हम रसोई घर छोड़े बिना भौतिकी सीखते हैं और बच्चों को पढ़ाते हैं

2024 लेखक: Seth Attwood | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-16 16:05

हम रोजाना 1-2 घंटे किचन में बिताते हैं। किसी को कम, किसी को ज्यादा। कहा जा रहा है, जब हम नाश्ता, दोपहर का भोजन या रात का खाना पकाते हैं तो हम शायद ही कभी शारीरिक घटनाओं के बारे में सोचते हैं। लेकिन रसोई घर में, अपार्टमेंट में रोजमर्रा की स्थितियों में उनकी अधिक एकाग्रता नहीं हो सकती है। बच्चों को फिजिक्स समझाने का अच्छा मौका!

1. प्रसार

हम रसोई में इस घटना का लगातार सामना कर रहे हैं। इसका नाम लैटिन डिफ्यूज़ियो से लिया गया है - अंतःक्रिया, फैलाव, वितरण।

यह दो आसन्न पदार्थों के अणुओं या परमाणुओं के पारस्परिक प्रवेश की प्रक्रिया है। प्रसार दर शरीर के पार-अनुभागीय क्षेत्र (मात्रा) के लिए आनुपातिक है, और सांद्रता में अंतर, मिश्रित पदार्थों का तापमान। यदि तापमान में अंतर होता है, तो यह प्रसार (ढाल) की दिशा निर्धारित करता है - गर्म से ठंडे तक। नतीजतन, अणुओं या परमाणुओं की सांद्रता का सहज संरेखण होता है।

यह घटना रसोई में तब देखी जा सकती है जब गंध फैलती है। गैसों के प्रसार के लिए धन्यवाद, दूसरे कमरे में बैठकर आप समझ सकते हैं कि खाना बनाना क्या है। जैसा कि आप जानते हैं, प्राकृतिक गैस गंधहीन होती है और घरेलू गैस के रिसाव का पता लगाना आसान बनाने के लिए इसमें एक योजक मिलाया जाता है।

एथिल मर्कैप्टन जैसा गंधक एक तीखी गंध जोड़ता है। यदि बर्नर पहली बार नहीं जलता है, तो हम एक विशिष्ट गंध को सूंघ सकते हैं, जिसे हम बचपन से घरेलू गैस की गंध के रूप में जानते हैं।

और अगर आप चाय के दाने या एक टी बैग को उबलते पानी में डालते हैं और हिलाते नहीं हैं, तो आप देख सकते हैं कि चाय का आसव शुद्ध पानी की मात्रा में कैसे फैलता है।

यह द्रवों का प्रसार है। एक ठोस में विसरण का एक उदाहरण टमाटर, खीरा, मशरूम या गोभी का नमकीन बनाना होगा। पानी में नमक के क्रिस्टल Na और Cl आयनों में टूट जाते हैं, जो अराजक रूप से चलते हुए, सब्जियों या मशरूम की संरचना में पदार्थों के अणुओं के बीच प्रवेश करते हैं।

2. एकत्रीकरण की स्थिति में परिवर्तन

हम में से कुछ ने देखा है कि पानी के बाएं गिलास में, कुछ दिनों के बाद, पानी का वही हिस्सा कमरे के तापमान पर वाष्पित हो जाता है जैसे कि 1-2 मिनट के लिए उबलता है। और जब हम फ्रिज में बर्फ के टुकड़ों के लिए भोजन या पानी जमा करते हैं, तो हम यह नहीं सोचते कि यह कैसे होता है।

इस बीच, इन सबसे आम और सामान्य रसोई की घटनाओं को आसानी से समझाया गया है। एक तरल में ठोस और गैसों के बीच एक मध्यवर्ती अवस्था होती है।

उबलने या जमने के अलावा अन्य तापमानों पर, तरल में अणुओं के बीच आकर्षण बल ठोस और गैसों की तरह मजबूत या कमजोर नहीं होते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, केवल ऊर्जा प्राप्त करना (सूर्य की किरणों से, कमरे के तापमान पर हवा के अणुओं से), खुली सतह से तरल अणु धीरे-धीरे गैस चरण में गुजरते हैं, जिससे तरल सतह के ऊपर वाष्प का दबाव बनता है।

