ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തവും ഗതികോർജ്ജ സിദ്ധാന്തവും

ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തത്തെയും ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തത്തെയും കുറിച്ചുള്ള ലേഖനം

ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തം

ആയിരക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി, പുരാതന ഗ്രീക്കുകാർ വിശ്വസിച്ചിരുന്നത് എല്ലാ ശുദ്ധമായ വസ്തുക്കളും (സ്വർണ്ണം, ഇരുമ്പ് മുതലായവ) ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്നതാണെന്നാണ്. അവരുടെ അഭിപ്രായത്തിൽ, ഒരു ശുദ്ധമായ പദാർത്ഥത്തെ ചെറിയ കഷണങ്ങളായി മുറിച്ചാൽ, ചെറിയ ഭാഗങ്ങൾ വീണ്ടും മുറിക്കുന്നു, പിന്നീട് മുറിക്കുന്നു... അങ്ങനെ, വീണ്ടും മുറിക്കാൻ കഴിയാത്ത ഏറ്റവും ചെറിയ കഷണങ്ങൾ ഉണ്ടാകും. വീണ്ടും മുറിക്കാൻ കഴിയാത്ത ഏറ്റവും ചെറിയ കഷണങ്ങളെ ആറ്റങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ആറ്റം എന്നാൽ "വിഭജിക്കാൻ കഴിയില്ല" (ഗ്രീക്ക് ഭാഷ)

ആ സമയത്ത്, ആറ്റം വിഭജിക്കപ്പെട്ടിട്ടില്ലെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ പിന്നീട് ചില ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇലക്ട്രോണുകളും ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുകളും (പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും) കണ്ടെത്തിയതിനാൽ ആറ്റങ്ങളെ ഉപവിഭജിക്കാൻ കഴിയില്ലെന്ന അനുമാനം തെറ്റായിരുന്നു. അതിനാൽ, ആറ്റങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകളും (നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ഡ്) ആറ്റോമിക് ന്യൂക്ലിയസുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ലിയസിനെ ചുറ്റുന്നു. ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളിൽ, പ്രോട്ടോണുകളും (പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ഡ്) ന്യൂട്രോണുകളും (ന്യൂട്രൽ അല്ലെങ്കിൽ ചാർജ്ജ് ഇല്ലാത്തത്) ഉണ്ട്.

മറ്റൊരു സിദ്ധാന്തമുണ്ട്; അതിന്റെ പേര് തുടർച്ചയായ സിദ്ധാന്തം എന്നാണ്. ശുദ്ധമായ പദാർത്ഥങ്ങളെ അനന്തതയിലേക്ക് വിഭജിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഈ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. ഈ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, ഏറ്റവും ചെറിയ കഷണം എന്നൊന്നില്ല. ഏറ്റവും ചെറിയ കഷണങ്ങളെ ഇപ്പോഴും ചെറിയ കഷണങ്ങളായി മുറിക്കാൻ കഴിയും. അപ്പോൾ, അത് അനന്തമായി മാറുന്നു. ഈ രണ്ട് സിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ ഏതാണ് ശരി? ശരിയായ ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തമോ തുടർച്ചയായ സിദ്ധാന്തമോ?

ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ, പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ സിദ്ധാന്തം തെളിയിക്കാൻ കഴിയുമെങ്കിൽ എല്ലാ സിദ്ധാന്തങ്ങളും ശാസ്ത്രീയമായി അംഗീകരിക്കപ്പെടും. 18, 19, 20 നൂറ്റാണ്ടുകളിൽ ശാസ്ത്രജ്ഞർ നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ, ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തം സത്യമായിരുന്നു.

ആദ്യം, താഴെപ്പറയുന്ന അവലോകനങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുക. രാസപരമായി മറ്റ് പദാർത്ഥങ്ങളായി വിഭജിക്കാൻ കഴിയാത്ത ശുദ്ധമായ പദാർത്ഥങ്ങളാണ് മൂലകങ്ങൾ, ഉദാഹരണത്തിന് സ്വർണ്ണം (Au), ഇരുമ്പ് (Fe), ചെമ്പ് (Cu), സിങ്ക് (Zn), സോഡിയം (Na), കാൽസ്യം (Ca), ക്ലോറിൻ (Cl), നൈട്രജൻ (N), ഓക്സിജൻ (O), ഹൈഡ്രജൻ (H) മുതലായവ. മൂലകങ്ങൾക്ക് പുറമേ, സംയുക്തങ്ങളും ഉണ്ട്. സംയുക്തങ്ങളിൽ മൂലകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. മൂലകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, സംയുക്തത്തെ ഇപ്പോഴും മൂലകങ്ങളായി വിഭജിക്കാം. സംയുക്തങ്ങളുടെ ഉദാഹരണങ്ങൾ വെള്ളമാണ്.

ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഏറ്റവും ചെറിയ ഭാഗം ഒരു ആറ്റമാണ്, അതേസമയം ഒരു സംയുക്തത്തിന്റെ ഏറ്റവും ചെറിയ ഭാഗം ഒരു തന്മാത്രയാണ്. തന്മാത്രകളിൽ പരസ്പരം പറ്റിപ്പിടിച്ചിരിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ശുദ്ധമായ സ്വർണ്ണം ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്. ശുദ്ധമായ സ്വർണ്ണത്തിൽ സ്വർണ്ണ (Au) ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഇരുമ്പ് കഷണങ്ങളും മൂലകങ്ങളുടെ ഒരു ഉദാഹരണമാണ്. ഇരുമ്പിൽ ഇരുമ്പ് (Fe) ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, മൂലകം സമാനമായ ആറ്റങ്ങൾ അടങ്ങിയ ഒരു ശുദ്ധമായ പദാർത്ഥമാണ്.

നിങ്ങൾ പലപ്പോഴും കാണുകയും പിടിക്കുകയും കുടിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന വെള്ളം ജല തന്മാത്രകൾ ചേർന്നതാണ് (രാസ സൂത്രവാക്യം H ആണ്₂ഓ). ജല തന്മാത്രകളിൽ രണ്ട് ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളും (H) ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റവും (O) അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ചില തെളിവുകൾ ഇതാ:

ആദ്യം, സ്ഥിരമായ താരതമ്യ നിയമം.

താരതമ്യ നിയമം പറയുന്നത്, മൂലകങ്ങൾ സംയോജിച്ച് സംയുക്തങ്ങളായി മാറിയാൽ, രൂപം കൊള്ളുന്ന സംയുക്തങ്ങൾക്ക് ഒരേ പിണ്ഡ അനുപാതം ഉണ്ടായിരിക്കുമെന്നാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഉപ്പ്. നമ്മൾ കാണുന്ന ഉപ്പ് ഉപ്പ് തന്മാത്രകൾ (NaCl) അടങ്ങിയ ഒരു സംയുക്തമാണ്. സ്വാഭാവികമായും, ഉപ്പ് തന്മാത്രകൾ എല്ലായ്പ്പോഴും സോഡിയത്തിന്റെ 23 ഭാഗങ്ങളും (Na) ക്ലോറിൻ 35 ഭാഗങ്ങളും (Cl) കൊണ്ടാണ് രൂപപ്പെടുന്നത്.

തുടർച്ചയായ സിദ്ധാന്തത്തിന് അത് വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല, പക്ഷേ ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തത്തിന് അത് വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയും. ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, ആറ്റങ്ങൾ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ഏറ്റവും ചെറിയ ഭാഗങ്ങളാണ്, അതിനാൽ ആറ്റങ്ങൾക്ക് പിണ്ഡം ഉണ്ടാകും. ഒരു സംയുക്തത്തിലെ മൂലകങ്ങളുടെ പിണ്ഡ അനുപാതം മൂലകം സൃഷ്ടിക്കുന്ന ആറ്റങ്ങളുടെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കണം. സംയുക്തങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഓരോ മൂലകത്തിന്റെയും എണ്ണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആറ്റങ്ങളുടെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡം നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡം മറ്റ് മൂലക ആറ്റങ്ങളുടെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡവുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിനാൽ ഇത് ആപേക്ഷികമാണെന്ന് പറയപ്പെടുന്നു.

ഹൈഡ്രജൻ ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ആറ്റമാണ്, അതിനാൽ ഇത് ഒരു ബെഞ്ച്മാർക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (H) ആപേക്ഷിക പിണ്ഡത്തിന് 1 എന്ന മൂല്യം നൽകിയിരിക്കുന്നു. ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡം ഒരു ബെഞ്ച്മാർക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, കാർബൺ ആറ്റത്തിന്റെ (C) ആപേക്ഷിക പിണ്ഡത്തിന് 12 എന്ന മൂല്യം നൽകിയിരിക്കുന്നു,

ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (O) ആപേക്ഷിക പിണ്ഡത്തിന് 16 എന്ന മൂല്യം നൽകിയിരിക്കുന്നു (മൂലകങ്ങളുടെ ആവർത്തനപ്പട്ടിക കാണുക). ഒരു കാർബൺ ആറ്റത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡം = 12 എന്നാൽ ഒരു കാർബൺ ആറ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡം ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (H) പിണ്ഡത്തേക്കാൾ 12 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ് എന്നാണ്. ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ ആപേക്ഷിക പിണ്ഡം = 16 എന്നാൽ ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡം ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (H) പിണ്ഡത്തേക്കാൾ 16 മടങ്ങ് കൂടുതലാണ് എന്നാണ്.

