Chapter-01 Matter in Our Surroundings

As we look at our surroundings, we see a large variety of things with different shapes, sizes and textures. Everything in this universe is made up of material which scientists have named “matter”. The air we breathe, the food we eat, stones, clouds, stars, plants and animals, even a small drop of water or a particle of sand - every thing is matter. We can also see as we look around that all the things mentioned above occupy space and have mass. In other words, they have both mass and volume.

Since early times, human beings have been trying to understand their surroundings. Early Indian philosophers classified matter in the form of five basic elements - the “Panch Tatva” - air, earth, fire, sky and water. According to them everything, living or nonliving, was made up of these five basic elements. Ancient Greek philosophers had arrived at a similar classification of matter.

Modern day scientists have evolved two types of classification of matter based on their physical properties and chemical nature.

In this chapter we shall learn about matter based on its physical properties. Chemical aspects of matter will be taken up in subsequent chapters.

1.1 Physical Nature of Matter

1.1.1 MATTER IS MADE UP OF PARTICLES

For a long time, two schools of thought prevailed regarding the nature of matter. One school believed matter to be continuous like a block of wood, whereas, the other thought that matter was made up of particles like sand. Let us perform an activity to decide about the nature of matter - is it continuous or particulate?

Activity 1.1

  • Take a $100 mL$ beaker. Fill half the beaker with water and mark the level of water.

  • Dissolve some salt/ sugar with the help of a glass rod.

  • Observe any change in water level.

  • What do you think has happened to the salt?

  • Where does it disappear?

  • Does the level of water change?

In order to answer these questions we need to use the idea that matter is made up of particles. What was there in the spoon, salt or sugar, has now spread throughout water. This is illustrated in Fig. 1.1.

Fig. 1.1: When we dissolve salt in water, the particles of salt get into the spaces between particles of water.

1.1.2 How SMALL ARE THESE PARTICLES OF MATTER?

Activity 1.2

  • Take $2-3$ crystals of potassium permanganate and dissolve them in $100 mL$ of water.$\cdot$

  • Take out approximately $10 mL$ of this solution and put it into $90 mL$ of clear water.

  • Take out $10 mL$ of this solution and put it into another $90 mL$ of clear water. Keep diluting the solution like this 5 to 8 times.

  • Is the water still coloured?

Fig. 1.2: Estimating how small are the particles of matter. With every dilution, though the colour becomes light, it is still visible.

This experiment shows that just a few crystals of potassium permanganate can colour a large volume of water (about $1000 L$ ). So we conclude that there must be millions of tiny particles in just one crystal of potassium permanganate, which keep on dividing themselves into smaller and smaller particles.

The same activity can be done using $2 ml$ of Dettol instead of potassium permanganate. The smell can be detected even on repeated dilution.

The particles of matter are very small they are small beyond our imagination!!!!

1.2 Characteristics of Particles of Matter

1.2.1 PARTICLES OF MATTER HAVE SPACE BETWEEN THEM

In activities 1.1 and 1.2 we saw that particles of sugar, salt, Dettol, or potassium permanganate got evenly distributed in water. Similarly, when we make tea, coffee or lemonade (nimbu paani), particles of one type of matter get into the spaces between particles of the other. This shows that there is enough space between particles of matter.

1.2.2 PARTICLES OF MATTER ARE CONTINUOUSLY MOVING

Activity 1.3

  • Put an unlit incense stick in a corner of your class. How close do you have to go near it so as to get its smell?

  • Now light the incense stick. What happens? Do you get the smell sitting at a distance?

  • Record your observations.

Activity 1.4

  • Take two glasses/beakers filled with water.

  • Put a drop of blue or red ink slowly and carefully along the sides of the first beaker and honey in the same way in the second beaker.

  • Leave them undisturbed in your house or in a corner of the class.

  • Record your observations.

  • What do you observe immediately after adding the ink drop?

  • What do you observe immediately after adding a drop of honey?

  • How many hours or days does it take for the colour of ink to spread evenly throughout the water?

Activity 1.5

  • Drop a crystal of copper sulphate or potassium permanganate into a glass of hot water and another containing cold water. Do not stir the solution. Allow the crystals to settle at the bottom.

  • What do you observe just above the solid crystal in the glass?

  • What happens as time passes?

  • What does this suggest about the particles of solid and liquid?

  • Does the rate of mixing change with temperature? Why and how?

From the above three activities ($1.3,1.4$ and 1.5), we can conclude the following:

Particles of matter are continuously moving, that is, they possess what we call the kinetic energy. As the temperature rises, particles move faster. So, we can say that with increase in temperature the kinetic energy of the particles also increases.

In the above three activities we observe that particles of matter intermix on their own with each other. They do so by getting into the spaces between the particles. This intermixing of particles of two different types of matter on their own is called diffusion. We also observe that on heating, diffusion becomes faster. Why does this happen?

1.2.3 PARTICLES OF MATTER ATTRACT EACH OTHER

Activity 1.6

  • Play this game in the field- make four groups and form human chains as suggested:

  • The first group should hold each other from the back and lock arms like Idu-Mishmi dancers (Fig. 1.3).

  • The second group should hold hands to form a human chain.

  • The third group should form a chain by touching each other with only their finger tips.

  • Now, the fourth group of students should run around and try to break the three human chains one by one into as many small groups as possible.

  • Which group was the easiest to break? Why?

Fig. 1.3

If we consider each student as a particle of matter, then in which group the particles held each other with the maximum force?

Activity 1.7

  • Take an iron nail, a piece of chalk and a rubber band.

  • Try breaking them by hammering, cutting or stretching.

  • In which of the above three substances do you think the particles are held together with greater force?

Activity 1.8

  • Take some water in a container, try cutting the surface of water with your fingers.

  • Were you able to cut the surface of water?

  • What could be the reason behind the surface of water remaining together?

The above three activities (1.6, 1.7 and 1.8) suggest that particles of matter have force acting between them. This force keeps the particles together. The strength of this force of attraction varies from one kind of matter to another.

Questions

1. Which of the following are matter?

Chair, air, love, smell, hate, almonds, thought, cold, lemon water, smell of perfume.

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Answer

Any things which have some weight and occupy space will come under category of matter.

Chair, air, smell, almonds, cold-drink and smell of perfume: Matter

2. Give reasons for the following observation:

The smell of hot sizzling food reaches you several metres away, but to get the smell from cold food you have to go close.

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Answer

Evaporation is directly proportional to temperature, means hot food evaporates easily. Diffusion of hot food vapor with air becomes very fast and can reach to a distant place within a very short time.

3. A diver is able to cut through water in a swimming pool. Which property of matter does this observation show?

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Answer

The phenomena of cutting the water by the diver show that matter has space between its particles.

4. What are the characteristics of the particles of matter?

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Answer

Characteristics of particles of matter are given below:

  1. Particles of matter have space between them.

  2. Particles of matter are continuously moving.

  3. Particles of matter have an attraction force between them.

  4. Particles of matter are very small in size.

1.3 States of Matter

Observe different types of matter around you. What are its different states? We can see that matter around us exists in three different states- solid, liquid and gas. These states of matter arise due to the variation in the characteristics of the particles of matter.

Now, let us study about the properties of these three states of matter in detail.

1.3.1 THE SOLID STATE

Activity 1.9

  • Collect the following articles - a pen, a book, a needle and a piece of wooden stick.

  • Sketch the shape of the above articles in your notebook by moving a pencil around them.

  • Do all these have a definite shape, distinct boundaries and a fixed volume?

  • What happens if they are hammered, pulled or dropped?

  • Are these capable of diffusing into each other?

  • Try compressing them by applying force. Are you able to compress them?

All the above are examples of solids. We can observe that all these have a definite shape, distinct boundaries and fixed volumes, that is, have negligible compressibility. Solids have a tendency to maintain their shape when subjected to outside force. Solids may break under force but it is difficult to change their shape, so they are rigid.

Consider the following:

(a) What about a rubber band, can it change its shape on stretching? Is it a solid?

(b) What about sugar and salt? When kept in different jars these take the shape of the jar. Are they solid?

(c) What about a sponge? It is a solid yet we are able to compress it. Why?

All the above are solids as:

  • A rubber band changes shape under force and regains the same shape when the force is removed. If excessive force is applied, it breaks.
  • The shape of each individual sugar or salt crystal remains fixed, whether we take it in our hand, put it in a plate or in a jar.
  • A sponge has minute holes, in which air is trapped, when we press it, the air is expelled out and we are able to compress it.

1.3.2 The LIQUID STATE

Activity 1.10

  • Collect the following:

(a) water, cooking oil, milk, juice, a cold drink.

(b) containers of different shapes. Put a $50 mL$ mark on these containers using a measuring cylinder from the laboratory.

  • What will happen if these liquids are spilt on the floor?

  • Measure $50 mL$ of any one liquid and transfer it into different containers one by one.

  • Does the volume remain the same?

  • Does the shape of the liquid remain the same?

  • When you pour the liquid from one container into another, does it flow easily?

We observe that liquids have no fixed shape but have a fixed volume. They take up the shape of the container in which they are kept. Liquids flow and change shape, so they are not rigid but can be called fluid.

Refer to activities 1.4 and 1.5 where we saw that solids and liquids can diffuse into liquids. The gases from the atmosphere diffuse and dissolve in water. These gases, especially oxygen and carbon dioxide, are essential for the survival of aquatic animals and plants.

All living creatures need to breathe for survival. The aquatic animals can breathe under water due to the presence of dissolved oxygen in water. Thus, we may conclude that solids, liquids and gases can diffuse into liquids. The rate of diffusion of liquids is higher than that of solids. This is due to the fact that in the liquid state, particles move freely and have greater space between each other as compared to particles in the solid state.

1.3.3 THE GASEOUS STATE

Have you ever observed a balloon seller filling a large number of balloons from a single cylinder of gas? Enquire from him how many balloons is he able to fill from one cylinder. Ask him which gas does he have in the cylinder.