वाष्पीकरण की दर तरल के सतह क्षेत्र में वृद्धि, तापमान में वृद्धि और बाहरी दबाव में कमी के साथ बढ़ती है। यदि तापमान बढ़ा दिया जाता है, तो इस तरल का वाष्प दबाव बाहरी दबाव तक पहुंच जाता है। जिस तापमान पर यह होता है उसे क्वथनांक कहा जाता है। बाहरी दबाव कम होने के साथ क्वथनांक कम हो जाता है। इसलिए पहाड़ी इलाकों में पानी तेजी से उबलता है।

इसके विपरीत, जब तापमान गिरता है, तो पानी के अणु अपनी गतिज ऊर्जा को आपस में आकर्षण बलों के स्तर तक खो देते हैं। वे अब अराजक रूप से नहीं चलते हैं, जो ठोस की तरह क्रिस्टल जाली के गठन की अनुमति देता है। जिस 0°C तापमान पर यह होता है उसे जल का हिमांक कहते हैं।

जमने पर पानी फैलता है।बहुत से लोग इस घटना से परिचित हो सकते हैं जब उन्होंने जल्दी से ठंडा करने के लिए एक पेय के साथ प्लास्टिक की बोतल को फ्रीजर में रखा और इसके बारे में भूल गए, और फिर बोतल फट रही थी। जब 4 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो पानी के घनत्व में सबसे पहले वृद्धि देखी जाती है, जिस पर इसका अधिकतम घनत्व और न्यूनतम मात्रा तक पहुंच जाता है। फिर, 4 से 0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, पानी के अणु में बंधों की पुनर्व्यवस्था होती है, और इसकी संरचना कम घनी हो जाती है।

0 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, पानी का तरल चरण ठोस में बदल जाता है। जब पानी पूरी तरह से जम जाता है और बर्फ में बदल जाता है, तो इसका आयतन 8, 4% बढ़ जाता है, जिससे प्लास्टिक की बोतल फट जाती है। कई उत्पादों में तरल सामग्री कम होती है, इसलिए जमे हुए होने पर वे मात्रा में वृद्धि नहीं करते हैं।

3. अवशोषण और सोखना

ये दो लगभग अविभाज्य घटनाएं, जिन्हें लैटिन सॉर्बो (अवशोषित करने के लिए) कहा जाता है, देखी जाती हैं, उदाहरण के लिए, जब केतली या सॉस पैन में पानी गर्म किया जाता है। एक गैस जो तरल पर रासायनिक रूप से कार्य नहीं करती है, फिर भी इसके संपर्क में आने पर इसे अवशोषित किया जा सकता है। इस घटना को अवशोषण कहा जाता है।

जब गैसों को ठोस महीन दाने वाले या झरझरा पिंडों द्वारा अवशोषित किया जाता है, तो उनमें से अधिकांश घनी रूप से जमा हो जाती हैं और छिद्रों या अनाज की सतह पर बनी रहती हैं और पूरे आयतन में वितरित नहीं होती हैं। इस मामले में, प्रक्रिया को सोखना कहा जाता है। पानी उबालते समय इन घटनाओं को देखा जा सकता है - गर्म होने पर सॉस पैन या केतली की दीवारों से बुलबुले अलग हो जाते हैं।

पानी से निकलने वाली हवा में 63 फीसदी नाइट्रोजन और 36 फीसदी ऑक्सीजन होती है। सामान्य तौर पर, वायुमंडलीय हवा में 78% नाइट्रोजन और 21% ऑक्सीजन होती है।

एक खुले कंटेनर में टेबल नमक अपने हीड्रोस्कोपिक गुणों के कारण गीला हो सकता है - हवा से जल वाष्प का अवशोषण। और बेकिंग सोडा गंध को दूर करने के लिए रेफ्रिजरेटर में रखे जाने पर एक सोखने वाले के रूप में कार्य करता है।

