Class 9: ನೀರಿನ ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು ನಿರ್ಣಯ

Description

ದ್ರವ ಎಂದರೇನು?

ದ್ರವ್ಯದ ಮೂರು ವಿಧದ ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ದ್ರವವು ಒಂದಾಗಿದೆ. ದ್ರವವು ಹರಿಯಲು ಮತ್ತು ಪಾತ್ರೆಯ ಆಕಾರವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ.

ದ್ರವವನ್ನು ಬಿಸಿ ಮಾಡಿದರೆ ಏನಾಗುತ್ತದೆ?

ದ್ರವವನ್ನು ಕಾಯಿಸಿದಾಗ, ಅದರ ತಾಪಮಾನ ಏರಿಕೆಯಾಗುವುದು.ತಾಪಮಾನವು ಹೆಚ್ಚಿದಂತೆ,ದ್ರವದ ಅಣುಗಳು ಶಕ್ತಿಗಳಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಚಲನಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುವುದು.ಚಲನಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ, ಅಣ್ವಿಕ ಚಲನೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ದ್ರವದ ಅಣುಗಳು ತಮ್ಮಮಧ್ಯೆ  ಇರುವ ಆಕರ್ಷಣಾ ಬಲವನ್ನು ಹತ್ತಿಕುವುವು.

ಕಾಯಿಸುವುದನ್ನು ಮುಂದುವರಿಸಿದಂತೆ,ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನ ತಲುಪಿದಾಗ ,ದ್ರವದ ಅಣುಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ಬಿಟ್ಟು ಹಬೆಯರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೊರಹೋಗುತ್ತದೆ.ಇದರಿಂದ  ದ್ರವದ ಮೇಲೆ  ಸಮಾನಾದ ವಾತಾವರಣ ಒತ್ತಡ ಉಂಟಾಗಿ  ದ್ರವವು ಕುದಿಯಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ.

ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಾಯಿಸಿದರೂ , ದ್ರವದ ಉಷ್ಣಾಂಶವು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದು. ದ್ರವದ ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವು ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸಮನಾದ ಈ ಸ್ಥಿರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಆ ದ್ರವದ ಕುದಿ ಬಿಂದು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಗುಳ್ಳೆಗಳು  ಉಂಟಾಗಿ ದ್ರವದ ಮೇಲೆರುವುವು.ಈ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಮುಟ್ಟುವ ಮೊದಲು ಗುಳ್ಳೆಗಳುಂಟಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಏಕೆಂದರೆ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡವು ಗುಳ್ಳೆಗಳಲ್ಲಿನ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದು ಮತ್ತು ಅವುಗಳು ಕುಸಿದು ಬೀಳುವುವು.

ನೀವು ಬಾಷ್ಪೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕುದಿಯುವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಿರೂಪಿಸುವಿರಾ?

ಆವೀಕರಣ ಮತ್ತು ಕುದಿಯುವಿಕೆಯು ಎರಡು ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದೆ.ಆವೀಕರಣ ಒಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು,ಇದರಲ್ಲಿ ದ್ರವವು ಅದರ ದ್ರವನ ಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಕೆಳಗಿನ ಯಾವುದೇ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಅನಿಲವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆ ಯಾಗುತ್ತದೆ.ಕುದಿಸುವಿಕೆಯು ಒಂದು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿದ್ದು ,ಇಲ್ಲಿ ದ್ರವವು ತನ್ನ ಕುದಿಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಹಬೆಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.ಆವೀಕರಣವು ಮೇಲ್ಮೈ ವಿದ್ಯಮಾನ ,ಆದರೆ ಕುದಿಯುವಿಕೆಯು ಒಟ್ಟಾರೆ ವಿದ್ಯಾಮಾನವಾಗಿದೆ. ದ್ರವದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೇಲೆ ನಡೆಯುವ  ಕ್ರಮೇಣ  ಆವಿಯಾಗುವುದು ಆವಿಕರಣವಾದರೆ , ಕುದಿಸುವಿಕೆಯು ಕ್ಷಿಪ್ರ ಆವಿಯಾಗುವಿಕೆಯಾಗಿದೆ. ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ತಲುಪಿದಾಗ , ದ್ರವವು ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಆವಿಯಾಗುತ್ತದೆ.ಕುದಿಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ,ಒಟ್ಟಾರೆ ದ್ರವದಿಂದ ಆವಿಯ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ಬರುವುವು.

ನಿಖರವಾಗಿ ವಾತಾವರಣದ  ಒತ್ತಡ 760mm Hg (1 atm)ಇದ್ದಾಗ, ದ್ರವವು ಕುದಿಯುವ ತಾಪಮಾನವನ್ನು,ಆ ದ್ರವದ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕುದಿ ಬಿಂದು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.ನೀರಿನಲ್ಲಿ,ಆವಿಯ ಒತ್ತಡವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡ ಒಂದು ಅಟ್ಮಾಸ್ಪಿಯರ್ ಅನ್ನು 100°C ನಲ್ಲಿ ತಲುಪುತ್ತದೆ.ಆದ್ದರಿಂದ ನೀರಿನ ಸಾಮಾನ್ಯ ಕುದಿಬಿಂದು 100°C.ಕರಗುವ ವಸ್ತುಗಳಾದ ಸಕ್ಕರೆ ಅಥವಾ ಉಪ್ಪನ್ನು ಶುದ್ಧ ನೀರಿಗೆ ಸೇರಿಸಿದಾಗ ಅದರ ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಶುದ್ಧ ನೀರಿನ ಕುದಿಬಿಂದು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ಏಕಮಾನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ವಸ್ತುವನ್ನು ,ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ದ್ರವಸ್ಥಿತಿಇಂದ ಆವಿಸ್ಥಿತಿಗೆ ಬದಲಾಯಿಸಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಉಷ್ಣಕ್ಕೆ ಆ ವಸ್ತುವಿನ ಆವೀಕರಣ ಗುಪ್ತೋಷ್ಣ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ.ಇದನ್ನು L ಸಂಕೇತದಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲಾಗಿದೆ.ನೀರಿನ ಆವೀಕರಣ ಗುಪ್ತೋಷ್ಣ 22.57 x 10⁵ J/kg at 100°C.