Activity 1.11

  • Take three $100 mL$ syringes and close their nozzles by rubber corks, as shown in Fig.1.4.

  • Remove the pistons from all the syringes.

  • Leaving one syringe untouched, fill water in the second and pieces of chalk in the third.

  • Insert the pistons back into the syringes. You may apply some vaseline on the pistons before inserting them into the syringes for their smooth movement.

  • Now, try to compress the content by pushing the piston in each syringe.

Fig. 1.4

  • What do you observe? In which case was the piston easily pushed in?

  • What do you infer from your observations? We have observed that gases are highly compressible as compared to solids and liquids. The liquefied petroleum gas (LPG) cylinder that we get in our home for cooking or the oxygen supplied to hospitals in cylinders is compressed gas. Compressed natural gas (CNG) is used as fuel these days in vehicles. Due to its high compressibility, large volumes of a gas can be compressed into a small cylinder and transported easily.

We come to know of what is being cooked in the kitchen without even entering there, by the smell that reaches our nostrils. How does this smell reach us? The particles of the aroma of food mix with the particles of air spread from the kitchen, reach us and even farther away. The smell of hot cooked food reaches us in seconds; compare this with the rate of diffusion of solids and liquids. Due to high speed of particles and large space between them, gases show the property of diffusing very fast into other gases.

In the gaseous state, the particles move about randomly at high speed. Due to this random movement, the particles hit each other and also the walls of the container. The pressure exerted by the gas is because of this force exerted by gas particles per unit area on the walls of the container.

Fig. 1.5: $a, b$ and $c$ show the magnified schematic pictures of the three states of matter. The motion of the particles can be seen and compared in the three states of matter.

Questions

1. The mass per unit volume of a substance is called density.

(density = mass/volume). Arrange the following in order of increasing density - air, exhaust from chimneys, honey, water, chalk, cotton and iron.

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Answer

We can solve this question by keeping this concept in mind. The correct order of density for gas, liquid and solid are:

Gas $<$ Liquid $<$ Solid. Thus,

Air and exhaust from chimneys are in the gaseous state and have a density that is a lot less than that of water. Hence they will float above the water.

Cotton, despite being a solid, will float on water due to large air pockets between the fibres. Thus, it will come before water in the order.

Honey, chalk, and iron all have densities greater than water and therefore will sink in water.

Cotton is denser than both the gaseous materials in this list on account of it being a solid.

The exhaust from chimneys is denser than air. It has a lot of particulate matter packed in a small volume that increases its density.

Honey is less dense than both chalk and iron since it is a liquid.

​The given substances in the increasing order of their densities can be represented as:

Increasing order of Density

Air $<$ Exhaust from chimney $<$ Cotton $<$ Water $<$ Honey $<$ Chalk $<$ Iron

2. (a) Tabulate the differences in the characterisitcs of states of matter.

(b) Comment upon the following: rigidity, compressibility, fluidity, filling a gas container, shape, kinetic energy and density.

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Answer

(a)

Solid: Liquid: Gases :
Solids have a definite volume. Liquids also have a definite volume. Gases do not have a definite volume. Their volume varies with the container in which they are stored or kept.
Solids do not tend to flow. Liquids tend to flow. Gases also tend to flow
Solids are rigid. Liquids are not rigid. Gases are not rigid.
Generally solids have a definite shape with very few exceptions like sponge, rubber band etc. Liquids do not have a definite shape. They take the shape of the container. Gases do not have a definite shape
Solids are generally incompressible with very few exceptions like sponge, rubber band etc. Liquids are almost incompressible. Gases are compressible.

(b)

Rigidity:Property by which an object retains its shape and size is called as rigidity.

Solids are rigid whereas liquids and gases are not.

Compressibility: Compressibility is the property; due to which a substance can be compressed, means its volume can be decreased. Gases are compressible whereas solids and liquids are not.

Fluidity: Flowing tendency of a substance called fluidity. Gases and liquids are fluids, solids are not.

Filling a gas container: a large volume of gas can be filled in a gas container by compressing it under very high pressure. The property of compressibility (of gases) ivey sue full in this case

Shape:The property of having a definite geometry is called shape of a particular

substance. Solids have a definite shape whereas gases and liquids do not have.

Kinetic energy: The energy possessed by a moving object or by the moving molecules of called kinetic energy.

On increasing the temperature, kinetic energy of a substance (or its molecules) also increases. Molecules of gases posses highest kinetic energy.

Density : The mass per unit volume of a substance is called density.

3. Give reasons

(a) A gas fills completely the vessel in which it is kept.

(b) A gas exerts pressure on the walls of the container.

(c) A wooden table should be called a solid.

(d) We can easily move our hand in air but to do the same through a solid block of wood we need a karate expert.

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Answer

(a) Force of attraction between the molecules of gases is negligible. So, molecules of gases occupy the maximum space available to them. High kinetic energy possessed by their molecules also helps for the same.

(b) The motion of particles is random and having very high speed in the gaseous state.Due to this random movement, the particles hit each other and also the walls of the container. The pressure exerted by the gas is due to this force exerted by these particles per unit area on the walls of the container.

(c) There is a strong force of attraction between the molecules of wood and the intermolecular space is the least. So, a wooden table has a definite shape and volume and it should be called a solid.

(d) Air molecules are very-very far from each other due to negligible force of attraction working between them. So, our hand gets sufficient space to move in air and we also displace some air molecules by applying force. But a solid block of wood has closely packed molecules so there is no question of the movement of hand through it, in absence of suitable force in proper direction.

4. Liquids generally have lower density as compared to solids. But you must have observed that ice floats on water. Find out why.

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Answer

Liquids have lower density than that of solids. Water is also a liquid so it should also have less density than that of solid that is ice.

But the case is not so and the reason for the same is the cage-like structure of ice. i.e., presence of vacant spaces between water $(H_2 O)$ molecules when they linked in ice. The number of these spaces is comparatively less in water. Being more porous than water, ice is lighter than water and floats over the surface of water.

1.4 Can Matter Change its State?

We all know from our observation that water can exist in three states of matter-

  • solid, as ice,

  • liquid, as the familiar water, and

  • gas, as water vapour.

What happens inside the matter during this change of state? What happens to the particles of matter during the change of states? How does this change of state take place? We need answers to these questions, isn’t it?

1.4.1 EFFECT OF CHANGE OF TEMPERATURE

Activity 1.12

  • Take about $150 g$ of ice in a beaker and suspend a laboratory thermometer so that its bulb is in contact with the ice, as in Fig. 1.6.

(a)

(b)

Fig. 1.6: (a) Conversion of ice to water, (b) conversion of water to water vapour

  • Start heating the beaker on a low flame. Note the temperature when the ice starts melting.

  • Note the temperature when all the ice has converted into water.

  • Record your observations for this conversion of solid to liquid state.

  • Now, put a glass rod in the beaker and heat while stirring till the water starts boiling.

  • Keep a careful eye on the thermometer reading till most of the water has vaporised.

  • Record your observations for the conversion of water in the liquid state to the gaseous state.

On increasing the temperature of solids, the kinetic energy of the particles increases. Due to the increase in kinetic energy, the particles start vibrating with greater speed. The energy supplied by heat overcomes the forces of attraction between the particles. The particles leave their fixed positions and start moving more freely. A stage is reached when the solid melts and is converted to a liquid. The minimum temperature at which a solid melts to become a liquid at the atmospheric pressure is called its melting point.

The melting point of a solid is an indication of the strength of the force of attraction between its particles.

The melting point of ice is $273.15 K^{*}$. The process of melting, that is, change of solid state into liquid state is also known as fusion. When a solid melts, its temperature remains the same, so where does the heat energy go?

You must have observed, during the experiment of melting, that the temperature of the system does not change after the melting point is reached, till all the ice melts. This happens even though we continue to heat the beaker, that is, we continue to supply heat. This heat gets used up in changing the state by overcoming the forces of attraction between the particles. As this heat energy is absorbed by ice without showing any rise in temperature, it is considered that it gets hidden into the contents of the beaker and is known as the latent heat. The word latent means hidden. The amount of heat energy that is required to change $1 kg$ of a solid into liquid at atmospheric pressure at its melting point is known as the latent heat of fusion. So, particles in water at $0^{\circ} C(273 K)$ have more energy as compared to particles in ice at the same temperature.

When we supply heat energy to water, particles start moving even faster. At a certain temperature, a point is reached when the particles have enough energy to break free from the forces of attraction of each other. At this temperature the liquid starts changing into gas. The temperature at which a liquid starts boiling at the atmospheric pressure is known as its boiling point. Boiling is a bulk phenomenon. Particles from the bulk of the liquid gain enough energy to change into the vapour state.

For water this temperature is

$$373 \mathrm{~K}\left(100{ }^{\circ} \mathrm{C}=\right. 273+100=373 \mathrm{~K})$$

Can you define the latent heat of vaporisation? Do it in the same way as we have defined the latent heat of fusion. Particles in steam, that is, water vapour at $373 K(100^{\circ} C)$ have more energy than water at the same temperature. This is because particles in steam have absorbed extra energy in the form of latent heat of vaporisation.

So, we infer that the state of matter can be changed into another state by changing the temperature.

We have learnt that substances around us change state from solid to liquid and from liquid to gas on application of heat. But there

Note : Kelvin is the SI unit of temperature, $0^{\circ} C=273.15 K$. For convenience, we take $0^{\circ} C=273 K$ after rounding off the decimal. To change a temperature on the Kelvin scale to the Celsius scale you have to subtract 273 from the given temperature, and to convert a temperature on the Celsius scale to the Kelvin scale you have to add 273 to the given temperature. are some that change directly from solid state to gaseous state and vice versa without changing into the liquid state.

Activity 1.13

  • Take some camphor. Crush it and put it in a china dish.

  • Put an inverted funnel over the china dish.

