పరమాణు సిద్ధాంతం మరియు గతి సిద్ధాంతం

పరమాణు సిద్ధాంతం మరియు గతి సిద్ధాంతం గురించిన వ్యాసం

అణు సిద్ధాంతం

వేల సంవత్సరాలుగా, ప్రాచీన గ్రీకులు ప్రతి స్వచ్ఛమైన పదార్థం (బంగారం, ఇనుము మొదలైనవి) అణువులతో కూడి ఉంటుందని నమ్మేవారు. వారి ప్రకారం, ఒక స్వచ్ఛమైన పదార్థాన్ని చిన్న చిన్న ముక్కలుగా కోస్తే, ఆ చిన్న భాగాలను మళ్ళీ కోస్తే, మళ్ళీ వెనక్కి కోస్తే... ఇలా కొనసాగిస్తే, మళ్ళీ కోయలేని అతి చిన్న ముక్కలు మిగులుతాయి. మళ్ళీ కోయలేని ఆ అతి చిన్న ముక్కలనే అణువులు అంటారు. అణువు అంటే "విభజించలేనిది" (గ్రీకు భాష).

ఆ సమయంలో, పరమాణువు ఇకపై విభజించబడదని భావించారు. కానీ తరువాత కొంతమంది శాస్త్రవేత్తలు ఎలక్ట్రాన్లు మరియు పరమాణు కేంద్రకాలను (ప్రోటాన్లు మరియు న్యూట్రాన్లు) కనుగొన్నారు, దీనివల్ల పరమాణువులను ఉపవిభజన చేయలేమనే భావన తప్పు అని తేలింది. కాబట్టి, పరమాణువులు ఎలక్ట్రాన్లు (రుణాత్మక ఆవేశం గలవి) మరియు పరమాణు కేంద్రకాలను కలిగి ఉంటాయి. ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం చుట్టూ తిరుగుతాయి. కేంద్రకం లోపల ప్రోటాన్లు (ధనావేశం గలవి) మరియు న్యూట్రాన్లు (తటస్థ లేదా ఆవేశం లేనివి) ఉంటాయి.

మరొక సిద్ధాంతం ఉంది; దాని పేరు అవిచ్ఛిన్న సిద్ధాంతం. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం, శుద్ధ పదార్థాలను అనంతంగా విభజించవచ్చు. ఈ సిద్ధాంతం ప్రకారం, అతి చిన్న ముక్క అంటూ ఏదీ ఉండదు. అతి చిన్న ముక్కలను కూడా ఇంకా చిన్న ముక్కలుగా కత్తిరించవచ్చు. కాబట్టి, అది అనంతం అవుతుంది. ఈ రెండు సిద్ధాంతాలలో ఏది సరైనది? పరమాణు సిద్ధాంతమా లేక అవిచ్ఛిన్న సిద్ధాంతమా?

భౌతిక శాస్త్రంలో, ఒక సిద్ధాంతాన్ని ప్రయోగాల ద్వారా నిరూపించగలిగితేనే అది శాస్త్రీయంగా గుర్తింపు పొందుతుంది. 18వ, 19వ మరియు 20వ శతాబ్దాలలో, శాస్త్రవేత్తలు నిర్వహించిన ప్రయోగాల ద్వారా పరమాణు సిద్ధాంతం నిజమని నిరూపించబడింది.

మొదట, ఈ క్రింది సమీక్షలను అర్థం చేసుకోండి. మూలకాలు అనేవి రసాయనికంగా ఇతర పదార్థాలుగా విభజించలేని స్వచ్ఛమైన పదార్థాలు, ఉదాహరణకు బంగారం (Au), ఇనుము (Fe), రాగి (Cu), జింక్ (Zn), సోడియం (Na), కాల్షియం (Ca), క్లోరిన్ (Cl), నైట్రోజన్ (N), ఆక్సిజన్ (O), హైడ్రోజన్ (H) మొదలైనవి. మూలకాలతో పాటు, సమ్మేళనాలు కూడా ఉన్నాయి. సమ్మేళనాలు మూలకాలతో కూడి ఉంటాయి. ఇది మూలకాలతో కూడి ఉన్నందున, సమ్మేళనాన్ని మూలకాలుగా విభజించవచ్చు. సమ్మేళనాలకు ఉదాహరణ నీరు.

