کائنےٹک تھیوری
کائنےٹک تھیوری کا استعمال کرتے ہوئے بخارات کے عمل کی وضاحت کی جا سکتی ہے۔ گیس کے مالیکیولز کی طرح پانی کے مالیکیول بھی حرکت کرتے ہیں۔ فرق یہ ہے کہ پانی کے مالیکیول الگ نہیں ہو سکتے کیونکہ ان کے درمیان پرکشش قوتیں اب بھی انہیں ایک ساتھ رکھنے کے قابل ہیں۔ اس کے برعکس، گیس کے مالیکیولز کے درمیان پرکشش قوتیں بہت کمزور ہیں، اس لیے گیس کے مالیکیول آپس میں چپک نہیں سکتے۔ حرکت کرتے وقت پانی کے مالیکیول کی رفتار ہوتی ہے۔ کچھ پانی کے مالیکیولز کی رفتار تیز ہوتی ہے، جبکہ دیگر کی رفتار کم ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیول کی رفتار کی تقسیم میکسویل کی تقسیم سے مشابہت رکھتی ہے۔
تبخیر اس وقت ہوتا ہے جب پانی کے مالیکیولز کی رفتار اتنی زیادہ ہو کہ پانی کے مالیکیولز کے درمیان پرکشش قوت انہیں ایک ساتھ رکھنے سے قاصر ہو۔ خلا میں جانے والے راکٹ کی طرح، راکٹ کی رفتار اتنی زیادہ ہوتی ہے کہ زمین کی کشش ثقل اسے زمین پر رہنے سے روک نہیں پاتی۔ واضح رہے کہ مالیکیولز کے درمیان پرکشش قوتوں سے صرف مالیکیولز ہی بچ سکتے ہیں جن کی رفتار بڑی ہوتی ہے۔ چھوٹی رفتار والے مالیکیول اب بھی پانی بناتے ہیں۔
پانی کے مالیکیولز میں کمیت اور رفتار یا رفتار ہوتی ہے تاکہ پانی کے مالیکیولز میں حرکی توانائی ہو (EK = 1/2 mv 2 )۔ پانی کے مالیکیول جن کی رفتار تیز ہوتی ہے ان میں کم رفتار والے پانی کے مالیکیولز سے زیادہ حرکی توانائی ہوتی ہے۔ اس طرح، یہ کہا جا سکتا ہے کہ پانی کے مالیکیولز جو مالیکیولز کے درمیان پرکشش قوتوں سے بچ سکتے ہیں (پانی کے مالیکیول جو بھاپ میں بدل جاتے ہیں) کافی بڑی حرکی توانائی رکھتے ہیں۔ عام طور پر پانی کے انووں کی حرکی توانائی پانی کے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ بڑھ جاتی ہے۔ اگر پانی کا درجہ حرارت کافی زیادہ ہو تو پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے۔ اس طرح زیادہ پانی بھاپ میں بدل جائے گا۔ یہ تحقیقی نتائج کے مطابق ہے جو ظاہر کرتے ہیں کہ بخارات کی شرح عام طور پر زیادہ درجہ حرارت پر زیادہ ہوتی ہے۔
جب ہم گیلے کپڑوں کو دھوپ میں خشک کرتے ہیں تو گیلے کپڑے دھوپ سے خارج ہونے والی گرمی کو جذب کر لیتے ہیں۔ سورج سے ملنے والی اضافی توانائی کپڑوں میں موجود پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی کو بڑھانے کا سبب بنتی ہے۔ چونکہ حرکی توانائی میں اضافہ ہوتا ہے، پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں (پانی کے مالیکیولز کی رفتار بڑھ جاتی ہے)۔ ایک بار جب ان کی رفتار یا حرکی توانائی ایک خاص قدر تک پہنچ جاتی ہے، تو پانی کے مالیکیول پانی کے مالیکیولز کے درمیان پرکشش قوتوں سے بچ سکتے ہیں، پھر بھاپ میں تبدیل ہو جاتے ہیں۔ یہ نوٹ کرنا ضروری ہے کہ گیلے کپڑوں کا خشک ہونا نہ صرف سورج کی اضافی گرمی سے متاثر ہوتا ہے۔ گیلے کپڑے کپڑوں کے ارد گرد گرم ہوا سے اضافی گرمی کی وجہ سے بھی خشک ہو سکتے ہیں (ہوا سے گیلے کپڑوں میں گرمی کی ترسیل)۔