  • Put a cotton plug on the stem of the funnel, as shown in Fig. 1.7.

Fig. 1.7: Sublimation of camphor

  • Now, heat slowly and observe.

  • What do you infer from the above activity?

A change of state directly from solid to gas without changing into liquid state is called sublimation and the direct change of gas to solid without changing into liquid is called deposition.

1.4.2 EFFECT OF CHANGE OF PRESSURE

We have already learnt that the difference in various states of matter is due to the difference in the distances between the constituent particles. What will happen when we start putting pressure and compress a gas enclosed in a cylinder? Will the particles come closer? Do you think that increasing or decreasing the pressure can change the state of matter?

Fig. 1.8: By applying pressure, particles of matter can be brought close together

Applying pressure and reducing temperature can liquefy gases.

Have you heard of solid carbon dioxide $(CO_2)$ ? It is stored under high pressure. Solid $CO_2$ gets converted directly into gaseous state on decrease of pressure to 1 atmosphere* without coming into liquid state. This is the reason that solid carbon dioxide is also known as dry ice.

Thus, we can say that pressure and temperature determine the state of a substance, whether it will be solid, liquid or gas.

Fig. 1.9: Interconversion of the three states of matter

  • atmosphere (atm) is a unit of measuring pressure exerted by a gas. The unit of pressure is Pascal (Pa): 1 atmosphere $=1.01 \times 10^{5} Pa$. The pressure of air in atmosphere is called atmospheric pressure. The atmospheric pressure at sea level is 1 atmosphere, and is taken as the normal atmospheric pressure.

Questions

1. Convert the following temperature to celsius scale:

a. $300 K$

b. $573 K$

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Answer

By the use of given formula, we can convert the Kelvin temperature to Celsius.

$TK-273=t^{\circ} C$

(a) $300 K-273=27^{\circ} C$

(b) $573 K-273=300^{\circ} C$

2. What is the physical state of water at:

a. $250^{\circ} C$

b. $100^{\circ} C$ ?

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Answer

As the boiling point of water is $100^{\circ} C$ so

(a) at $250^{\circ} C$, the state of water will be steam or water vapour, i.e., gaseous state.

(b) at $100^{\circ} C$, there will be a transition of liquid state into the gaseous state. So, at this temperature, the state is/may be liquid as well as gaseous.

3. For any substance, why does the temperature remain constant during the change of state?

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Answer

During the change of state of a substance, the temperature remains constant. This can be understood with the help of an example. When a solid is heated to its melting point, the temperature first rises and becomes constant when reaches its melting point. Now, on further heating, the heat energy provided to the substance helps to break the attraction force between the solid molecules. This heat is called latent heat. That is why, the temperature does not rise.

4. Suggest a method to liquefy atmospheric gases.

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Answer

By applying pressure and reducing the temperature, atmospheric gases can be liquefied

1.5 Evaporation

Do we always need to heat or change pressure for changing the state of matter? Can you quote some examples from everyday life where change of state from liquid to vapour takes place without the liquid reaching the boiling point? Water, when left uncovered, slowly changes into vapour. Wet clothes dry up. What happens to water in the above two examples?

We know that particles of matter are always moving and are never at rest. At a given temperature in any gas, liquid or solid, there are particles with different amounts of kinetic energy. In the case of liquids, a small fraction of particles at the surface, having higher kinetic energy, is able to break away from the forces of attraction of other particles and gets converted into vapour. This phenomenon of change of liquid into vapours at any temperature below its boiling point is called evaporation.

1.5.1 FACTORS AFFECTING EVAPORATION

Let us understand this with an activity.

Activity 1.14

  • Take $5 mL$ of water in a test tube and keep it near a window or under a fan.

  • Take $5 mL$ of water in an open china dish and keep it near a window or under a fan.

  • Take $5 mL$ of water in an open china dish and keep it inside a cupboard or on a shelf in your class.

  • Record the room temperature.

  • Record the time or days taken for the evaporation process in the above cases.

  • Repeat the above three steps of activity on a rainy day and record your observations.

  • What do you infer about the effect of temperature, surface area and wind velocity (speed) on evaporation?

You must have observed that the rate of evaporation increases with-

  • an increase of surface area:

    We know that evaporation is a surface phenomenon. If the surface area is increased, the rate of evaporation increases. For example, while putting clothes for drying up we spread them out.

  • an increase of temperature:

    With the increase of temperature, more number of particles get enough kinetic energy to go into the vapour state.

  • a decrease in humidity:

    Humidity is the amount of water vapour present in air. The air around us cannot hold more than a definite amount of water vapour at a given temperature. If the amount of water in air is already high, the rate of evaporation decreases.

  • an increase in wind speed:

    It is a common observation that clothes dry faster on a windy day. With the increase in wind speed, the particles of water vapour move away with the wind, decreasing the amount of water vapour in the surrounding.

1.5.2 HOW DOES EVAPORATION CAUSE COOLING?

In an open vessel, the liquid keeps on evaporating. The particles of liquid absorb energy from the surrounding to regain the energy lost during evaporation. This absorption of energy from the surroundings make the surroundings cold.

What happens when you pour some acetone (nail polish remover) on your palm? The particles gain energy from your palm or surroundings and evaporate causing the palm to feel cool.

After a hot sunny day, people sprinkle water on the roof or open ground because the large latent heat of vaporisation of water helps to cool the hot surface.

Can you cite some more examples from daily life where we can feel the effect of cooling due to evaporation?

Why should we wear cotton clothes in summer?

During summer, we perspire more because of the mechanism of our body which keeps us cool. We know that during evaporation, the particles at the surface of the liquid gain energy from the surroundings or body surface and change into vapour. The heat energy equal to the latent heat of vaporisation is absorbed from the body leaving the body cool. Cotton, being a good absorber of water helps in absorbing the sweat and exposing it to the atmosphere for easy evaporation. Why do we see water droplets on the outer surface of a glass containing ice-cold water?

Let us take some ice-cold water in a tumbler. Soon we will see water droplets on the outer surface of the tumbler. The water vapour present in air, on coming in contact with the cold glass of water, loses energy and gets converted to liquid state, which we see as water droplets.

Questions

1. Why does a desert cooler cool better on a hot dry day?

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Answer

A desert cooler functions on the basis of evaporation. The rate of evaporation increases with increase in temperature and decrease in humidity. As evaporation increases when the day is hot and dry. So, the desert cooler functions to a better extent.

2. How does the water kept in an earthen pot (matka) become cool during summer?

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Answer

Large number of tiny pores is present on the surface of the earthen pot (matka). The water stored in the earthen pot (matka) evaporates faster through these pores due to the increased exposed surface area. As the’ process of evaporation causes cooling, the stored water inside the earthen pot (matka) becomes cool.

3. Why does our palm feel cold when we put some acetone or petrol or perfume on it?

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Answer

Acetone, petrol, perfume etc., being volatile, evaporate very fast when exposed to larger surfaces. During the process they absorb the required latent heat of vaporization from the palm (if kept on palm). So, the process causes Cooling and the palm feels cool.

4. Why are we able to sip hot tea or milk faster from a saucer rather than a cup?

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Answer

A liquid has large surface area in a saucer than in a cup. Thus, it evaporates faster and cools faster in a saucer than in a cup. For this reason we able to sip hot tea or milk faster from a saucer rather than a cup.

5. What type of clothes should we wear in summer?

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Answer

We should wear light colored cotton clothes in summer because

  1. Cotton is a good absorber of water/sweat. It provides more surface area for the sweat to evaporate.

  2. Light colours absorb less heat.

So, wearing light coloured cotton clothes helps us feeling cool and comfortable.

What you have learnt

  • Matter is made up of small particles.

  • The matter around us exists in three states-solid, liquid and gas.

  • The forces of attraction between the particles are maximum in solids, intermediate in liquids and minimum in gases.

  • The spaces in between the constituent particles and kinetic energy of the particles are minimum in the case of solids, intermediate in liquids and maximum in gases.

  • The arrangement of particles is most ordered in the case of solids, in the case of liquids layers of particles can slip and slide over each other while for gases, there is no order, particles just move about randomly.

  • The states of matter are inter-convertible. The state of matter can be changed by changing temperature or pressure.

  • Sublimation is the change of solid state directly to gaseous state without going through liquid state.

  • Deposition is the change of gaseous state directly to solid state without going through liquid state.

  • Boiling is a bulk phenomenon. Particles from the bulk (whole) of the liquid change into vapour state.

  • Evaporation is a surface phenomenon. Particles from the surface gain enough energy to overcome the forces of attraction present in the liquid and change into the vapour state.

  • The rate of evaporation depends upon the surface area exposed to the atmosphere, the temperature, the humidity and the wind speed.

  • Evaporation causes cooling.

  • Latent heat of vaporisation is the heat energy required to change $1 kg$ of a liquid to gas at atmospheric pressure at its boiling point.

  • Latent heat of fusion is the amount of heat energy required to change $1 kg$ of solid into liquid at its melting point.

  • Some measurable quantities and their units to remember:

Quantity Unit Symbol
Temperature kelvin $K$
Length metre $m$
Mass kilogram $kg$
Weight newton $N$
Volume cubic metre $m^{3}$
Density kilogram per cubic metre $kg m^{-3}$
Pressure pascal $Pa$

Exercises

1. Convert the following temperatures to the celsius scale.

(a) $293 K$

(b) $470 K$

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Answer

In order to covert temperature from Kelvin to Celsius scale, we have to subtract 273 from the given value because $K-273={ }^{\circ} C$

(a) $293 K-273=20^{\circ} C$

(b) $470 K-273=197^{\circ} C$

2. Convert the following temperatures to the kelvin scale.

(a) $25^{\circ} C$

(b) $373^{\circ} C$

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Answer

To convert temperature from Celsius to Kelvin scale, add 273 to the given values because ${ }^{\circ} C+273=K$

(a) $25^{\circ} C+273=298 K$

(b) $373^{\circ} C+273=646 K$

3. Give reason for the following observations.

(a) Naphthalene balls disappear with time without leaving any solid.

