அணு கோட்பாடு மற்றும் இயக்கவியல் கோட்பாடு பற்றிய கட்டுரை
அணு கோட்பாடு
ஆயிரக்கணக்கான ஆண்டுகளாக, தங்கம், இரும்பு போன்ற ஒவ்வொரு தூயப் பொருளும் அணுக்களால் ஆனது என்று பண்டைய கிரேக்கர்கள் நம்பினர். அவர்களைப் பொறுத்தவரை, ஒரு தூயப் பொருளைச் சிறு சிறு துண்டுகளாக வெட்டினால், அந்தச் சிறிய பகுதிகளை மீண்டும் வெட்டி, பிறகு மீண்டும் வெட்டினால்... இப்படியே தொடர்ந்தால், மீண்டும் வெட்ட முடியாத மிகச் சிறிய துண்டுகள் உருவாகும். மீண்டும் வெட்ட முடியாத அந்த மிகச் சிறிய துண்டுகளே அணுக்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. அணு என்றால் "பிரிக்க முடியாதது" (கிரேக்க மொழி) என்று பொருள்.
அந்தக் காலத்தில், அணு பிரிக்க முடியாததாகக் கருதப்பட்டது. ஆனால் பின்னர் சில விஞ்ஞானிகள் எலக்ட்ரான்களையும் அணுக்கருக்களையும் (புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்கள்) கண்டுபிடித்ததால், அணுக்களைப் பிரிக்க முடியாது என்ற அனுமானம் தவறானது என்பது நிரூபணமானது. எனவே, அணுக்கள் எலக்ட்ரான்களையும் (எதிர்மின் சுமை கொண்டவை) அணுக்கருக்களையும் கொண்டுள்ளன. எலக்ட்ரான்கள் அணுக்கருவைச் சுற்றி வருகின்றன. அணுக்கருவின் உள்ளே, புரோட்டான்களும் (நேர்மின் சுமை கொண்டவை) நியூட்ரான்களும் (நடுநிலை அல்லது மின்சுமையற்றவை) உள்ளன.
மற்றொரு கோட்பாடும் உள்ளது; அதன் பெயர் தொடர் கோட்பாடு. இந்தக் கோட்பாட்டின்படி, தூயப் பொருட்களை முடிவிலி வரை பிரிக்க முடியும். இந்தக் கோட்பாட்டின்படி, மிகச்சிறிய துண்டு என்று எதுவும் இல்லை. மிகச்சிறிய துண்டுகளைக்கூட இன்னும் சிறிய துண்டுகளாக வெட்ட முடியும். எனவே, அது முடிவிலியாகிறது. இந்த இரண்டு கோட்பாடுகளில் எது சரியானது? அணு கோட்பாடா அல்லது தொடர் கோட்பாடா?
இயற்பியலில், ஒரு கோட்பாட்டைச் சோதனைகள் மூலம் நிரூபிக்க முடிந்தால் மட்டுமே அது அறிவியல் பூர்வமாக அங்கீகரிக்கப்படும். 18, 19 மற்றும் 20 ஆம் நூற்றாண்டுகளில், விஞ்ஞானிகள் நடத்திய சோதனைகளின் மூலம் அணுக்கொள்கை உண்மையாக இருந்தது.
முதலில், பின்வரும் மதிப்பாய்வுகளைப் புரிந்து கொள்ளுங்கள். தனிமங்கள் என்பவை வேதியியல் ரீதியாக மற்றப் பொருட்களாகப் பிரிக்க முடியாத தூயப் பொருட்கள் ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, தங்கம் (Au), இரும்பு (Fe), தாமிரம் (Cu), துத்தநாகம் (Zn), சோடியம் (Na), கால்சியம் (Ca), குளோரின் (Cl), நைட்ரஜன் (N), ஆக்ஸிஜன் (O), ஹைட்ரஜன் (H) போன்றவை. தனிமங்களைத் தவிர, சேர்மங்களும் உள்ளன. சேர்மங்கள் தனிமங்களால் ஆனவை. ஒரு சேர்மம் தனிமங்களால் ஆனதால், அதைத் தனிமங்களாகப் பிரிக்க முடியும். சேர்மங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டு நீர் ஆகும்.