ഇന്റർനാഷണൽ സിസ്റ്റത്തിൽ (SI) നമുക്ക് ഒരു മാസ് സ്റ്റാൻഡേർഡ് ഉണ്ട്, അതായത് ഇറിഡിയം പ്ലാറ്റിനം, ഇത് ഫ്രാൻസിലെ അന്താരാഷ്ട്ര ഭാര-വലുപ്പ സ്ഥാപനങ്ങളിൽ സൂക്ഷിക്കുന്നു. അന്താരാഷ്ട്ര ഉടമ്പടി പ്രകാരം, ഇറിഡിയം പ്ലാറ്റിനം പിണ്ഡം 1 കിലോഗ്രാം ആണ്, ഇത് ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് കിലോഗ്രാം ആണ്. ഒരു ആറ്റോമിക് സ്കെയിലിൽ, നമുക്ക് രണ്ടാമത്തെ മാസ് സ്റ്റാൻഡേർഡ് കൂടിയുണ്ട്, അതായത് 12 C കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ. അന്താരാഷ്ട്ര കരാറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, 1 കാർബൺ ആറ്റം 12 C യുടെ പിണ്ഡം 12,0000 ഏകീകൃത ആറ്റോമിക് മാസ് യൂണിറ്റുകളാണ് (ചുരുക്കത്തിൽ u).

1 യു = 1.66 x 10^-27 കി. ഗ്രാം.

ഒരു കാർബൺ ആറ്റത്തിന്റെ (C) പിണ്ഡം = 12.0000 u, ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (H) പിണ്ഡം = 1,0078 u, ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (O) പിണ്ഡം = 15.9994 u, ഒരു സോഡിയം ആറ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡം = 22.9897 u എന്നിങ്ങനെയാണ്. ആറ്റോമിക് പിണ്ഡത്തെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, മൂലകങ്ങളുടെ ആവർത്തനപ്പട്ടികയിൽ ഇത് പൂർണ്ണമായി കാണാൻ കഴിയും.

ആറ്റോമിക പിണ്ഡത്തിന് പുറമേ, ഒരു തന്മാത്രാ പിണ്ഡവും ഉണ്ട്. തന്മാത്രാ പിണ്ഡം എന്നത് ഒരു തന്മാത്രയുടെ ആറ്റങ്ങളുടെ ആകെ പിണ്ഡമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു ഉപ്പ് തന്മാത്രയുടെ പിണ്ഡം (NaCl) = ഒരു സോഡിയം ആറ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡം (Na) + ഒരു ക്ലോറിൻ ആറ്റത്തിന്റെ പിണ്ഡം (Cl). ജല തന്മാത്രകളുടെ പിണ്ഡം (H₂O) = 2 ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളുടെ (H) പിണ്ഡം + ഒരു ഓക്സിജൻ ആറ്റത്തിന്റെ (O) പിണ്ഡം.

രണ്ടാമത്തേത്, തവിട്ട് ചലനം

പുരാതന കാലത്ത്, റോബർട്ട് ബ്രൗൺ എന്ന ഒരു ഇംഗ്ലീഷ് ജീവശാസ്ത്രജ്ഞൻ ജീവിച്ചിരുന്നു. വെള്ളത്തിൽ ഇടുന്ന പൂമ്പൊടിയെക്കുറിച്ച് അദ്ദേഹം ഗവേഷണം നടത്തുകയായിരുന്നു (1827). ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് വെള്ളവും പൂമ്പൊടിയും ദൃശ്യമാണ്. പൂമ്പൊടി സ്വയം നീങ്ങുന്നത് കണ്ടപ്പോൾ റോബർട്ട് ബ്രൗണിന് അത് വിചിത്രമായി തോന്നി. പൂമ്പൊടി നീങ്ങുന്നതിനാൽ ഇത് വിചിത്രമാണ്. പൂമ്പൊടി ചലനത്തിന്റെ ദിശ ഏകപക്ഷീയമാണ്, പക്ഷേ തുടർച്ചയായതാണ്. ചലനം ഒരു ജീവിതമാണെന്ന് അദ്ദേഹം സംശയിക്കുന്നു, അവിടെ പൂമ്പൊടിക്ക് നീങ്ങാൻ കഴിയും. എന്നാൽ അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഊഹം തെറ്റാണ്, കാരണം പൂമ്പൊടി പോലുള്ള ചെറിയ ജൈവ കണികകളും വെള്ളത്തിൽ ഇടുമ്പോൾ നീങ്ങുന്നു. ഈ ചലനത്തെ ബ്രൗണിയൻ ചലനം എന്ന് വിളിക്കുന്നു.

ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തം വികസിക്കുന്നതുവരെ ഈ കണ്ടെത്തൽ വിശദീകരിക്കാൻ കഴിയില്ല.