(b) We can get the smell of perfume sitting several metres away.

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Answer

(a) Naphthalene is a substance which directly changes from solid to gas on heating by the process of sublimation. So, the naphthalene balls disappear with time as they sublime due to heat of surroundings.

(b) The smell (aroma) of perfume reaches several meters away due to the fast diffusion of the gaseous perfume particles through the air.

4. Arrange the following substances in increasing order of forces of attraction between the particles - water, sugar, oxygen.

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Answer

The forces of attraction are strongest in solids and weakest (or negligible) in case of gases. Sugar is a solid, water is in liquid form and oxygen is a gas so, the order of forces of attraction is oxygen $<$ water $<$ sugar.

5. What is the physical state of water at-

(a) $25^{\circ} C$

(b) $0^{\circ} C$

(c) $100^{\circ} C$ ?

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Answer

At zero ${ }^{\circ} C$ temperature water (liquid) get starts to convert into its solid form (ice) and at $100^{\circ} C$ temperature water (liquid) starts to change into water vapours. Between $0^{\circ}$ to $100^{\circ} C$ it remains in liquid state.

Thus,

(a) Liquid state

(b) Solid or/and liquid state (Transition state)

(c) Liquid or/and gaseous state (Transition state)

6. Give two reasons to justify-

(a) water at room temperature is a liquid.

(b) an iron almirah is a solid at room temperature.

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Answer

(a) Water is a liquid at room temperature because

It has a tendency to flow.

It takes the shape of the container in which it is filled, but its volume remains the same.

(b) An iron almirah is a solid at room temperature because

Its shape and volume are definite.

It is hard and rigid.

Its density is high.

7. Why is ice at $273 K$ more effective in cooling than water at the same temperature?

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Answer

Ice at 273K has less energy than water (although both at the same temperature). Water is having additional latent heat of fusion, hence at $273 K$ ice is more effective cooling than water

8. What produces more severe burns, boiling water or steam?

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Answer

Steam causes more severe burns than boiling water. The reason is that it releases the extra amount of heat (latent heat) which it has already taken during vaporization

9. Name A,B,C,D,E and $F$ in the following diagram showing change in its state

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Answer

$A=$ Melting or fusion, where solid changes into liquid.

$B=$ Evaporation or vaporization, where liquid changes into gas.

$C=$ Condensation or liquification where gas changes into liquid.

$D=$ Freezing or solidification, where liquid changes into solid.

$E=$ Sublimation, where solid directly changes into gas without coming in liquid state.

$F=$ Sublimation, where gas changes into solid without coming to liquid state.

Group Activity

Prepare a model to demonstrate movement of particles in solids, liquids and gases.

For making this model you will need

  • A transparent jar
  • A big rubber balloon or piece of stretchable rubber sheet
  • A string
  • Few chickpeas or black gram or dry green peas.

How to make?

  • Put the seeds in the jar.

  • Sew the string to the centre of the rubber sheet and put some tape to keep it tied securely.

  • Stretch and tie the rubber sheet on the mouth of the jar.

  • Your model is ready. Now run your fingers up and down the string by first tugging at it slowly and then rapidly.

Fig. 1.10: A model for converting of solid to liquid and liquid to gas.

अपने चारों ओर नज़र दौड़ाने पर हमें विभिन्न प्रकार की वस्तुएँ नज़र आती हैं, जिनका आकार, आकृति और बनावट अलग-अलग होता है। इस विश्व में प्रत्येक वस्तु जिस सामग्री से बनी होती है उसे वैज्ञानिकों ने ‘पदार्थ’ का नाम दिया। जिस हवा में हम श्वास लेते हैं, जो भोजन हम खाते हैं, पत्थर, बादल, तारे, पौधे एवं पशु, यहाँ तक कि पानी की एक बूँद या रेत का एक कण, ये सभी पदार्थ हैं। ध्यान देने योग्य बात यह भी है कि ऊपर लिखी सभी वस्तुओं का द्रव्यमान होता है और ये कुछ स्थान (आयतन*) घेरती हैं।

प्राचीन काल से ही मनुष्य अपने आस-पास को समझने का प्रयास करता रहा है। भारत के प्राचीन दार्शनिकों ने पदार्थ को पाँच मूल तत्वों में वर्गीकृत किया, जिसे ‘पंचतत्व’ कहा गया। ये पंचतत्व हैं: वायु, पृथ्वी, अग्नि, जल और आकाश। उनके अनुसार, इन्हीं पंचतत्वों से सभी वस्तुएँ बनी हैं, चाहे वो सजीव हों, या निर्जीव। उस समय के यूनानी दार्शानिकों ने भी पदार्थ को इसी प्रकार वर्गीकृत किया है।

आधुनिक वैज्ञानिकों ने पदार्थ को भौतिक गुणधर्म एवं रासायनिक प्रकृति के आधार पर दो प्रकार से वर्गीकृत किया है।

इस अध्याय में हम भौतिक गुणों के आधार पर पदार्थ के बारे में ज्ञान अर्जित करेंगे। पदार्थ के रासायनिक पहलुओं को आगे के अध्यायों में पढ़ेंगे।

1.1 पदार्थ का भौतिक स्वरूप

1.1.1 पदार्थ कणों से मिलकर बना होता है

बहुत समय तक पदार्थ की प्रकृति के बारे में दो विचारधाराएँ प्रचलित थीं। एक विचारधारा का यह मानना था कि पदार्थ लकड़ी के टुकड़े की तरह सतत होते हैं। परंतु अन्य विचारधारा का मानना था कि पदार्थ रेत की तरह के कणों से मिलकर बने हैं। आइए एक क्रियाकलाप के द्वारा पदार्थ के स्वरूप के बारे में ये निर्णय करते हैं कि ये सतत हैं या कणों से बने हैं?

क्रियाकलाप 1.1

  • एक $100 \mathrm{~mL}$ का बीकर लें। इस बीकर को जल से आधा भरकर जल के स्तर पर निशान लगा दें।

  • दिए गए नमक या शर्करा को काँच की छड़ की मदद से जल में घोल दें।

  • जल के स्तर में आए बदलाव पर ध्यान दें। आपके अनुसार, नमक या शर्करा का क्या हुआ? ये कहाँ गायब हो गए?

  • क्या जल के स्तर में कोई बदलाव आया?

इन प्रश्नों के उत्तर पाने के लिए हमें इस विचार को स्वीकारना होगा कि सभी पदार्थ कणों से बने होते हैं। उपरोक्त क्रियाकलाप में चम्मच में रखी गई नमक या शर्करा अब पूरे पानी में घुल गई है। जैसा कि चित्र 1.1 में दर्शाया गया है।

चित्र 1.1: जब हम जल में नमक घोलते हैं, तो नमक के कण जल के कणों के बीच के रिक्त स्थानों में समावेशित हो जाते हैं।

1.1.2 पदार्थ के ये कण कितने छोटे हैं?

क्रियाकलाप 1.2

  • पोटैशियम परमैंगनेट के दो या तीन क्रिस्टल को $100 \mathrm{~mL}$ पानी में घोल लें।

  • इस घोल में से लगभग $10 \mathrm{~mL}$ घोल निकालकर उसे $90 \mathrm{~mL}$ जल में मिला दें। फिर इस उपरोक्त घोल में से $10 \mathrm{~mL}$ निकालकर उसे भी $90 \mathrm{~mL}$ जल में मिला दें।

  • इसी प्रकार इस घोल को 5 से 8 बार तक तनुकृत करते रहें।

  • क्या जल अब भी रंगीन है?

चित्र 1.2: अनुमान लगाइए कि पदार्थ के कण कितने छोटे हैं? प्रत्येक बार तनुकृत करने पर घोल का रंग हलका होता जाता है, फिर भी पानी रंगीन नज़र आता है।

यह प्रयोग दर्शाता है कि पोटैशियम परमैंगनेट के बहुत थोड़े से क्रिस्टलों से पानी की बहुत अधिक मात्रा $(1000 \mathrm{~L})$ भी रंगीन हो जाती है। इससे हम ये निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि पोटैशियम परमैंगनेट के केवल एक क्रिस्टल में कई सूक्ष्म कण होंगे। ये कण छोटे-छोटे कणों में विभाजित होते रहते हैं। अन्तत: एक स्थिति में ये कण और छोटे भागों में विभाजित नहीं किये जा सकते हैं।

पोटैशियम परमैंगनेट की जगह $2 \mathrm{~mL}$ डेटॉल से भी हम ये क्रियाकलाप कर सकते हैं। लगातार तनुकृत होने पर भी उसकी महक हमें मिलती रहती है।

पदार्थ के कण बहुत छोटे होते हैं - इतने छोटे कि हम कल्पना भी नहीं कर सकते।

1.2 पदार्थ के कणों के अभिलाक्षणिक गुण

1.2.1 पदार्थ के कणों के बीच रिक्त स्थान होता है

क्रियाकलाप 1.1 और 1.2 में नमक, शर्करा, डेटॉल या पोटैशियम परमैंगनेट के कण समान रूप से पानी में वितरित हो गए। इसी प्रकार, जब हम चाय, कॉफ़ी या नींबू-पानी बनाते हैं, तो एक पदार्थ के कण दूसरे पदार्थ के कणों के रिक्त स्थानों में समावेशित हो जाते हैं। यह दर्शाता है, कि पदार्थ के कणों के बीच पर्याप्त रिक्त स्थान होता है।

1.2.2 पदार्थ के कण निरंतर गतिशील होते हैं क्रियाकलाप 1.3

क्रियाकलाप 1.3

  • अपनी कक्षा के किसी कोने में एक बुझी हुई अगरबत्ती रख दें। इसकी सुगंध लेने के लिए आपको इसके कितने समीप जाना पड़ता है?
  • अब अगरबत्ती जला दें। क्या होता है? क्या दूर से ही इसकी सुगंध अपको मिलती है?
  • अपने प्रेक्षण को नोट करें।

क्रियाकलाप 1.4

  • जल से भरे दो गिलास या दो बीकर लें।

  • पहले बीकर के एक सिरे पर सावधानी से एक बूँद लाल या नीली स्याही डाल दें और दूसरे में शहद डाल दें।

  • इनको अपने घर में या कक्षा के एक कोने में रख दें।

  • अपने प्रेक्षण को नोट करें।

  • स्याही की बूँद डालने के तुरंत बाद आपने क्या देखा?