ஒரு தனிமத்தின் மிகச்சிறிய பகுதி அணு ஆகும், அதே சமயம் ஒரு சேர்மத்தின் மிகச்சிறிய பகுதி மூலக்கூறு ஆகும். மூலக்கூறுகள், ஒன்றோடொன்று ஒட்டிக்கொண்டிருக்கும் அணுக்களால் ஆனவை. தூய தங்கம் ஒரு தனிமத்திற்கு எடுத்துக்காட்டாகும். தூய தங்கம், தங்க (Au) அணுக்களைக் கொண்டுள்ளது. இரும்புத் துண்டுகளும் தனிமங்களுக்கு எடுத்துக்காட்டாகும். இரும்பு, இரும்பு (Fe) அணுக்களைக் கொண்டுள்ளது. எனவே, தனிமம் என்பது ஒரே மாதிரியான அணுக்களைக் கொண்ட ஒரு தூயப் பொருளாகும்.
நீங்கள் அடிக்கடி பார்க்கும், பிடிக்கும் மற்றும் குடிக்கும் நீர், நீர் மூலக்கூறுகளால் ஆனது (அதன் வேதியியல் சூத்திரம் H₂O ) . நீர் மூலக்கூறுகள் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் (H) மற்றும் ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணுவைக் (O) கொண்டுள்ளன.
அணு கோட்பாட்டிற்கான சில சான்றுகள் இதோ:
முதலில், மாறா ஒப்பீட்டு விதி.
ஒப்பீட்டு விதியின்படி, தனிமங்கள் இணைந்து சேர்மங்களை உருவாக்கும்போது, உருவாகும் சேர்மங்கள் ஒரே நிறை விகிதத்தைக் கொண்டிருக்கும். எடுத்துக்காட்டாக, உப்பு. நாம் காணும் உப்பு, உப்பு மூலக்கூறுகளை (NaCl) கொண்ட ஒரு சேர்மமாகும். இயல்பாகவே, உப்பு மூலக்கூறுகள் எப்போதும் 23 பங்கு சோடியம் (Na) மற்றும் 35 பங்கு குளோரின் (Cl) ஆகியவற்றிலிருந்து உருவாகின்றன.
தொடர் கோட்பாட்டால் இதை விளக்க முடியாது, ஆனால் அணு கோட்பாட்டால் இதை விளக்க முடியும். அணு கோட்பாட்டின்படி, அணுக்கள் ஒரு தனிமத்தின் மிகச்சிறிய பகுதிகள், அதனால் அணுக்களுக்கு நிறை உண்டு. ஒரு சேர்மத்தில் உள்ள தனிமங்களின் நிறை விகிதமானது, அந்தத் தனிமத்தை உருவாக்கும் அணுக்களின் சார்பு நிறையுடன் தொடர்புடையதாக இருக்க வேண்டும். சேர்மங்களை உருவாக்கும் ஒவ்வொரு தனிமத்தின் எண்ணிக்கையின் அடிப்படையில், விஞ்ஞானிகள் அணுக்களின் சார்பு நிறையைத் தீர்மானிக்கின்றனர். ஒரு தனிமத்தின் சார்பு நிறை மற்ற தனிம அணுக்களின் சார்பு நிறையுடன் ஒப்பிடப்படுவதால், இது சார்பு நிறை எனக் கூறப்படுகிறது.
ஹைட்ரஜன் மிகவும் இலேசான அணு என்பதால், அது ஒரு அளவுகோலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் (H) சார்பு நிறைக்கு 1 என்ற மதிப்பு வழங்கப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் அணுவின் சார்பு நிறையை ஒரு அளவுகோலாகப் பயன்படுத்தி, கார்பன் அணுவின் (C) சார்பு நிறைக்கு 12 என்ற மதிப்பு வழங்கப்படுகிறது.