ഗതികോർജ്ജ സിദ്ധാന്തം

ഗതികം എന്നാൽ ചലിക്കുക എന്നാണ് (ഗ്രീക്ക്). ഓരോ പദാർത്ഥത്തിലും ആറ്റങ്ങളോ തന്മാത്രകളോ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നുവെന്നും ആറ്റങ്ങളോ തന്മാത്രകളോ തുടർച്ചയായി ക്രമരഹിതമായി നീങ്ങുന്നുവെന്നും ഗതിക സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു.

ചലിക്കുമ്പോൾ, ആറ്റങ്ങളോ തന്മാത്രകളോ വേഗത കൈവരിക്കേണ്ടതുണ്ട്. ആറ്റങ്ങൾക്കോ ​​തന്മാത്രകൾക്കോ ​​പിണ്ഡമുണ്ട്. പിണ്ഡം (m) ഉം പ്രവേഗം (v) ഉം ഉള്ളതിനാൽ, ആറ്റത്തിനോ തന്മാത്രയ്‌ക്കോ ഗതികോർജ്ജവും (EK) ഉം മൊമെന്റവും (p) ഉണ്ട്. ഗതികോർജ്ജം: EK = 1/2 mv². ആക്കം: p = m v. ആക്കം കൂടാതെ, ബലങ്ങളുമുണ്ട്. ചലിക്കുമ്പോൾ, കൂട്ടിയിടി ഉണ്ടാകാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. അതിനാൽ, കൂട്ടിയിടി സംഭവിക്കുമ്പോൾ ആക്കം മാറുന്നതിനാലാണ് ബലങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നത്.

ഗതികോർജ്ജം, ആക്കം, ബലം എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ് ഗതികോർജ്ജ സിദ്ധാന്തം എന്ന് നമുക്ക് പറയാം. ചലന ചലനാത്മകത (ന്യൂട്ടന്റെ നിയമങ്ങൾ, ആവേഗം, ആക്കം) എന്ന വിഷയത്തിൽ ഈ മൂന്ന് കാര്യങ്ങളും പഠിക്കപ്പെടുന്നു. വ്യത്യാസം എന്തെന്നാൽ, ഗതികോർജ്ജത്തിൽ, ആറ്റങ്ങളുടെയോ തന്മാത്രകളുടെയോ തലത്തിൽ നാം ചലനാത്മകത പ്രയോഗിക്കുന്നു എന്നതാണ്. ബോയ്ൽ (1627-1691), ഡാനിയേൽ ബെർണൂലി (1700-1782), ജൂൾ (1818-1889), ക്രോണിഗ് (1822-1879), റുഡോൾഫ് ക്ലോഷ്യസ് (1822-1888), ക്ലർക്ക് മാക്സ്വെൽ (1831-1879) എന്നിവരാണ് ഗതികോർജ്ജ സിദ്ധാന്തം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തത്.

ഈ ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ നിലനിൽപ്പ് ബ്രൗണിന്റെ കണ്ടെത്തലിന് ഒരു വിശദീകരണമായിരിക്കാം. ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്, വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ജല തന്മാത്രകൾ അതിനെ നയിക്കുന്നതിനാലാണ് പൂമ്പൊടി നീങ്ങുന്നത്. ജല തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം വളരെ വലുതാണ്, അതിനാൽ പൂമ്പൊടി വിവിധ ദിശകളിൽ നിന്ന് തള്ളപ്പെടുന്നു.

സ്ഥിരമായ താരതമ്യ നിയമത്തിന്റെയും തവിട്ടുനിറത്തിലുള്ള ചലനത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലിന്റെയും അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ശാസ്ത്രജ്ഞർ ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തത്തെ കൂടുതലായി വിശ്വസിക്കുന്നു. ഏതൊരു വസ്തുവിന്റെയും ഏറ്റവും ചെറിയ കഷണങ്ങളാണ് ആറ്റങ്ങൾ. അങ്ങനെ, ആറ്റത്തിന് ഒരു വലുപ്പമുണ്ട്. ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ വലുപ്പം എന്താണ്?

1905-ൽ ഐൻസ്റ്റീൻ ആറ്റങ്ങളുടെ വലിപ്പത്തെക്കുറിച്ച് സൈദ്ധാന്തികമായി അന്വേഷണം നടത്തി. ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തം, ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തം, പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ലഭിച്ച ഡാറ്റ എന്നിവയെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, ആറ്റോമിക് വ്യാസം ഏകദേശം 10 ആണെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി.^-10 m. അപ്പോൾ, ആറ്റത്തിന്റെ വ്യാസം കണക്കുകൂട്ടലിലൂടെയാണ് ലഭിക്കുന്നത്. ആറ്റങ്ങളുടെ വലിപ്പം കണ്ടെത്തിയതിനാൽ, ആറ്റോമിക് സിദ്ധാന്തവും ചലനാത്മക സിദ്ധാന്തവും അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.