ್ಪಂದನದ ವೇಗ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುವು. ಆದರೆ ಈ ಪರಮಾಣುಗಳು ಒಂದು ಕಡೆಯಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಕಡೆಗೆ ಚಲಿಸಲು ಅವಕಾಶವಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಸ್ಪಂದನದ ರಭಸದಿಂದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಅಂತರ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದು. ಅದ್ದರಿಂದ ವಸ್ತುವಿನ ಗಾತ್ರ ಹಿಗ್ಗುವುದು. ಇದೇ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿದರೆ ಅದರ ಗಾತ್ರ ಕುಗ್ಗುವುದು. ವಸ್ತುವಿನ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತ ಹೋದರೆ, ಪರಮಾಣುಗಳ ಸ್ಪಂದನದ ವೇಗ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ, ವಸ್ತುವಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗಿ ದ್ರವರೂಪಕ್ಕೆ ಬರುವುದು; ಅದು ದ್ರವರೂಪಕ್ಕೆ ತಿರುಗುವುದು. ಈ ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಬೇಕಾದ ಉಷ್ಣತೆಯು ಘನವಸ್ತುವಿನ ಸ್ವಭಾವವನ್ನು (ಮೆಲ್ಟಿಂಗ್ ಪಾಯಿಂಟ್) ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಘನರೂಪದಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲ ಲೋಹಗಳನ್ನೂ ತಂತಿಯಾಗಿ ಎಳೆಯ ಬಹುದು ಮತ್ತು ಅತಿ ತೆಳುವಾದ ಹಾಳೆಯಂತೆ ಬಡಿಯಬಹುದು. ಎರಡು ಲೋಹಗಳನ್ನು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡು ಅವನ್ನು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಕರಗುವಂತೆ ಕಾಯಿಸಿ ಅನಂತರ ಆರಲು ಬಿಟ್ಟರೆ ಆ ಲೋಹಗಳ ಮಿಶ್ರಣ ಒಂದೇ ಘನವಸ್ತುವಾಗಿ ಪರಿಣಾಮ ಹೊಂದುವುದು. ಹೀಗೆ ದೊರೆತ ಮಿಶ್ರಣ ಲೋಹದ ಕರಗುವ ಉಷ್ಣತೆ ಅದರಲ್ಲಿರುವ ಬಿಡಿ ಲೋಹಗಳ ಕರಗುವ ಉಷ್ಣತೆಗಳಿಗಿಂತ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಯುಟಿಕ್ವಿಕ್ ಅಲಾಯ್ ಅಂದರೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಕರಗುವ ಲೋಹಮಿಶ್ರಣ ಎಂದು ಹೆಸರು. ಶುದ್ಧ ಸತುವಿಗೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಸೀಸವನ್ನು ಬೆರೆಸಿದರೆ, ಈ ಮಿಶ್ರಣ ಸತು ಮತ್ತು ಸೀಸ ಇವುಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿ ಕರಗುವುದು.

ಘನವಸ್ತು ಕರಗುವ ಉಷ್ಣತೆ ಅದರ ಮೇಲಿನ ಒತ್ತಡದಿಂದ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಹೊಂದುವುದು. ಉದಾ: ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದರೆ ಅದರ ಕರಗುವ ಉಷ್ಣತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿ, ಗಡ್ಡೆ ಕರಗಿ ನೀರಾಗುವುದು. ಆದರೆ ಸೀಸ, ಕಬ್ಬಿಣ ಇವುಗಳ ಮೇಲೆ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ, ಕರಗುವ ಉಷ್ಣತೆ ಹೆಚ್ಚುವುದು. ಘನವಸ್ತು ಕರಗಿದಾಗ ಅದರ ಗಾತ್ರ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗುವುದು. ಮಂಜುಗಡ್ಡೆ ಕರಗಿ ನೀರಾದಾಗ ಅದರ ಗಾತ್ರ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು. ಆದರೆ ಮೇಣವನ್ನು ಕರಗಿಸಿದರೆ ಅದರ ಗಾತ್ರ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದು.

ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎಲ್ಲ ಲೋಹಗಳಲ್ಲೂ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ತು ಸುಲಭವಾಗಿ ಪ್ರವಹಿಸುತ್ತವೆ. ರಬ್ಬರ್, ಗಂಧಕ, ವಲ್ಕನೈಟ್ ಮುಂತಾದವುಗಳು ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ತುಗಳ ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ನಿರೋಧಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಎರಡು ಗುಂಪುಗಳ ನಡುವೆ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ಸ್‌ ಎಂಬ ಮೂರನೆಯ ತರಹದ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದಾರೆ. ಇವು ವಿದ್ಯುತ್ತನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಪ್ರವಹಿಸಲು ಅವಕಾಶ ಕೊಡುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಸಂಪುರ್ಣವಾಗಿ ನಿರೋಧಿಸುವುದೂ ಇಲ್ಲ. ಜರ್ಮೇನಿಯಂ ಅಥವಾ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಇವುಗಳಿಗೆ ರಂಜಕ ಆ್ಯಂಟಿಮೊನಿ ಆರ್ಸೆನಿಕ್ ಅಥವಾ ಅಲ್ಯೂಮಿನಿಯಂ, ಬೋರಾನ್, ಇಂಡಿಯಂ ಈ ಧಾತುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದನ್ನು ಅತ್ಯಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಬೆರೆಸಿ ಹರಳುಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದರೆ ಈ ತೆರನಾದ ಅರೆವಿದ್ಯುದ್ವಾಹಕಗಳು (ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್) ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಮೊದಲಾದ ಅನೇಕ ಆಧುನಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ ಉಪಕರಣಗಳಲ್ಲಿ ಹೇರಳವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ.

ದ್ರವರೂಪ ವಸ್ತುಗಳು

ಹಿಂದೆಯೇ ತಿಳಿಸಿದಂತೆ, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎಲ್ಲ ಘನವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಪುರೈಸುತ್ತ ಹೋದರೆ ಅವು ಕರಗಿ ದ್ರವರೂಪವನ್ನು ಹೊಂದುತ್ತವೆ. ಈ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಕಾರವಿಲ್ಲ. ಇದನ್ನು ಯಾವ ಪಾತ್ರೆಗೆ ಸುರಿಯುತ್ತೇವೆಯೋ ಆ ಪಾತ್ರೆಯ ಆಕಾರವನ್ನೇ ಇವು ಹೊಂದುವುವು. ದ್ರವದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಣ ಬಲ ಘನರೂಪದಲ್ಲಿನ ಪರಮಾಣುಗಳ ಆಕರ್ಷಣ ಬಲಕ್ಕಿಂತ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ. ಆ ಅಣುಗಳು ದ್ರವದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಕಡೆಯಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಕಡೆಗೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಆದರೆ ಇವುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಅಂತರ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಯಾವ ಅಣುವೂ ಮತ್ತೊಂದು ಅಣುವಿಗೆ ತಗುಲದೇ ಬಹು ದೂರ ಚಲಿಸಲು ಅವಕಾಶವಿರುವುದಿಲ್ಲ. ದ್ರವದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಇರುವ ಅಣು ಆವಿಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ದ್ರವದಿಂದ ಹೊರಕ್ಕೆ ಬರಬೇಕಾದರೆ, ಆಕರ್ಷಣ ಬಲದ ವಿರುದ್ಧ ಕೆಲಸ ಮಾಡಬೇಕಾಗುವುದು. ಇದರಿಂದ ಅಣುವಿನ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದಲ್ಲದೆ, ದ್ರವದ ಅಣುಗಳ ಒಟ್ಟು ಶಕ್ತಿಯೂ ಕುಗ್ಗುವುದು. ದ್ರವದ ಶಕ್ತಿ ಈ ರೀತಿ ಕಡಿಮೆಯಾದರೆ, ಅದರ ಉಷ್ಣತೆ ಇಳಿಮುಖವಾಗುವುದು. ಈ ಅಂಶದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅತಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಆವಿಯಾಗುವ ಅಮೋನಿಯ ದ್ರವ, ಗಂಧಕದ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ದ್ರವ ಮೊದಲಾದವುಗಳನ್ನು ನೀರನ್ನು ಮಂಜುಗಡ್ಡೆಯಾಗಿ ಮಾಡುವ ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಾರೆ.

ಅಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಣ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ದ್ರವದ ಮೇಲ್ಮೈ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಸೆಳೆತ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ (ಸರ್ಫೇಸ್ ಟೆನ್ಷನ್). ಈ ಕಾರಣದಿಂದ ದ್ರವದ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಪದರಗಳಲ್ಲಿ ಚಲನವನ್ನು ನಿರೋಧಿಸುವ ಬಲಗಳು ಉತ್ಪನ್ನವಾಗುತ್ತವೆ. ಇಂಥ ಬಲಗಳ ಹೆಸರು ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ (ವಿಸ್ಕಾಸಿಟಿ). ಜೇನು, ಗ್ಲಿಸರಿನ್, ಹರಳೆಣ್ಣೆ ಮುಂತಾದ ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿಯೂ ನೀರು, ಆಲ್ಕೊಹಾಲ್, ಈಥರ್ ಮುಂತಾದ ತೆಳು ದ್ರವಗಳಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಯಾಗಿಯೂ ಇರುತ್ತದೆ. ದ್ರವವನ್ನು ಕುದಿಯುವಂತೆ ಕಾಯಿಸಿದಾಗ ಕುದಿಯಲು ಬೇಕಾದ ಉಷ್ಣತೆ ದ್ರವದ ಮೇಲಿನ ಒತ್ತಡದಿಂದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗುವುದು. ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆಯಾದರೆ, ಕುದಿಯುವ ಉಷ್ಣತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು. ಸಮುದ್ರಮಟ್ಟದಲ್ಲಿ ನೀರು 100 ಸೆಂ.ಗ್ರೇನಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವುದು. ಮೈಸೂರು ಸಮುದ್ರಮಟ್ಟಕ್ಕಿಂತ ಸು. 30001 ಗಳಷ್ಟು ಮೇಲಿರುವುದರಿಂದ ವಾಯುವಿನ ಒತ್ತಡ ಸಮುದ್ರಮಟ್ಟದಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಇದರಿಂದ ಇಲ್ಲಿ ನೀರು 97 ಸೆಂ.ಗ್ರೇ.ನಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವುದು.

ಕೆಲವು ದ್ರವಗಳು ಹರಳಿನ ರೂಪವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆಯೆಂದು ಈಚಿನ ಪರಿಶೋಧನೆಗ ಳಿಂದ ಗೊತ್ತಾಗಿದೆ. ಇವುಗಳಿಗೆ ದ್ರವಸ್ಫಟಿಕಗಳು (ಲಿಕ್ವಿಡ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ಸ್‌) ಎಂದು ಹೆಸರು.

ಅನಿಲ ವಸ್ತುಗಳು

ಅನಿಲಗಳು ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣದಿಂದ ಅತ್ಯಂತ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಯಾದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಹೊಂದುತ್ತವೆ. ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಎಲ್ಲ ಅನಿಲಗಳಿಗೂ ಒಂದೇ ರೀತಿಯಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಇವುಗಳ ರಚನೆ ಸರಳವಾಗಿರಬೇಕೆಂದು ಊಹಿಸಬಹುದು. ಇವುಗಳಿಗೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಆಕಾರವಿಲ್ಲ. ಯಾವ ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ತುಂಬುತ್ತೇವೆಯೋ ಆ ಪಾತ್ರೆಯನ್ನೆಲ್ಲ ಆಕ್ರಮಿಸಿ ಅದರ ರೂಪವನ್ನೇ ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಅನಿಲದ ಅಣುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಣ ಬಲ ಅತ್ಯಲ್ಪ. ಆದ್ದರಿಂದ ಇವುಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಒತ್ತಡದಿಂದ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಮಾಡಬಹುದು. ಅನಿಲದ ಅಣುಗಳ ಚಲನ ವೇಗ ಅದರ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ಅನಿಲವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಒತ್ತಡದ ಕಡೆಯಿಂದ ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡ ಇರುವ ಕಡೆಗೆ ಪ್ರವಹಿಸಿಸಿದರೆ, ಅದರ ಗಾತ್ರ ಹಿಗ್ಗುವುದು ಮತ್ತು ಉಷ್ಣತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು. ಇದಕ್ಕೆ ಜೂಲ್ ಥಾಮ್ಸನ್ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಹೆಸರು. ಈ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಕೊಂಡು ಗಾಳಿ, ಆಕ್ಸಿಜನ್, ಹೈಡ್ರೊಜನ್, ಹೀಲಿಯಂ ಮುಂತಾದ ಅನಿಲಗಳನ್ನು ದ್ರವರೂಪಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು. ಅನಿಲಗಳೂ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ ರೈಲು ಮೋಟರು, ಏರೋಪ್ಲೇನ್, ರಾಕೆಟ್ ಇವು ಅತಿವೇಗದಿಂದ ಚಲಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಚಂದ್ರಲೋಕಕ್ಕೆ ಪ್ರಯಾಣ ಮಾಡಿರುವ ಲೂನಾ 15, ಅಪೊಲೊ 11 ಇವುಗಳು ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಭೂಮಿಯಿಂದ ಹೊರಚಿಮ್ಮಲು ಅನಿಲದ ಮಹತ್ತರವಾದ ಒತ್ತಡವೇ ಕಾರಣ.