ದ್ರವದ ಕುದಿಬಿಂದುವಿನ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವ ಅಂಶಗಳು ಯಾವುವು?

ಒತ್ತಡ

ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡವು ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಟ್ಮಾಸ್ಪಿಯರ್ ವಿದ್ದಾಗ, ದ್ರವವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಕುದಿಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವುದು.ಉದಾಹರಣೆ:ಪ್ರೆಷರ್ ಕುಕ್ಕರ್ ನಲ್ಲಿ ,ನಾವು ಒತ್ತಡವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಪ್ರೆಷರ್ ಕುಕ್ಕರ್ ನ ಒಳಗಿನ ಒತ್ತಡವು ಒಂದು ಆಟ್ಮಾಸ್ಪಿಯರ್ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದು.ಆದ್ದರಿಂದ ಕುಕ್ಕರ್ ನಲ್ಲಿ ನೀರು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವುದು ಮತ್ತು ಆಹಾರವು ಬೇಗ ಬೇಯುವುದು. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ ,ಬಾಹ್ಯ ಒತ್ತಡವು ಒಂದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಆಟ್ಮಾಸ್ಪಿಯರ್ ಇದ್ದಾಗ, ದ್ರವವು ಸಾಮಾನ್ಯ ಕುದಿಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವುದು.ಉದಾಹರಣೆ:ಎತ್ತರದ ಪ್ರದೇಶಗಳಾದ ಗುಡ್ಡ ಮತ್ತು ಪರ್ವತಗಳಲ್ಲಿ ವಾತಾವರಣದ ಒತ್ತಡವು ಒಂದು ಆಟ್ಮಾಸ್ಪಿಯರ್ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಇರುವುದು,ಹಾಗಾಗಿ ನೀರು ಸಾಮಾನ್ಯ ಕುದಿಬಿಂದುವಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಕುದಿಯುವುದು.

ಅಣುಗಳ ವಿಧಗಳು

ದ್ರವದಲ್ಲಿರುವ ವಿವಿಧ ಅಣುಗಳು ದ್ರವದ ಕುದಿಬಿಂದುವಿನ ಮೇಲೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುವು   

ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣಾ ಬಲವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಪ್ರಬಲವಾಗಿದ್ದರೆ, ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಆಕರ್ಷಣೆ ಬಲವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದುರ್ಬಲವಾಗಿದ್ದರೆ, ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಕೆಲವು ದ್ರವದ ಕುದಿ ಬಿಂದುಗಳನ್ನುಒಂದು ಆಟ್ಮಾಸ್ಪಿಯರ್ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಕೆಳಗಿನ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ.

ಸಂಯುಕ್ತ	ಕುದಿಯುವ ಬಿಂದು
Covalent compounds- ಸಹವೇಲೆನ್ಸಿ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು
Acetone-ಅಸಿಟೋನ್	56-57°C
Benzene-ಬೆಂಜಿನ್	78-80°C
Chloroform-ಕ್ಲೋರೋಫಾರ್ಮ್	60-62°C
Carbon tetrachloride-ಕಾರ್ಬನ್ ಟೆಟ್ರಾ ಕ್ಲೋರೈಡ್	76.7°C
Ionic Compounds – ಅಯಾನಿಕ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು
ನೀರು	100°C
ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ	~83°C
Nitric acid-ನೈಟ್ರಿಕ್ ಆಮ್ಲ	~100.5°C

ಮೇಲಿನ ದತ್ತಾಂಶಗಳಿಂದ ಸ್ಫಷ್ಟವಾಗುವುದೇನೆಂದರೆ ,ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಯಾನಿಕ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಸಹವೇಲೆನ್ಸಿ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕುದಿಬಿಂದು ಹೊಂದಿವೆ.ಇದು ಯಾಕೆಂದರೆ ಅಯಾನಿಕ್ ಸಂಯುಕ್ತಗಳಲ್ಲಿರುವ ಅಯಾನಿಕ್ ಬಂಧ. ನೀರಿಗೆ ಉಪ್ಪು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ಅದರ ಕುದಿಬಿಂದು ಹೆಚ್ಚುವುದು.

ಕಲಿವಿನ ಫಲಗಳು

• ವಿಧ್ಯಾರ್ಥಿಗಳು ಈ ಪ್ರಯೋಗದಿಂದ ಕುದಿಬಿಂದುವಿನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಳ್ಳುವರು.
• ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳು ನೀರನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಪ್ರಯೋಗ ಮಾಡುವರು ಮತ್ತು ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಭೌತಿಕ ಬದಲಾವಣೆ ಆಗುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸುವರು.
• ಶಿಕ್ಷಕರು ಸೂಚಿಸಿದ ಇತ್ತರೇ ದ್ರಾವಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಇದೇ ಪ್ರಯೊಗವನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸ ಗೊಳಿಸಲು ಶಕ್ತರಾಗುವರು.
• ಕುದಿಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ದ್ರವದ ತಾಪಮಾನವು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದೆಂದು ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಗಳು ಅರಿಯುವರು.