گرم دن میں، زمین یا فرش زیادہ تیزی سے گرم ہو جاتا ہے۔ زمین تیزی سے گرم ہوتی ہے کیونکہ اس کی مخصوص حرارت کافی بڑی ہوتی ہے۔ زمین اپنے اوپر کی ہوا کو گرم کرتی ہے (اس صورت میں، حرارت کی منتقلی ترسیل سے ہوتی ہے)۔ گرم ہوا پھیلتی ہے (اس کی کثافت کم ہوتی ہے) اور اوپر کی طرف بڑھ جاتی ہے۔ جب یہ گیلے کپڑوں کے اوپر سے گزرتا ہے تو ہوا کے مالیکیول کپڑوں میں موجود پانی کے مالیکیولز سے ٹکرا جاتے ہیں۔ پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں۔ چونکہ وہ تیزی سے حرکت کرتے ہیں، اس لیے پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے۔ تیزی سے چلنے والے پانی کے مالیکیول پانی کے دوسرے مالیکیولز سے ٹکراتے ہیں۔ چونکہ وہ مسلسل ہوا کے مالیکیولز سے ٹکراتے ہیں، اس لیے پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں (ان کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے)۔
ایک بار جب ان کی رفتار یا حرکی توانائی ایک خاص قدر تک پہنچ جاتی ہے، تیزی سے چلنے والے پانی کے مالیکیول مالیکیولز کے درمیان کشش سے بچ کر بھاپ میں تبدیل ہو سکتے ہیں… پانی کے مالیکیولز یا ہوا کے مالیکیولز کی حرکی توانائی کا درجہ حرارت سے گہرا تعلق ہے۔ اگر پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑی ہے، تو اسی وقت پانی کا درجہ حرارت زیادہ ہے۔ یا اس کے برعکس، جب پانی کا درجہ حرارت زیادہ ہوتا ہے، تو پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑی ہونی چاہیے۔ حرکی توانائی کا تعلق بھی رفتار سے ہے۔ مالیکیولز کی حرکی توانائی جتنی زیادہ ہوگی، مالیکیولز کی رفتار اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ یا اس کے برعکس، انووں کی رفتار جتنی زیادہ ہوگی، مالیکیولز کی حرکی توانائی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔
گرم پانی کے بارے میں کیا خیال ہے؟ گرم پانی کا درجہ حرارت زیادہ ہوتا ہے۔ چونکہ پانی کا درجہ حرارت زیادہ ہے، اس لیے پانی میں پانی کے مالیکیولز میں اوسط حرکی توانائی زیادہ ہوتی ہے۔ چونکہ پانی کے مالیکیولز کی اوسط حرکی توانائی بڑی ہوتی ہے، بہت سے پانی کے مالیکیولز کی رفتار تیز ہوتی ہے (بہت سے پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں)۔ پانی کے مالیکیول جن کی رفتار تیز ہوتی ہے وہ مالیکیولز کے درمیان پرکشش قوتوں سے بچ کر بھاپ میں بدل سکتے ہیں۔ صرف تیز رفتاری والے پانی کے مالیکیولز (بڑی حرکی توانائی والے پانی کے مالیکیول) بھاپ میں بچ جاتے ہیں، جبکہ کم رفتار والے پانی کے مالیکیولز (چھوٹی حرکی توانائی والے پانی کے مالیکیول) بھاپ میں نہیں بدلتے۔ اس طرح، جب تیز رفتاری کے ساتھ پانی کے مالیکیول بھاپ میں بدل جاتے ہیں، تو پانی کے سالموں کی اوسط حرکی توانائی جو ایک ساتھ رہتی ہے چھوٹی ہو جاتی ہے۔ اوسط حرکی توانائی جتنی کم ہوگی، پانی کا درجہ حرارت اتنا ہی کم ہوگا (پانی ٹھنڈا ہو جائے گا)۔ اس مختصر تفصیل کی بنیاد پر یہ کہا جا سکتا ہے کہ بخارات ٹھنڈک کا عمل ہے۔