  • शहद की बूँद डालने के तुरंत बाद आपने क्या देखा?

  • स्याही का रंग पूरे जल में एकसमान रूप से फैलने में कितने दिन या घंटे लगते हैं?

क्रियाकलाप 1.5

  • एक गिलास गर्म पानी से और दूसरा ठंडे पानी से भरे गिलास में कॉपर सल्फ़ेट या पोटैशियम परमैंगनेट का एक क्रिस्टल डालें और एक ओर रख दें। हिलाएँ नहीं।

  • क्रिस्टल को सतह पर बैठने दें।

  • गिलास में ठोस क्रिस्टल के ठीक ऊपर क्या दिखाई देता है?

  • समय बीतने पर क्या होता है?

  • इससे ठोस और द्रव के कणों के बारे में क्या पता चलता है?

  • क्या तापमान के साथ मिश्रित होने की दर बदलती है? क्यों और कैसे?

उपरोक्त तीनों क्रियाकलापों $(1.3,1.4$ और 1.5$)$ से हम निम्नलिखित निष्कर्ष निकाल सकते हैं:

पदार्थ के कण निरंतर गतिशील होते हैं, अर्थात, उनमें गतिज ऊर्जा होती है। तापमान बढ़ने से कणों की गति तेज़ हो जाती है। इसलिए हम कह सकते हैं कि तापमान बढ़ने से कणों की गतिज ऊर्जा भी बढ़ जाती है।

उपरोक्त तीनों क्रियाकलापों में हमने देखा कि पदार्थ के कण अपने आप ही एक-दूसरे के साथ अंतःमिश्रित हो जाते हैं। ऐसा कणों के रिक्त स्थानों में समावेश के कारण होता है। दो विभिन्न पदार्थों के कणों का स्वतः मिलना ही विसरण कहलाता है। हमें यह भी पता चलता है कि गर्म करने पर विसरण तेज़ हो जाता है। ऐसा क्यों होता है?

1.2.3 पदार्थ के कण एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं

क्रियाकलाप 1.6

  • इस खेल को एक मैदान में खेलें। आगे बताए गए ढंग से चार समूह बनाकर मानव-श्रृंखला बनाएँ:

  • पहला समूह ‘ईद्-मिश्मी नर्तकों की तरह एक-दूसरे को पीछे से कसकर पकड़ ले।

  • दूसरा समूह एक-दूसरे का हाथ पकड़कर मानव शृंखला बना ले।

  • तीसरा समूह केवल उंगली के सिरे से छूकर एक शृंखला बना ले।

  • अब चौथा समूह उपरोक्त वर्णित तीनों मानव श्रृंखलाओं को तोड़कर छोटे समूहों में बाँटने का प्रयास करे।

  • किस समूह को तोड़ना आसान था? और क्यों?

चित्र 1.3

  • यदि हम प्रत्येक विद्यार्थी को पदार्थ का एक कण मानें, तो किस समूह में कणों ने एक-दूसरे को सबसे अधिक बल से पकड़ रखा था?

क्रियाकलाप 1.7

  • एक लोहे की कील, एक चॉक का टुकड़ा और एक रबर बैंड लें।

  • इन पर हथौड़ा मार कर, काट कर, या खींचकर उसे भंगुर करने का प्रयास करें।

  • इन तीनों में से किसके कण अधिक बल से एक-दूसरे से जुड़े हैं?

क्रियाकलाप 1.8

  • एक थाली में जल लेकर उसे उंगली से काटने

  • का प्रयास करें।

  • क्या जल की सतह कटती है?

  • जल की सतह न कटने का क्या कारण है?

उपरोक्त तीनों क्रियाकलाप सुझाते हैं कि पदार्थ के कणों के बीच एक बल कार्य करता है। यह बल कणों को एक साथ रखता है। इस आकर्षण बल का सामर्थ्य प्रत्येक पदार्थ में अलग-अलग होता है।

प्रशन

1. निम्नलिखित में से कौन-से पदार्थ हैं ?

कुर्सी, वायु स्नेह, गंध, घृणा, बादाम, विचार, शीत, नींब पानी, इत्र की सुगंध।

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2. निम्नलिखित प्रेक्षण के कारण बताएँ

गर्मा-गरम खाने की गंध कई मीटर दूर से ही आपके पास पहुँच जाती है लेकिन ठंडे खाने की महक लेने के लिए आपको उसके पास जाना पड़ता है।

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3. स्वीमिंग पूल में गोताखोर पानी काट पाता है। इससे पदार्थ का कौन-सा गुण प्रेक्षित होता है?

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4. पदार्थ के कणों की क्या विशेषताएँ होती हैं?

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1.3 पदार्थ की अवस्थाएँ

अपने आस-पास के पदार्थों को ध्यान से देखें। ये कितने प्रकार के हैं? हम पाते हैं कि पदार्थ अपने तीन रूप में होते हैं — ठोस, द्रव और गैस। पदार्थ की ये अवस्थाएँ उसके कणों की विभिन्न विशेषताओं के कारण होती हैं।

अब हम पदार्थ की तीनों अवस्थाओं के गुणों का विस्तार से अध्ययन करेंगे।

1.3.1 ठोस अवस्था

क्रियाकलाप 1.9

  • निम्नलिखित वस्तुओं को एकत्रित करें - पेन, किताब, सूई और लकड़ी की छड़।

  • इन वस्तुओं के चारों ओर पेंसिल घुमाकर इनके आकार का रेखाचित्र बनाएँ।

  • क्या इन सभी का निश्चित आकार, स्पष्ट सीमाएँ तथा स्थिर आयतन है?

  • इन पर हथौड़ा मारने, खींचने या गिराने से क्या होता है?

  • क्या इनका एक-दूसरे में विसरण संभव है?

  • बल लगाकर इनको संपीडित करने का प्रयास करें। क्या इनका संपीडन होता है?

उपरोक्त सभी उदाहरण ठोस के हैं। हम देख सकते हैं कि इन सभी का एक निश्चित आकार, स्पष्ट सीमाएँ तथा स्थिर आयतन यानी नगण्य संपीड्यता होती है। बाह्य बल लगाने पर भी ठोस अपने आकार को बनाए रखते हैं। बल लगाने पर ठोस टूट सकते हैं लेकिन इनका आकार नहीं बदलता। इसलिए ये दृढ़ होते हैं।

निम्नलिखित पर विचार कीजिए:

(a) रबर बैंड को क्या माना जाएगा। क्या खींचकर इसका आकार बदला जा सकता है? क्या ये ठोस है?

(b) विभिन्न आकार के बर्तनों में रखने पर चीनी और नमक उन्हीं बर्तनों के आकार ले लेते हैं। क्या ये ठोस हैं?

(c) स्पंज क्या है? यह ठोस है लेकिन फिर भी इसका संपीडन संभव है। क्यों?

ये सभी ठोस ही हैं क्योंकि-

  • बाह्य बल लगाए जाने पर रबर बैंड का आकार बदलता है और बल हटा लेने पर यह पुनः अपने मूल आकार में आ जाता है। अत्यधिक बल लगाने पर यह टूट जाता है।

  • चाहे हम शर्करा या नमक को अपने हाथ में लें, या किसी प्लेट या ज़ार में रखें, इनके क्रिस्टलों के आकार नहीं बदलते हैं।

  • स्पंज में बहुत छोटे छिद्र होते हैं, जिनमें वायु का समावेश होता है। जब हम इसे दबाते हैं तो वे वायु बाहर निकलती है, जिससे इसका संपीडन संभव होता है।

1.3.2 द्रव अवस्था

क्रियाकलाप 1.10

  • निम्नलिखित वस्तुओं को एकत्रित करें-

(a) जल, खाना पकाने का तेल, दूध, जूस, शीतल पेय।

(b) विभिन्न आकार के बर्तन। प्रयोगशाला के एक मापक सिलिंडर की सहायता से इन बर्तनों में $50 \mathrm{~mL}$ पर निशान लगा लें।

  • इन द्रवों को फ़र्श पर डाल देने पर क्या होगा?

  • किसी एक द्रव का $50 \mathrm{~mL}$ मापकर विभिन्न बर्तनों में क्रमशः एक-एक करके डालें।

  • क्या प्रत्येक बार आयतन एकसमान रहता है?

  • क्या द्रव का आकार एकसमान रहता है?

  • द्रव को एक बर्तन से दूसरे बर्तन में उड़ेलने पर क्या यह आसानी से बहता है?