మూలకంలో అతి చిన్న భాగం పరమాణువు, అదేవిధంగా సమ్మేళనంలో అతి చిన్న భాగం అణువు. అణువులు పరమాణువులు ఒకదానికొకటి అతుక్కోవడం ద్వారా ఏర్పడతాయి. స్వచ్ఛమైన బంగారం ఒక మూలకానికి ఉదాహరణ. స్వచ్ఛమైన బంగారంలో బంగారం (Au) పరమాణువులు ఉంటాయి. ఇనుప ముక్కలు కూడా మూలకాలకు ఉదాహరణ. ఇనుములో ఇనుము (Fe) పరమాణువులు ఉంటాయి. కాబట్టి, మూలకం అనేది ఒకే రకమైన పరమాణువులతో కూడిన ఒక స్వచ్ఛమైన పదార్థం.

మీరు తరచుగా చూసే, పట్టుకునే మరియు తాగే నీరు నీటి అణువులతో (దీని రసాయన ఫార్ములా H₂O) కూడి ఉంటుంది _. నీటి అణువులలో రెండు హైడ్రోజన్ పరమాణువులు (H) మరియు ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు (O) ఉంటాయి.

పరమాణు సిద్ధాంతానికి సంబంధించిన కొన్ని రుజువులు ఇక్కడ ఉన్నాయి:

మొదట, స్థిర పోలిక నియమం.

పోలిక నియమం ప్రకారం, మూలకాలు కలిసి సమ్మేళనాలుగా ఏర్పడితే, ఆ సమ్మేళనాలు ఒకే ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తిని కలిగి ఉంటాయి. ఉదాహరణకు, ఉప్పు. మనం చూసే ఉప్పు, ఉప్పు అణువులతో (NaCl) కూడిన ఒక సమ్మేళనం. సహజంగా, ఉప్పు అణువులు ఎల్లప్పుడూ 23 భాగాల సోడియం (Na) మరియు 35 భాగాల క్లోరిన్ (Cl) నుండి ఏర్పడతాయి.

అవిచ్ఛిన్న సిద్ధాంతం దీనిని వివరించలేదు, కానీ పరమాణు సిద్ధాంతం వివరించగలదు. పరమాణు సిద్ధాంతం ప్రకారం, పరమాణువులు ఒక మూలకంలోని అతి చిన్న భాగాలు, కాబట్టి పరమాణువులకు ద్రవ్యరాశి ఉంటుంది. ఒక సమ్మేళనంలోని మూలకాల ద్రవ్యరాశి నిష్పత్తి, ఆ మూలకాన్ని సృష్టించే పరమాణువుల సాపేక్ష ద్రవ్యరాశితో సంబంధం కలిగి ఉండాలి. సమ్మేళనాలను సృష్టించే ప్రతి మూలకం యొక్క సంఖ్య ఆధారంగా, శాస్త్రవేత్తలు పరమాణువుల సాపేక్ష ద్రవ్యరాశిని నిర్ధారిస్తారు. ఒక మూలకం యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశిని ఇతర మూలక పరమాణువుల సాపేక్ష ద్రవ్యరాశితో పోల్చడం వలన దీనిని సాపేక్షమని అంటారు.

హైడ్రోజన్ అత్యంత తేలికైన పరమాణువు, కాబట్టి దీనిని ప్రామాణికంగా తీసుకుంటారు. హైడ్రోజన్ పరమాణువు (H) యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశికి 1 విలువ ఇవ్వబడింది. హైడ్రోజన్ పరమాణువు యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశిని ప్రామాణికంగా తీసుకోవడం ద్వారా, కార్బన్ పరమాణువు (C) యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశికి 12 విలువ ఇవ్వబడింది.

ఆక్సిజన్ పరమాణువు (O) యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశికి 16 విలువను కేటాయించారు మరియు ఇదే విధంగా కొనసాగుతుంది (మూలకాల ఆవర్తన పట్టికను చూడండి). కార్బన్ పరమాణువు యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశి = 12 అంటే, ఒక కార్బన్ పరమాణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువు (H) యొక్క ద్రవ్యరాశి కంటే 12 రెట్లు ఎక్కువ అని అర్థం. ఆక్సిజన్ పరమాణువు యొక్క సాపేక్ష ద్రవ్యరాశి = 16 అంటే, ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి ఒక హైడ్రోజన్ పరమాణువు (H) యొక్క ద్రవ్యరాశి కంటే 16 రెట్లు ఎక్కువ అని అర్థం.