ஆக்சிஜன் அணுவின் (O) சார்பு நிறைக்கு 16 என்ற மதிப்பு வழங்கப்படுகிறது, இதுபோலவே மற்ற மதிப்புகளுக்கும் பொருந்தும் (தனிமங்களின் ஆவர்த்தன அட்டவணையைப் பார்க்கவும்). ஒரு கார்பன் அணுவின் சார்பு நிறை = 12 என்பது, ஒரு கார்பன் அணுவின் நிறை, ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் (H) நிறையை விட 12 மடங்கு அதிகம் என்பதைக் குறிக்கிறது. ஒரு ஆக்சிஜன் அணுவின் சார்பு நிறை = 16 என்பது, ஒரு ஆக்சிஜன் அணுவின் நிறை, ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் (H) நிறையை விட 16 மடங்கு அதிகம் என்பதைக் குறிக்கிறது.
சர்வதேச அமைப்பில் (SI), இரிடியம் பிளாட்டினம் என்ற ஒரு நிறைத் தரநிலை உள்ளது. இது பிரான்சில் உள்ள சர்வதேச எடை மற்றும் அளவு நிறுவனங்களில் சேமித்து வைக்கப்பட்டுள்ளது. சர்வதேச ஒப்பந்தத்தின்படி, இரிடியம் பிளாட்டினத்தின் நிறை 1 கிலோகிராம் ஆகும்; இது ஒரு தரநிலை கிலோகிராம் ஆகும். அணு அளவில், 12C கார்பன் அணுக்கள் என்ற இரண்டாவது நிறைத் தரநிலையும் நம்மிடம் உள்ளது. சர்வதேச ஒப்பந்தங்களின் அடிப்படையில், 12C கார்பன் அணுவின் நிறை 12,0000 ஒருங்கிணைந்த அணு நிறை அலகுகள் (சுருக்கமாக u) ஆகும்.
1 u = 1.66 x 10 -27 கி.கி.
ஒரு கார்பன் அணுவின் (C) நிறை = 12.0000 u, ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் (H) நிறை = 1,0078 u, ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணுவின் (O) நிறை = 15.9994 u, ஒரு சோடியம் அணுவின் நிறை = 22.9897 u மற்றும் இதுபோன்று தொடர்கிறது. அணு நிறையைப் பொறுத்தவரை, அதனைத் தனிமங்களின் ஆவர்த்தன அட்டவணையில் முழுமையாகக் காணலாம்.
அணு நிறையைத் தவிர, மூலக்கூறு நிறையும் உள்ளது. மூலக்கூறு நிறை என்பது ஒரு மூலக்கூறில் உள்ள அணுக்களின் மொத்த நிறை ஆகும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு உப்பு மூலக்கூறின் (NaCl) நிறை = ஒரு சோடியம் (Na) அணுவின் நிறை + ஒரு குளோரின் (Cl) அணுவின் நிறை. நீர் மூலக்கூறுகளின் (H₂O) நிறை = 2 ஹைட்ரஜன் அணுக்களின் (H) நிறை + ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணுவின் (O) நிறை.
இரண்டாவதாக, பழுப்பு நிற இயக்கம்
பண்டைய காலத்தில், ராபர்ட் பிரவுன் என்ற ஆங்கில உயிரியலாளர் ஒருவர் வாழ்ந்தார். அவர் நீரில் இடப்பட்ட மகரந்தம் குறித்து ஆய்வு செய்து கொண்டிருந்தார் (1827). நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி நீரையும் மகரந்தத்தையும் காண முடியும். மகரந்தம் தானாகவே நகர்வதைக் கண்ட பிறகு, ராபர்ட் பிரவுனுக்கு அது விசித்திரமாகத் தோன்றியது. மகரந்தம் நகர்வதால் அது விசித்திரமாக இருந்தது. மகரந்தத்தின் இயக்கத்தின் திசை தன்னிச்சையானது, ஆனால் தொடர்ச்சியானது. அந்த இயக்கம் ஒரு உயிர் என்றும், மகரந்தம் நகர்வதற்காகவே அதில் வாழ்கிறது என்றும் அவர் சந்தேகித்தார். ஆனால் அவரது யூகம் தவறானது, ஏனெனில் மகரந்தம் போன்ற சிறிய கரிமத் துகள்களும் நீரில் இடப்படும்போது நகர்கின்றன. இந்த இயக்கம் பிரவுனியன் இயக்கம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
இயக்கவியல் கோட்பாடு உருவாக்கப்படும் வரை இந்தக் கண்டுபிடிப்பை விளக்க முடியாது.