प्रेक्षण से हम पाते हैं कि द्रव का आकार नहीं लेकिन आयतन निश्चित होता है। जिस बर्तन में इन्हें रखा जाए तो ये उसी का आकार ले लेते हैं। द्रवों में बहाव होता है और इनका आकार बदलता है, इसीलिए ये दृढ़ नहीं लेकिन तरल होते हैं।

क्रियाकलाप 1.4 और 1.5 के संदर्भ में हमने देखा कि ठोस और द्रव का विसरण द्रवों में संभव है। वातावरण की गैसें विसरित होकर जल में घुल जाती हैं। ये गैसें, विशेषतः ऑक्सीजन एवं कार्बन डाइऑक्साइड जलीय जंतुओं तथा पौधों के लिए अनिवार्य होती हैं।

सभी जीवधारी अपने जीवन निर्वाह के लिए श्वास लेते हैं। जलीय जंतु जल में घुली ऑक्सीजन के कारण श्वास लेते हैं। इस तरह से हम इस निष्कर्ष पर पहुँचते हैं कि द्रव में ठोस, द्रव और गैस तीनों का विसरण संभव है। ठोसों की अपेक्षा द्रवों में विसरण की दर अधिक होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि द्रव अवस्था में पदार्थ के कण स्वतंत्र रूप से गति करते हैं और ठोस की अपेक्षा द्रव के कणों में रिक्त स्थान भी अधिक होता है।

1.3.3 गैसीय अवस्था

आपने कभी उस गुब्बारेवाले पर ध्यान दिया है, जो गैस के एक ही सिलिंडर से बहुत सारे गुब्बारों में हवा भरता है? उससे पता लगाएँ कि एक सिलिंडर से वह कितने गुब्बारे भरता है? उससे पूछिए कि सिलिंडर में कौन-सी गैस है?

क्रियाकलाप 1.11

  • $100 \mathrm{~mL}$ की तीन सिरिंज लें और उनके सिरे को रबर के कॉर्क से बंद कर दें, जैसा चित्र 1.4 में दिखाया गया है।

  • सभी सिरिंजों के पिस्टन को हटा लें।

  • पहली सिरिंज में हवा रहने दें, दूसरी में जल और तीसरी में चॉक के टुकड़े भर दें।

  • पिस्टन को वापस सिरिंज में लगाएँ। सिरिंज के पिस्टन की गतिशीलता आसान करने के लिए उस पर थोड़ी वैसलीन लगा दें।

  • अब पिस्टन को सिरिंज में डालकर संपीडित करने की कोशिश करें।

चित्र 1.4

  • आपने क्या देखा? किस स्थिति में पिस्टन आसानी से अंदर चला गया?

  • अपने प्रेक्षण से आपने क्या अनुमान लगाया? हमने देखा कि ठोसों एवं द्रवों की तुलना में गैसों की संपीड्यता (compression) काफ़ी अधिक होती है। हमारे घरों में खाना बनाने में उपयोग की जाने वाली द्रवीकृत पेट्रोलियम गैस (LPG) या अस्पतालों में दिए जाने वाले ऑक्सीजन सिलिंडर में संपीडित गैस होती है। आजकल वाहनों में ईंधन के रूप में संपीडित प्राकृतिक गैस (CNG) का उपयोग होता हैं। संपीड्यता काफ़ी अधिक होने के कारण गैस के अत्यधिक आयतन को एक कम आयतन वाले सिलिंडर में संपीडित किया जा सकता है एवं आसानी से एक स्थान से दूसरे स्थान तक भेजा जा सकता है।

हमारी नाक तक पहुँचने वाली गंध से बिना रसोई में प्रवेश किए ही हम जान सकते हैं कि क्या पकाया जा रहा है? ये गंध हम तक कैसे पहुँचती है? खाने की गंध के कण वायु में मिल जाते हैं और रसोई से फैलकर हम तक पहुँच जाते हैं। यह गंध के कण और दूर भी जा सकते हैं। पके हुए गर्म खाने की महक हमारे पास तक कुछ ही क्षणों में पहुँच जाती है, इसकी तुलना ठोस एवं द्रवों के विसरण से करें। कणों की तेज़ गति और अत्यधिक रिक्त स्थानों के कारण गैसों का अन्य गैसों में विसरण बहुत तीव्रता से होता है।

गैसीय अवस्था में कणों की गति अनियमित और अत्यधिक तीव्र होती है। इस अनियमित गति के कारण ये कण आपस में एवं बर्तन की दीवारों से टकराते हैं। बर्तन की दीवार पर गैस कणों द्वारा प्रति इकाई क्षेत्र पर लगे बल के कारण गैस का दबाव बनता है।

चित्र 1.5: $a, b$ तथा $c$ पदार्थ की तीनों अवस्थाओं के कणों का योजनाबद्ध आवर्धित चित्रण है। तीनों अवस्थाओं में कणों की गति को देखा जा सकता है और उनकी तुलना की जा सकती है।

प्रशन

1. किसी तत्व के द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन को घनत्व कहते हैं।

(घनत्व $=$ द्रव्यमान/आयतन) बढ़ते हुए घनत्व के क्रम में निम्नलिखित को व्यवस्थित करें- वायु, चिमनी का धुआँ, शहद, जल, चॉक, रुई और लोहा।

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2. (a) पदार्थ की विभिन्न अवस्थाओं के गुणों में होने वाले अंतर को सारणीबद्ध कीजिए।

(b) निम्नलिखित पर टिप्पणी कीजिए - दृढ़ता, संपीड्यता, तरलता, बर्तन में गैस का भरना, आकार, गतिज ऊर्जा एवं घनत्व।

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3. कारण बताएँ -

(a) गैस पूरी तरह उस बर्तन को भर देती है, जिसमें इसे रखते हैं।

(b) गैस बर्तन की दीवारों पर दबाव डालती है।

(c) लकड़ी की मेज़ ठोस कहलाती है।

(d) हवा में हम आसानी से अपना हाथ चला सकते हैं, लेकिन एक ठोस लकड़ी के टुकड़े में हाथ चलाने के लिए हमें कराटे में दक्ष होना पड़ेगा।

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4. सामान्यतया ठोस पदार्थों की अपेक्षा द्रवों का घनत्व कम होता है। लेकिन आपने बर्फ़ के टुकड़े को जल में तैरते हुए देखा होगा। पता लगाइए, ऐसा क्यों होता है?

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1.4 क्या पदार्थ अपनी अवस्था को बदल सकता है ?

अपने प्रेक्षण से हम जानते हैं कि जल पदार्थ की तीनों अवस्थाओं में रह सकता है:

  • ठोस, जैसे बर्फ़,

  • द्रव, जैसे जल, एवं

  • गैस, जैसे जलवाष्प।

अवस्था बदलने के दौरान पदार्थ के अंदर क्या होता है? अवस्था के परिवर्तन से पदार्थ के कणों पर क्या प्रभाव पड़ता है? क्या हमें इन प्रश्नों का उत्तर नहीं खोजना चाहिए?

1.4.1 तापमान परिवर्तन का प्रभाव

क्रियाकलाप 1.12

  • एक बीकर में 150 ग्राम बर्फ़ का टुकड़ा लें एवं चित्र 1.6 के अनुसार उसमें प्रयोगशाला में प्रयुक्त थर्मामीटर को इस प्रकार लटका दें कि थर्मामीटर का बल्ब बर्फ़ को छू रहा हो।

(a)

(b)

चित्र 1.6: (a) बर्फ़ का जल बदलने की प्रक्रिया, (b) जल से जलवाष्प में बदलने की प्रक्रिया

  • धीमी आँच पर बीकर को गर्म करना शुरू करें। जब बर्फ़ पिघलने लगे, तो तापमान नोट कर लें।

  • जब संपूर्ण बर्फ़ जल में परिवर्तित हो जाए, तो पुन: तापमान नोट करें।

  • ठोस से द्रव अवस्था में होने वाले परिवर्तन में प्रेक्षण को नोट करें।

  • अब बीकर में एक काँच की छड़ डालें और हिलाते हुए गर्म करें, जब तक जल उबलने न लगे।

  • थर्मामीटर की माप पर बराबर नज़र रखे रहें, जब तक कि अधिकतर जलवाष्प न बन जाए।

  • जल के द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तन में प्रेक्षण को नोट करें।

ठोस के तापमान को बढ़ाने पर उसके कणों की गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है। गतिज ऊर्जा में वृद्धि होने के कारण कण अधिक तेज़ी से कंपन करने लगते हैं। ऊष्मा के द्वारा प्रदत्त की गई ऊर्जा कणों के बीच के आकर्षण बल को पार कर लेती है। इस कारण कण अपने नियत स्थान को छोड़कर अधिक स्वतंत्र होकर गति करने लगते हैं। एक अवस्था ऐसी आती है, जब ठोस पिघलकर द्रव में परिवर्तित हो जाता है। जिस न्यूनतम तापमान पर ठोस पिघलकर द्रव बन जाता है, वह इसका गलनांक कहलाता है।

किसी ठोस का गलनांक उसके कणों के बीच के आकर्षण बल के सामर्थ्य को दर्शाता है।

बर्फ़ का गलनांक $273.15 \mathrm{~K}^{*}$ है। गलने की प्रक्रिया यानी ठोस से द्रव अवस्था में परिवर्तन को संगलन भी कहते हैं। किसी ठोस के गलने की प्रक्रिया में तापमान समान रहता है, ऐसे में ऊष्मीय ऊर्जा कहाँ जाती है?