4. आर्किमिडीज के नियम का प्रकटीकरण

जब हम चिकन पकाने के लिए तैयार होते हैं, तो हम चिकन के आकार के आधार पर बर्तन में लगभग आधा या पानी भर देते हैं। पानी के बर्तन में शव को डुबोने से, हम देखते हैं कि पानी में मुर्गे का वजन काफी कम हो जाता है, और पानी बर्तन के किनारों तक बढ़ जाता है।

इस परिघटना को उत्प्लावन बल या आर्किमिडीज के नियम द्वारा समझाया गया है। इस मामले में, एक तरल में डूबे हुए शरीर पर एक उत्प्लावक बल कार्य करता है, जो शरीर के डूबे हुए हिस्से के आयतन में तरल के वजन के बराबर होता है। इस बल को आर्किमिडीज का बल कहा जाता है, जैसा कि स्वयं कानून है, जो इस घटना की व्याख्या करता है।

5. सतह तनाव

बहुत से लोग तरल पदार्थों की फिल्मों के साथ प्रयोग याद करते हैं, जो स्कूल में भौतिकी के पाठों में दिखाए जाते थे। एक जंगम पक्ष के साथ एक छोटे तार के फ्रेम को साबुन के पानी में डुबोया गया और फिर बाहर निकाला गया। परिधि के साथ गठित फिल्म में सतह तनाव की ताकतों ने फ्रेम के निचले जंगम हिस्से को उठा लिया। इसे गतिहीन रखने के लिए, प्रयोग दोहराए जाने पर इसमें से एक भार को निलंबित कर दिया गया था।

इस घटना को एक कोलंडर में देखा जा सकता है - उपयोग के बाद, इन रसोई के बर्तनों के तल में छेद में पानी रहता है। कांटे धोने के बाद भी यही घटना देखी जा सकती है - कुछ दांतों के बीच भीतरी सतह पर पानी की धारियाँ भी होती हैं।

द्रवों की भौतिकी इस घटना की व्याख्या इस प्रकार करती है: तरल अणु एक दूसरे के इतने करीब होते हैं कि उनके बीच आकर्षण बल मुक्त सतह के तल में सतह तनाव पैदा करते हैं। यदि तरल फिल्म के पानी के अणुओं का आकर्षण बल कोलंडर की सतह के आकर्षण बल से कमजोर है, तो पानी की फिल्म टूट जाती है।

इसके अलावा, सतह तनाव की ताकतें ध्यान देने योग्य होती हैं जब हम अनाज या मटर, बीन्स को पानी के साथ सॉस पैन में डालते हैं, या काली मिर्च के गोल अनाज डालते हैं। कुछ दाने पानी की सतह पर रहेंगे, जबकि अधिकांश शेष के भार के नीचे नीचे तक डूब जाएंगे। अगर आप अपनी उंगली या चम्मच की नोक से तैरते हुए दानों पर हल्का दबाते हैं, तो वे पानी की सतह के तनाव को दूर कर देंगे और नीचे तक डूब जाएंगे।

6. गीला करना और फैलाना

गिरा हुआ तरल एक ग्रीस-लेपित स्टोव पर छोटे दाग और मेज पर एक पोखर बना सकता है।बात यह है कि पहले मामले में तरल अणु प्लेट की सतह की तुलना में एक दूसरे के प्रति अधिक आकर्षित होते हैं, जहां एक वसायुक्त फिल्म होती है जो पानी से गीली नहीं होती है, और एक साफ मेज पर अणुओं के लिए पानी के अणुओं का आकर्षण होता है टेबल की सतह पानी के अणुओं के एक दूसरे के प्रति आकर्षण से अधिक होती है। नतीजतन, पोखर फैल जाता है।

यह परिघटना द्रवों के भौतिकी से भी संबंधित है और पृष्ठ तनाव से संबंधित है। जैसा कि आप जानते हैं, सतह तनाव बलों के कारण साबुन के बुलबुले या तरल बूंदों का गोलाकार आकार होता है।

एक छोटी बूंद में, तरल अणु गैस के अणुओं की तुलना में अधिक मजबूती से एक दूसरे की ओर आकर्षित होते हैं, और तरल छोटी बूंद के अंदर की ओर झुकते हैं, जिससे इसका सतह क्षेत्र कम हो जाता है। लेकिन, यदि कोई ठोस गीली सतह है, तो संपर्क पर बूंद का एक हिस्सा उसके साथ खिंच जाता है, क्योंकि ठोस के अणु तरल के अणुओं को आकर्षित करते हैं, और यह बल तरल के अणुओं के बीच आकर्षण बल से अधिक होता है।.