இயக்கவியல் கோட்பாடு
இயக்கவியல் என்றால் நகர்வது என்று பொருள் (கிரேக்கம்). இயக்கவியல் கோட்பாட்டின்படி, ஒவ்வொரு பொருளும் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளால் ஆனது என்றும், அந்த அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் தொடர்ச்சியாகவும் சீரற்ற முறையிலும் நகர்கின்றன என்றும் கூறப்படுகிறது.
இயங்கும்போது, அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள் வேகமெடுக்க வேண்டும். அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளுக்கும் நிறை உண்டு. நிறை (m) மற்றும் திசைவேகம் (v) இருப்பதால், அந்த அணு அல்லது மூலக்கூறுக்கு இயக்க ஆற்றல் (EK) மற்றும் உந்தம் (p) உள்ளன. இயக்க ஆற்றல்: EK = 1/2 mv² . உந்தம்: p = mv. உந்தத்துடன், விசைகளும் உள்ளன. இயங்கும்போது, மோதல்கள் ஏற்படுவதற்கான சாத்தியம் உள்ளது. எனவே, ஒரு மோதல் ஏற்படும்போது உந்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களால் விசைகள் உருவாகின்றன.
இயக்கவியல் கோட்பாடு என்பது இயக்க ஆற்றல், உந்தம் மற்றும் விசை ஆகியவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்டது என்று நாம் கூறலாம். இந்த மூன்றும் இயக்க இயக்கவியல் பாடத்தில் (நியூட்டனின் விதிகள், கணத்தாக்கம் மற்றும் உந்தம்) ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன. வேறுபாடு என்னவென்றால், இயக்கவியல் கோட்பாட்டில், நாம் அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகளின் மட்டத்தில் இயக்கவியலைப் பயன்படுத்துகிறோம். இயக்கவியல் கோட்பாடு பாயில் (1627-1691), டேனியல் பெர்னூலி (1700-1782), ஜூல் (1818-1889), குரோனிக் (1822-1879), ருடால்ப் கிளாசியஸ் (1822-1888) மற்றும் கிளார்க் மேக்ஸ்வெல் (1831-1879) ஆகியோரால் உருவாக்கப்பட்டது.
இந்த இயக்கவியல் கோட்பாட்டின் இருப்பு பிரவுனின் கண்டுபிடிப்பை விளக்கக்கூடும். இயக்கவியல் கோட்பாட்டின்படி, வேகமாக நகரும் நீர் மூலக்கூறுகள் மகரந்தத்தை உந்துவதால் அது நகர்கிறது. நீர் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை மிக அதிகமாக இருப்பதால், மகரந்தம் பல்வேறு திசைகளிலிருந்து தள்ளப்படுகிறது.
நிலையான ஒப்பீட்டு விதி மற்றும் பிரமிடு இயக்கத்தின் கண்டுபிடிப்பின் அடிப்படையில், அணுக்கொள்கை விஞ்ஞானிகளால் அதிகளவில் நம்பப்படுகிறது. அணுக்கள் என்பவை எந்தவொரு பொருளின் மிகச்சிறிய துண்டுகளாகும். எனவே, அணுவுக்கு ஒரு அளவு உண்டு. ஓர் அணுவின் அளவு என்ன?
1905-ல், ஐன்ஸ்டீன் அணுக்களின் அளவை கோட்பாட்டு ரீதியாக ஆராய்ந்தார். அணுக்கொள்கை, இயக்கவியல் கோட்பாடு மற்றும் சோதனைகள் மூலம் பெறப்பட்ட தரவுகளின் அடிப்படையில், அணுவின் விட்டம் சுமார் 10⁻¹⁰ மீ என அவர் கண்டறிந்தார் . இவ்வாறு, அணுவின் விட்டம் கணக்கீட்டின் மூலம் பெறப்பட்டது. அணுக்களின் அளவு கண்டறியப்பட்டதால், அணுக்கொள்கையும் இயக்கவியல் கோட்பாடும் அங்கீகரிக்கப்பட்டன.