गलने के प्रयोग की प्रक्रिया के दौरान आपने ध्यान दिया होगा कि गलनांक पर पहुँचने के बाद, जब तक संपूर्ण बर्फ़ पिघल नहीं जाती, तापमान नहीं बदलता है। बीकर को ऊष्मा प्रदान करने के बावजूद भी ऐसा ही होता है। कणों के पारस्परिक आकर्षण बल को वशीभूत करके पदार्थ की अवस्था को बदलने में इस ऊष्मा का उपयोग होता है। चूँकि तापमान में बिना किसी तरह की वृद्धि दर्शाए इस ऊष्मीय ऊर्जा को बर्ष़ अवशोषित कर लेती है, यह माना जाता है कि यह बीकर में ली गई सामग्री में छुपी रहती है, जिसे गुप्त ऊष्मा कहते हैं। यहाँ गुप्त का अभिप्राय छुपी हुई से है। वायुमंडलीय दाब पर 1 $\mathrm{kg}$ ठोस को उसके गलनांक पर द्रव में बदलने के लिए जितनी ऊष्मीय ऊर्जा की आवश्यकता होती है, उसे संगलन की प्रसुप्त ऊष्मा कहते हैं, अर्थात् $0^{\circ} \mathrm{C}$ $(273 \mathrm{~K})$ पर जल के कणों की ऊर्जा उसी तापमान पर बर्फ़ के कणों की ऊर्जा से अधिक होती है।

जब हम जल में ऊष्मीय ऊर्जा देते हैं, तो कण अधिक तेज़ी से गति करते हैं। एक निश्चित तापमान पर पहुँचकर कणों में इतनी ऊर्जा आ जाती है कि वे परस्पर आकर्षण बल को तोड़कर स्वतंत्र हो जाते हैं। इस तापमान पर द्रव गैस में बदलना शुरू हो जाता है। वायुमंडलीय दाब पर वह तापमान जिस पर द्रव उबलने लगता है, उसे इसका क्वथनांक कहते हैं। क्वथनांक समष्टि गुण है। द्रव के सभी कणों को इतनी ऊर्जा मिल जाती है कि वे वाष्प में बदल जाते हैं।

जल के लिए यह तापमान

$$373 \mathrm{~K}\left(100{ }^{\circ} \mathrm{C}=\right. 273+100=373 \mathrm{~K})$$

क्या आप वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा को परिभाषित कर सकते हैं? इसे उसी तरह परिभाषित कीजिए, जैसे हमने संगलन की प्रसुप्त ऊष्मा को परिभाषित किया है। $373 \mathrm{~K}\left(100^{\circ} \mathrm{C}\right)$ तापमान पर भाप अर्थात वाष्प के कणों में उसी तापमान पर पानी के कणों की अपेक्षा अधिक ऊर्जा होती है। ऐसा इसलिए है, क्योंकि भाप के कणों ने वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा के रूप में अतिरिक्त ऊष्मा अवशोषित कर ली है।

अतः हम यह कह सकते हैं कि तापमान बदलकर हम पदार्थ को एक अवस्था से दूसरी अवस्था में बदल सकते हैं।

हमने सीखा कि गर्म करने पर पदार्थ की अवस्था बदल जाती है। गर्म होने पर ये ठोस से द्रव और द्रव से गैस बन जाते हैं। लेकिन कुछ ऐसे पदार्थ हैं, जो द्रव अवस्था में परिवर्तित हुए बिना, ठोस अवस्था से सीधे गैस में और वापस ठोस में बदल जाते हैं।

*नोट : तापमान की अंतर्राष्ट्रीय (SI) मात्रक केल्विन $(\mathrm{K})$ है, $0 \mathrm{C}=273.15 \mathrm{~K}$ होता है। सुविधा के लिए हम दशमलव का पूर्णांक बनाकर $0^{\circ} \mathrm{C}=273 \mathrm{~K}$ ही मानते हैं। तापमान की माप केल्विन से सेल्सियस में बदलने के लिए दिए हुए तापमान से 273 घटाना चाहिए और सेल्सियस से केल्विन में बदलने के लिए दिए हुए तापमान में 273 जोड़ देना चाहिए।

क्रियाकलाप 1.13

  • थोड़ा सा कपूर लें और इसे चूर्ण करके चीनी की प्याली (China dish) में डाल दें।

  • एक कीप को उल्टा करके इस प्याली के ऊपर रख दें।

  • इस कीप के एक सिरे पर रुई का एक टुकड़ा रख दें, जैसा चित्र 1.7 में दर्शाया गया है।

चित्र 1.7: कपूर का ऊर्ध्वपातन

  • अब धीरे-धीरे गर्म करें और ध्यान से देखें।

  • उपरोक्त क्रियाकलाप से आप क्या निष्कर्ष निकाल सकते हैं?

द्रव अवस्था में परिवर्तित हुए बिना ठोस अवस्था से सीधे गैस में बदलने की प्रक्रिया को ऊर्ध्वपातन कहते हैं और गैस से सीधे ठोस बनने की प्रक्रिया को निक्षेपण कहते हैं।

1.4.2 दाब-परिवर्तन का प्रभाव

हम जानते हैं कि घटक कणों के बीच की दूरी में अंतर होने के कारण पदार्थों की विभिन्न अवस्थाओं में अंतर होता है। किसी सिलिंडर में भरी गैस पर दाब लगाने एवं संपीडन करने पर क्या होगा? क्या इसके कणों के बीच की दूरी कम हो जाएगी? क्या आपको लगता है कि दाब बढ़ाने या घटाने से पदार्थ की अवस्था में परिवर्तन हो सकता है?

चित्र 1.8: दाब बढ़ाने पर पदार्थ के कणों को समीप लाया जा सकता है।

दाब के बढ़ने और तापमान घटने से गैस द्रव में बदल सकती है।

क्या आपने ठोस $\mathrm{CO} _{2}$ के बारे में सुना है? इसे उच्च दाब पर संग्रहित किया जाता है। जब वायुमंडलीय दाब का माप 1 ऐटमॉस्फ़ीयर (atm)* हो, तो ठोस $\mathrm{CO} _{2}$ द्रव अवस्था में आए बिना सीधे गैस में परिवर्तित हो जाती है। यही कारण है कि ठोस कार्बन डाइऑक्साइड को शुष्क बर्फ़ (dry ice) कहते हैं।

इस तरह से हम कह सकते हैं कि पदार्थ की अवस्थाएँ, यानी ठोस, द्रव और गैस, दाब और तापमान के द्वारा तय होती हैं।

चित्र 1.9: तीनों अवस्थाओं में पदार्थ का अंतरारूपांतरण

  • ऐटमॉस्फीयर $(\mathrm{atm})$ गैसीय दाब के मापन का मात्रक है। दाब का SI मात्रक पास्कल $(\mathrm{Pa})$ है। $1 \mathrm{~atm}=1.01 \times 10^{5} \mathrm{Pal}$ वायुमंडल में वायु का दाब वायुमंडलीय दाब कहलाता है। समुद्र की सतह पर वायुमंडलीय दाब एक ऐटमॉस्फीयर होता है और इसे सामान्य दाब कहा जाता है।

प्रशन

1. निम्नलिखित तापमान को सेल्सियस में बदलें।

a. $300 \mathrm{~K}$

b. $573 \mathrm{~K}$.

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2. निम्नलिखित तापमान पर जल की भौतिक अवस्था क्या होगी?

a. $250^{\circ} \mathrm{C}$

b. $100^{\circ} \mathrm{C}$ ?

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3. किसी भी पदार्थ की अवस्था परिवर्तन के दौरान तापमान स्थिर क्यों रहता है?

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4. वायुमंडलीय गैसों को द्रव में परिवर्तन करने के लिए कोई विधि सुझाइए।

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1.5 वाष्पीकरण

पदार्थ की अवस्था बदलने के लिए क्या सदैव ऊष्मा देना या दाब बदलना आवश्यक है? क्या अपने दैनिक जीवन से आप ऐसा कोई उदाहरण दे सकते हैं जिसमें बिना क्वथनांक पर पहुँचे हुए क्या कोई द्रव वाष्प अवस्था में बदल जाता है। जल को खुला छोड़ देने पर यह धीरे-धीरे वाष्प में परिवर्तित हो जाता है।गीले कपड़े सूख जाते हैं। इन दोनों उदाहरणों में जल का क्या हुआ?

हम जानते हैं कि पदार्थ के कण हमेशा गतिशील होते हैं और कभी रुकते नहीं। एक निश्चित तापमान पर गैस, द्रव या ठोस के कणों में विभिन्न मात्रा में गतिज ऊर्जा होती है। द्रवों में सतह पर स्थित कणों के कुछ अंशों में इतनी गतिज ऊर्जा होती है कि वे दूसरे कणों के आकर्षण बल से मुक्त हो जाते हैं। क्वथनांक से कम तापमान पर द्रव के वाष्प में परिवर्तित होने की इस प्रक्रिया को वाष्पीकरण कहते हैं।

1.5.1 वाष्पीकरण को प्रभावित करने वाले कारक

एक क्रियाकलाप के माध्यम से इसे समझते हैं।

क्रियाकलाप 1.14

  • एक परखनली में $5 \mathrm{~mL}$ जल लें और इसे खिड़की के पास या पंखे के नीचे रख दें।

  • खुली रखी चीनी मिट्टी की प्याली में $5 \mathrm{~mL}$ जल रखकर उसे खिड़की के पास या पंखे के नीचे रख दें।

  • खुली चीनी मिट्टी की प्याली में $5 \mathrm{~mL}$ जल रखकर उसे अपनी कक्षा की किसी अलमारी के अंदर रख दें।

  • कमरे का तापमान नोट करें।

  • इन सभी परिस्थितियों में वाष्पीकरण में लगे समय या दिन को भी नोट करें।

  • बारिश के दिन भी इन क्रियाकलापों को करके अपने प्रेक्षण लिखें।

  • वाष्पीकरण के निम्नलिखित तथ्यों के बारे में आप क्या अनुमान लगा सकते हैं? तापमान का प्रभाव, सतह का क्षेत्र और वायु की चाल।

आपने ध्यान दिया होगा कि वाष्पीकरण की दर निम्नलिखित के साथ बढ़ती है:

  • सतह क्षेत्र बढ़ने परः

    अब हम जानते हैं कि वाष्पीकरण एक सतही प्रक्रिया है। सतही क्षेत्र बढ़ने पर वाष्पीकरण की दर भी बढ़ जाती है। जैसे, कपड़े सुखाने के लिए हम उन्हें फैला देते हैं।

  • तापमान में वृद्धि:

    तापमान बढ़ने पर अधिक कणों को पर्याप्त गतिज ऊर्जा मिलती है, जिससे वे वाष्पीकृत हो जाते हैं।

  • आर्द्रता में कमी:

    वायु में विद्यमान जलवाष्प की मात्रा को आर्द्रता कहते हैं। किसी निश्चित तापमान पर हमारे आस-पास की वायु में एक निश्चित मात्रा में ही जल वाष्प होता है। जब वायु में जल कणों की मात्रा पहले से ही अधिक होगी, तो वाष्पीकरण की दर घट जाएगी।

  • वायु की गति में वृद्धिः

    हम जानते हैं कि तेज़ वायु में कपड़े जल्दी सूख जाते हैं। वायु के तेज़ होने से जलवाष्प के कण वायु के साथ उड़ जाते हैं जिससे आस-पास के जल-वाष्प की मात्रा घट जाती है।

1.5.2 वाष्पीकरण के कारण शीतलता कैसे होती है?