एक ठोस सतह पर गीलापन और फैलाव इस बात पर निर्भर करेगा कि कौन सा बल अधिक है - एक तरल के अणुओं का आकर्षण बल और एक ठोस के अणुओं का आपस में या एक तरल के अंदर अणुओं के आकर्षण का बल।

1938 से, घरेलू सामानों के उत्पादन में, इस भौतिक घटना का व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया गया है, जब ड्यूपॉन्ट प्रयोगशाला में टेफ्लॉन (पॉलीटेट्राफ्लुओरोएथिलीन) सामग्री को संश्लेषित किया गया था।

इसके गुणों का उपयोग न केवल नॉन-स्टिक कुकवेयर के निर्माण में किया जाता है, बल्कि कपड़ों और जूतों के लिए जलरोधी, जल-विकर्षक कपड़ों और कोटिंग्स के निर्माण में भी किया जाता है। टेफ्लॉन को गिनीज बुक ऑफ रिकॉर्ड्स द्वारा दुनिया के सबसे फिसलन वाले पदार्थ के रूप में मान्यता दी गई है। इसमें बहुत कम सतह तनाव और आसंजन (चिपका हुआ) होता है, यह पानी, ग्रीस या कई कार्बनिक सॉल्वैंट्स से गीला नहीं होता है।

7. तापीय चालकता

रसोई में सबसे आम घटनाओं में से एक जो हम देख सकते हैं वह है एक सॉस पैन में केतली या पानी का गर्म होना। तापीय चालकता तापमान में अंतर (ढाल) होने पर कणों की गति के माध्यम से ऊष्मा का स्थानांतरण है। तापीय चालकता के प्रकारों में संवहन भी है।

समान पदार्थों के मामले में, तरल पदार्थों की तापीय चालकता ठोस की तुलना में कम और गैसों की तुलना में अधिक होती है। बढ़ते तापमान के साथ गैसों और धातुओं की तापीय चालकता बढ़ जाती है, और तरल पदार्थ कम हो जाते हैं। हम लगातार संवहन का सामना करते हैं, चाहे हम सूप या चाय को चम्मच से चलाते हैं, या एक खिड़की खोलते हैं, या रसोई को हवादार करने के लिए वेंटिलेशन चालू करते हैं।

संवहन - लैटिन convectiō (स्थानांतरण) से - एक प्रकार का ताप हस्तांतरण जब किसी गैस या तरल की आंतरिक ऊर्जा को जेट और धाराओं द्वारा स्थानांतरित किया जाता है। प्राकृतिक संवहन और मजबूर के बीच भेद। पहले मामले में, गर्म या ठंडा होने पर तरल या हवा की परतें स्वयं मिश्रित होती हैं। और दूसरे मामले में, एक तरल या गैस का यांत्रिक मिश्रण होता है - चम्मच, पंखे या किसी अन्य तरीके से।

8. विद्युत चुम्बकीय विकिरण

माइक्रोवेव ओवन को कभी-कभी माइक्रोवेव ओवन या माइक्रोवेव ओवन भी कहा जाता है। प्रत्येक माइक्रोवेव ओवन का मुख्य तत्व एक मैग्नेट्रोन होता है, जो 2.45 गीगाहर्ट्ज़ (गीगाहर्ट्ज़) की आवृत्ति के साथ विद्युत ऊर्जा को माइक्रोवेव विद्युत चुम्बकीय विकिरण में परिवर्तित करता है। विकिरण अपने अणुओं के साथ बातचीत करके भोजन को गर्म करता है।