అంతర్జాతీయ వ్యవస్థ (SI)లో మనకు ఇరిడియం ప్లాటినం అనే ఒక ద్రవ్యరాశి ప్రమాణం ఉంది, ఇది ఫ్రాన్స్‌లోని అంతర్జాతీయ తూనిక మరియు పరిమాణ సంస్థలలో నిల్వ చేయబడింది. అంతర్జాతీయ ఒప్పందం ప్రకారం, ఇరిడియం ప్లాటినం ద్రవ్యరాశి 1 కిలోగ్రాము, దీనిని ప్రామాణిక కిలోగ్రాము అంటారు. పరమాణు స్థాయిలో, మనకు 12 C కార్బన్ పరమాణువులు అనే రెండవ ద్రవ్యరాశి ప్రమాణం కూడా ఉంది. అంతర్జాతీయ ఒప్పందాల ఆధారంగా, 12 C కార్బన్ పరమాణువు యొక్క ద్రవ్యరాశి 12,0000 ఏకీకృత పరమాణు ద్రవ్యరాశి యూనిట్లు (సంక్షిప్తంగా u).

1 u = 1.66 x 10 ^-27 kg.

1 కార్బన్ పరమాణువు (C) ద్రవ్యరాశి = 12.0000 u, 1 హైడ్రోజన్ పరమాణువు (H) ద్రవ్యరాశి = 1,0078 u, 1 ఆక్సిజన్ పరమాణువు (O) ద్రవ్యరాశి = 15.9994 u, 1 సోడియం పరమాణువు ద్రవ్యరాశి = 22.9897 u మరియు మొదలైనవి. పరమాణు ద్రవ్యరాశికి సంబంధించి, దానిని మూలకాల ఆవర్తన పట్టికలో పూర్తిగా చూడవచ్చు.

పరమాణు ద్రవ్యరాశితో పాటు, అణు ద్రవ్యరాశి కూడా ఉంటుంది. అణు ద్రవ్యరాశి అంటే ఒక అణువులోని పరమాణువుల మొత్తం ద్రవ్యరాశి. ఉదాహరణకు, ఒక లవణ అణువు (NaCl) ద్రవ్యరాశి = ఒక సోడియం (Na) పరమాణువు ద్రవ్యరాశి + ఒక క్లోరిన్ (Cl) పరమాణువు ద్రవ్యరాశి. నీటి అణువుల (H₂O) ద్రవ్యరాశి ₌ 2 హైడ్రోజన్ పరమాణువుల (H) ద్రవ్యరాశి + ఒక ఆక్సిజన్ పరమాణువు (O) ద్రవ్యరాశి.

రెండవది, బ్రౌన్ మోషన్

ప్రాచీన కాలంలో, రాబర్ట్ బ్రౌన్ అనే ఒక ఆంగ్ల జీవశాస్త్రవేత్త ఉండేవారు. ఆయన నీటిలో ఉంచిన పుప్పొడిపై పరిశోధన చేసేవారు (1827). సూక్ష్మదర్శినిని ఉపయోగించి నీరు మరియు పుప్పొడిని చూడవచ్చు. పుప్పొడి దానంతట అదే కదలడం చూసిన తర్వాత రాబర్ట్ బ్రౌన్‌కు అది వింతగా అనిపించింది. పుప్పొడి కదలడమే దానికి కారణం, అందుకే అది వింతగా ఉంది. పుప్పొడి కదలిక దిశ యాదృచ్ఛికంగా ఉన్నప్పటికీ, అది నిరంతరంగా ఉంటుంది. కదలగలగడం కోసమే పుప్పొడిలో జీవం ఉందని, బహుశా ఆ కదలికే దానికి కారణమని ఆయన అనుమానించారు. కానీ ఆయన ఊహ తప్పు, ఎందుకంటే పుప్పొడి వంటి చిన్న సేంద్రీయ కణాలు కూడా నీటిలో వేసినప్పుడు కదులుతాయి. ఈ కదలికను బ్రౌనియన్ చలనం అంటారు.

గతిజ సిద్ధాంతం అభివృద్ధి చెందే వరకు ఈ ఆవిష్కరణను వివరించలేము.