खुले हुए बर्तन में रखे द्रव में निरंतर वाष्पीकरण होता रहता है। वाष्पीकरण के दैरान कम हुई ऊर्जा को पुन: प्राप्त करने के लिए द्रव के कण अपने आस-पास से ऊर्जा अवशोषित कर लेते हैं। इस तरह आस-पास से ऊर्जा के अवशोषित होने के कारण शीतलता हो जाती है।

जब आप एसीटोन (या नाखूनों की पॉलिश हटाने वाले द्रव) को अपनी हथेली पर गिराते हैं तो क्या होता है? इसके कण आपकी हथेली या उसके आस-पास से ऊर्जा प्राप्त कर लेते हैं और वाष्पीकृत हो जाते हैं जिससे हथेली पर शीतलता महसूस होती है।

तेज़ धूप वाले गर्म दिन के बाद लोग अपनी छत या खुले स्थान पर जल छिड़कते हैं। क्योंकि जल के वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा गर्म सतह को शीतल बनाती है।

क्या आप वाष्पीकरण के कारण शीतल होने के और उदाहरण दे सकते हैं?

गर्मियों में हमें सूती कपड़े क्यों पहनने चाहिए?

शारीरिक प्रक्रिया के कारण गर्मियों में हमें ज़्यादा पसीना आता है, जिससे हमें शीतलता मिलती है। जैसा कि हम जानते हैं, वाष्पीकरण के दौरान द्रव की सतह के कण हमारे शरीर या आसपास से ऊर्जा प्राप्त करके वाष्प में बदल जाते हैं। वाष्पीकरण की प्रसुप्त ऊष्मा के बराबर ऊष्मीय ऊर्जा हमारे शरीर से अवशोषित हो जाती है, जिससे शरीर शीतल हो जाता है। चूँकि सूती कपड़ों में जल का अवशोषण अधिक होता है, इसलिए हमारा पसीना इसमें अवशोषित होकर वायुमंडल में आसानी से वाष्पीकृत हो जाता है।बर्फीले जल से भरे गिलास की बाहरी सतह पर जल की बूँदें क्यों नज़र आती है

किसी बर्तन में हम बर्फ़ीला जल रखते हैं। जल्दी ही बर्तन की बाहरी सतह पर हमें जल की बूँदें नज़र आने लगेंगी। वायु में उपस्थित जलवाष्प की ऊर्जा ठंडे पानी के संपर्क में आकर कम हो जाती है और यह द्रव अवस्था में बदल जाता है, जो हमें जल की बूँदों के रूप में नज़र आता है।

प्रशन

1. गर्म, शुष्क दिन में कूलर अधिक ठंडा क्यों करता है?

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2. गर्मियों में घड़े का जल ठंडा क्यों होता है?

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3. एसीटोन/पेट्रोल या इत्र डालने पर हमारी हथेली ठंडी क्यों हो जाती है?

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4. कप की अपेक्षा प्लेट से हम गर्म दूध या चाय जल्दी क्यों पी लेते हैं?

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5. गर्मियों में हमें किस तरह के कपड़े पहनने चाहिए?

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आपने क्या सीखा

  • द्रव्य सूक्ष्म कणों से मिलकर बना होता है।

  • हमारे आस-पास द्रव्य तीन अवस्थाओं में विद्यमान होता है: ठोस, द्रव और गैस।

  • ठोस के कणों में आकर्षण बल सबसे अधिक, गैस के कणों में सबसे कम और द्रव के कणों में इन दोनों के मध्यवर्तीय होते हैं।

  • ठोस के कणों में ठोसों को निहित करने वाले कणों के बीच का रिक्त स्थान और गतिज ऊर्जा न्यूनतम, गैसों के लिए यह अधिकतम किंतु द्रवों के लिए मध्यवर्तीय है।

  • ठोसों के लिए उनके कणों की व्यवस्था अत्यधिक क्रमित होती है। द्रवों में कणों की परतें एक-दूसरे पर से फिसल व स्खलित हो सकती हैं, गैसों में कोई क्रम नहीं होता और इनके कण अनियमित रूप से विचरण करते हैं।

  • पदार्थ की अवस्थाएँ अंतःपरिवर्तित होती हैं। पदार्थ की अवस्थाओं में परिवर्तन ताप और दाब में परिवर्तन से किया जा सकता है।

  • ऊर्ध्वपातन प्रक्रम में ठोस पदार्थ द्रव में परिवर्तित हुए बिना ही सीधे गैसीय अवस्था में आ जाता है।

  • निक्षेपण प्रक्रम में गैसीय पदार्थ सीधे ठोस अवस्था में आ जाता है।

  • क्वथनांक की समष्टि परिघटना जिसमें समष्टि के कण द्रव अवस्था से वाष्प में परिवर्तित होते हैं।

  • वाष्पीकरण एक सतह की परिघटना है। सतह के कण पर्याप्त ऊर्जा ग्रहण कर उनके बीच के परस्पर आकर्षण बलों को पार कर लेते हैं और द्रव को वाष्प अवस्था में परिवर्तित कर देते हैं।

  • वाष्पीकरण की गति निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करती है: सतही क्षेत्रफल जिसका वायुमंडल के प्रति परित्याग होता है, तापमान, आर्द्रता और वायु की गति।

  • वाष्पीकरण से ठंडक उत्पन्न होती है।

  • वाष्पीकरण की गुप्त ऊष्मा ताप की वह मात्रा है जो $1 \mathrm{~kg}$ द्रव को वायुमंडलीय दाब और द्रव के क्वथनांक पर गैसीय अवस्था में परिवर्तन करने हेतु प्रयोग होती है।

  • संगलन की गुप्त ऊष्मा ऊर्जा की वह मात्रा है जो $1 \mathrm{~kg}$ ठोस को वायुमंडलीय दाब पर ठोस को उसके संगलन बिंदु पर लाने के लिए प्रयोग होती है।

  • कुछ मापने योग्य राशियाँ और उनके मात्रक जिनका हमें ज्ञान होना चाहिए।

राशि मात्रक प्रतीक
तापमान केल्वि $\mathrm{K}$
लंबाई मीटर $\mathrm{m}$
संहति किलोग्राम $\mathrm{kg}$
भार न्यूटन $\mathrm{N}$
आयतन घन मीटर $\mathrm{m}^{3}$
घनत्व किलोग्राम प्रति घनमीटर $\mathrm{kg} \mathrm{m}^{-3}$
दाब पास्कल $\mathrm{Pa}$

अभ्यास

1. निम्नलिखित तापमानों को सेल्सियस इकाई में परिवर्तित करें:

(a) $300 \mathrm{~K}$

(b) $573 \mathrm{~K}$.

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2. निम्नलिखित तापमानों को केल्विन इकाई में परिवर्तित करें:

(a) $25 \mathrm{C}$

(b) $373 \mathrm{C}$

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3. निम्नलिखित अवलोकनो हेतु कारण लिखें:

(a) नैफ़्थलीन को रखा रहने देने पर यह समय के साथ कुछ भी ठोस पदार्थ छोड़े बिना अदृश्य हो जाती है।

(b) हमें इत्र की गंध बहुत दूर बैठे हुए भी पहुँच जाती है।

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4. निम्नलिखित पदार्थों को उनके कणों के बीच बढ़ते हुए आकर्षण के अनुसार व्यवस्थित करें:(a) जल(b) चीनी(c) ऑक्सीजन

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5. निम्नलिखित तापमानों पर जल की भौतिक अवस्था क्या है:

(a) $25 \mathrm{C}$

(b) $0 \mathrm{C}$

(c) $100 \mathrm{C}$ ?

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6. पुष्टि हेतु कारण दें:

(a) जल कमरे के ताप पर द्रव है।

(b) लोहे की अलमारी कमरे के ताप पर ठोस है।

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7. $273 \mathrm{~K}$ पर बर्ष़ को ठंडा करने पर तथा जल को इसी तापमान पर ठंडा करने पर शीतलता का प्रभाव अधिक क्यों होता है?

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8. उबलते हुए जल अथवा भाप में से जलने की तीव्रता किसमें अधिक महसूस होती है?

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9. निम्नलिखित चित्र के लिए $A, B, C, D, E$ तथा $F$ की अवस्था परिवर्तन को नामांकित करें:

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समूह हेतु क्रियाकलाप

ठोसों, द्रवों और गैसों में कणों की गतिशीलता दर्शाने के लिए एक प्रतिदर्श का निर्माण करें।

इसका निर्माण करने हेतु आपको इनकी आवश्यकता पड़ेगी

  • एक पारदर्शी जार
  • एक बड़ा रबर का गुब्बारा अथवा खींची गई रबर की एक शीट
  • एक तार
  • कुछ कुक्कुट को डाले जाने वाले दाने अथवा काले चने अथवा शुष्क हरे दाने।

प्रतिदर्श का निर्माण कैसे किया जाए?

  • दानों को ज़ार में डालें

  • तार को रबर शीट के मध्य में पिरो दें और इसे सुरक्षा की दृष्टि से टेप के माध्यम से कस कर बाँधें।

  • अब रबर शीट को खींचे और इसे ज़ार के मुख पर बाँध दें।

  • आपका प्रतिदर्श तैयार है। अब आप ऊँगली के माध्यम से तार को ऊपर नीचे धीरे से या तेज़ी से सरका सकते हैं।

चित्र 1.10: ठोस से द्रव और द्रव से गैस में परिवर्तन के लिए एक प्रतिदर्श



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