उत्पादों में द्विध्रुवीय अणु होते हैं जिनमें उनके विपरीत भागों पर सकारात्मक विद्युत और ऋणात्मक आवेश होते हैं।

ये वसा, चीनी के अणु होते हैं, लेकिन अधिकांश द्विध्रुवीय अणु पानी में होते हैं, जो लगभग किसी भी उत्पाद में पाए जाते हैं। माइक्रोवेव क्षेत्र, लगातार अपनी दिशा बदलते हुए, अणुओं को उच्च आवृत्ति के साथ कंपन करता है, जो बल की रेखाओं के साथ पंक्तिबद्ध होते हैं ताकि अणुओं के सभी धनात्मक आवेशित भाग किसी न किसी दिशा में "दिखें"। आणविक घर्षण उत्पन्न होता है, ऊर्जा निकलती है, जो भोजन को गर्म करती है।

9. प्रेरण

रसोई में, आप तेजी से इंडक्शन कुकर पा सकते हैं, जो इस घटना पर आधारित हैं।अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी माइकल फैराडे ने 1831 में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की खोज की और तब से इसके बिना हमारे जीवन की कल्पना करना असंभव है।

फैराडे ने इस लूप से गुजरने वाले चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के कारण एक बंद लूप में विद्युत प्रवाह की घटना की खोज की। एक स्कूल के अनुभव को तब जाना जाता है जब एक सपाट चुंबक एक तार (सोलेनॉइड) के सर्पिल-आकार के सर्किट के अंदर चला जाता है, और उसमें एक विद्युत प्रवाह दिखाई देता है। एक रिवर्स प्रक्रिया भी है - एक सोलनॉइड (कॉइल) में एक वैकल्पिक विद्युत प्रवाह एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।

एक आधुनिक इंडक्शन कुकर उसी सिद्धांत पर काम करता है। इस तरह के स्टोव के ग्लास-सिरेमिक हीटिंग पैनल (इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऑसीलेशन के लिए तटस्थ) के नीचे एक इंडक्शन कॉइल होता है जिसके माध्यम से 20-60 kHz की आवृत्ति के साथ एक विद्युत प्रवाह प्रवाहित होता है, एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है जो एक पतली परत में एड़ी धाराओं को प्रेरित करता है। (त्वचा की परत) एक धातु के बर्तन के तल का।

विद्युत प्रतिरोध व्यंजन को गर्म करता है। ये धाराएं साधारण चूल्हे पर लाल-गर्म व्यंजन से ज्यादा खतरनाक नहीं हैं। कुकवेयर स्टील या कच्चा लोहा होना चाहिए जिसमें फेरोमैग्नेटिक गुण हों (चुंबक को आकर्षित करें)।

10. प्रकाश का अपवर्तन

प्रकाश की घटना का कोण प्रतिबिंब के कोण के बराबर है, और प्राकृतिक प्रकाश या लैंप से प्रकाश के प्रसार को दोहरी, तरंग-कण प्रकृति द्वारा समझाया गया है: एक तरफ, ये विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं, और दूसरी तरफ, कण-फोटॉन, जो ब्रह्मांड में अधिकतम संभव गति से चलते हैं।

रसोई में, आप प्रकाश के अपवर्तन के रूप में ऐसी ऑप्टिकल घटना देख सकते हैं। उदाहरण के लिए, जब रसोई की मेज पर फूलों के साथ एक पारदर्शी फूलदान होता है, तो पानी के तने तरल के बाहर उनकी निरंतरता के सापेक्ष पानी की सतह की सीमा पर स्थानांतरित होते प्रतीत होते हैं। तथ्य यह है कि पानी, एक लेंस की तरह, फूलदान में तनों से परावर्तित प्रकाश की किरणों को अपवर्तित करता है।

ऐसा ही एक पारदर्शी गिलास चाय में देखा जाता है, जिसमें एक चम्मच डुबोया जाता है। आप साफ पानी के गहरे बर्तन के तल पर सेम या अनाज की विकृत और बढ़ी हुई छवि भी देख सकते हैं।