గతి సిద్ధాంతం

గతిజ అంటే కదలడం (గ్రీకు). గతిజ సిద్ధాంతం ప్రకారం, ప్రతి పదార్థం పరమాణువులు లేదా అణువులను కలిగి ఉంటుంది మరియు ఆ పరమాణువులు లేదా అణువులు నిరంతరం యాదృచ్ఛికంగా కదులుతూ ఉంటాయి.

కదులుతున్నప్పుడు, పరమాణువులు లేదా అణువులు వేగాన్ని పుంజుకోవాలి. పరమాణువులు లేదా అణువులకు ద్రవ్యరాశి కూడా ఉంటుంది. దానికి ద్రవ్యరాశి (m) మరియు వేగం (v) ఉన్నందున, ఆ పరమాణువు లేదా అణువుకు గతిజ శక్తి (EK) మరియు ద్రవ్యవేగం (p) ఉంటాయి. గతిజ శక్తి: EK = 1/2 mv² ^. ఇక ద్రవ్యవేగం: p = mv. ద్రవ్యవేగంతో పాటు, బలాలు కూడా ఉంటాయి. కదులుతున్నప్పుడు, ఢీకొనే అవకాశం ఉంటుంది. కాబట్టి, ఢీకొన్నప్పుడు ద్రవ్యవేగంలో మార్పుల కారణంగా బలాలు ఉత్పన్నమవుతాయి.

గతిజ సిద్ధాంతం గతిజ శక్తి, ద్రవ్యవేగం మరియు బలంపై ఆధారపడి ఉంటుందని మనం చెప్పవచ్చు. ఈ మూడు విషయాలను చలన గతిశాస్త్రం (న్యూటన్ నియమాలు, ప్రచోదనం మరియు ద్రవ్యవేగం) అనే శాస్త్రంలో అధ్యయనం చేస్తారు. తేడా ఏమిటంటే, గతిజ సిద్ధాంతంలో మనం పరమాణువులు లేదా అణువుల స్థాయిలో గతిశాస్త్రాన్ని వర్తింపజేస్తాము. గతిజ సిద్ధాంతాన్ని బాయిల్ (1627-1691), డేనియల్ బెర్నౌలీ (1700-1782), జూల్ (1818-1889), క్రోనిగ్ (1822-1879), రుడాల్ఫ్ క్లాసియస్ (1822-1888) మరియు క్లర్క్ మాక్స్‌వెల్ (1831-1879) అభివృద్ధి చేశారు.

ఈ గతిజ సిద్ధాంతం యొక్క ఉనికి బ్రౌన్ యొక్క ఆవిష్కరణను వివరించగలదు. గతిజ సిద్ధాంతం ప్రకారం, వేగంగా కదిలే నీటి అణువుల వల్ల పుప్పొడి కదులుతుంది. నీటి అణువుల సంఖ్య అపారంగా ఉంటుంది, కాబట్టి పుప్పొడి వివిధ దిశల నుండి నెట్టబడుతుంది.

స్థిర తులన నియమం మరియు బ్రౌన్ చలనం యొక్క ఆవిష్కరణ ఆధారంగా, పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని శాస్త్రవేత్తలు ఎక్కువగా విశ్వసిస్తున్నారు. పరమాణువులు ఏ పదార్థంలోనైనా అతి చిన్న భాగాలు. అందువల్ల, పరమాణువుకు ఒక పరిమాణం ఉంటుంది. పరమాణువు పరిమాణం ఎంత?

1905లో, ఐన్‌స్టీన్ పరమాణువుల పరిమాణాన్ని సైద్ధాంతికంగా పరిశోధించారు. పరమాణు సిద్ధాంతం, గతిజ సిద్ధాంతం మరియు ప్రయోగాల ద్వారా పొందిన డేటా ఆధారంగా, పరమాణు వ్యాసం సుమారు 10⁻¹⁰ మీటర్లు అని ఆయన కనుగొన్నారు ^. కాబట్టి, గణన ద్వారా పరమాణువు యొక్క వ్యాసం కనుగొనబడింది. పరమాణువుల పరిమాణం కనుగొనబడటంతో, పరమాణు సిద్ధాంతంతో పాటు గతిజ సిద్ధాంతం కూడా గుర్తింపు పొందింది.