بخارات کی وجہ سے ٹھنڈک کا عمل روزمرہ کی زندگی میں ایک عام واقعہ ہے۔ جب ہوا کافی گرم ہوتی ہے تو جسم بہت زیادہ گرمی جذب کرتا ہے۔ مسلسل جسمانی درجہ حرارت کو برقرار رکھنے کے لیے، جسم عام طور پر پسینے کے ذریعے گرمی جاری کرتا ہے۔ چونکہ پسینہ سورج اور ارد گرد کی ہوا سے اضافی حرارت حاصل کرتا ہے، پسینے کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے۔ چونکہ پسینے کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے، پسینے کے مالیکیولز کی رفتار بڑھ جاتی ہے۔ پسینے کے مالیکیول بخارات میں بدل جاتے ہیں۔ جب پسینہ بخارات بن جاتا ہے تو جسم کو ٹھنڈک محسوس ہوتی ہے۔ یہاں ایک اور مثال ہے... عام طور پر نہانے کے بعد ہمارا جسم ٹھنڈک محسوس کرتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جو پانی جلد کی سطح سے چپک جاتا ہے وہ بخارات سے گزرتا ہے۔
اوپر بیان کردہ بخارات کا عمل ہر روز ہوتا ہے۔ سمندری پانی، جھیل کا پانی، اور دریا کا پانی بھی بخارات بن سکتا ہے…
بخارات کا دباؤ
یہاں بھاپ سے مراد پانی کے بخارات ہیں۔ تصویر کا مشاہدہ کریں۔ پانی سے بھرا ہوا بند کنٹینر (فرض کریں کہ کنٹینر میں ہوا نکال دی گئی ہے)۔ حرکی نظریہ کے مطابق پانی کے مالیکیول ہمیشہ حرکت میں رہتے ہیں۔ حرکت کرتے وقت، پانی کے مالیکیولز میں رفتار اور حرکی توانائی ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیول جن کی رفتار اور حرکی توانائی کافی ہوتی ہے وہ پانی کے مالیکیولز کے درمیان کشش قوتوں سے بچ کر بھاپ میں تبدیل ہو سکتے ہیں... یہی عمل اس کے ساتھ والے برتن میں پانی کے مالیکیولز کے ساتھ ہوتا ہے۔ جیسے جیسے وقت گزرتا ہے، پانی کے زیادہ سے زیادہ مالیکیول بھاپ میں بدل جاتے ہیں۔ چونکہ کنٹینر بند ہے، پانی کے مالیکیول جو کہ بھاپ میں تبدیل ہو گئے ہیں وہ فضا میں نہیں جا سکتے (مالیکیول کنٹینر میں پھنس گئے ہیں)۔ بھاپ میں بدلنے والے پانی کے مالیکیولز کی تعداد اتنی زیادہ ہے کہ مالیکیولز اور کنٹینر کی دیواروں کے درمیان تصادم کا امکان ہے۔
کنٹینر کی دیواروں سے ٹکرانے والے کچھ مالیکیول پانی کی سطح پر واپس جھلکتے ہیں اور مل کر پانی بناتے ہیں۔ یہ عمل مسلسل دہرایا جاتا ہے۔ جیسے جیسے وقت گزرتا جائے گا، پانی کے زیادہ سے زیادہ مالیکیول بخارات میں بدل جائیں گے (مائع سے بخارات میں تبدیلی)۔ ایک ہی وقت میں، کنٹینر کی دیواروں سے ٹکرانے والے کچھ مالیکیول واپس پانی میں بدل جائیں گے (بخار سے مائع میں تبدیلی)۔ اگر مائع سے بخارات میں بدلنے والے مالیکیولز کی تعداد بخارات سے مائع میں بدلنے والے مالیکیولز کی تعداد کے برابر ہے، تو توازن پیدا ہوگا۔ جب توازن پیدا ہوتا ہے، بخارات پر مشتمل کنٹینر کے اوپری حصے کو سیر شدہ کہا جاتا ہے… سیر شدہ علاقے میں بخارات کا دباؤ سیر شدہ بخارات کے دباؤ کے نام سے جانا جاتا ہے۔
مائع سے بخارات میں تبدیلی کو بخارات کہتے ہیں۔ بخارات سے مائع میں تبدیلی کو کنڈینسیشن کہتے ہیں۔ یاد رکھیں کہ سیر شدہ بخارات کا دباؤ صرف درجہ حرارت پر منحصر ہے نہ کہ حجم پر۔ جیسے جیسے پانی کا درجہ حرارت بڑھتا ہے، پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے۔
پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی اتنی بڑھ جاتی ہے کہ پانی کے مالیکیولز کی رفتار ضرور بڑھنی چاہیے۔ اس طرح، تیز رفتاری کے ساتھ زیادہ سے زیادہ مالیکیول بخارات میں بدل جائیں گے (ریاست مائع سے بخارات میں تبدیل کریں)۔ چونکہ کنٹینر کا حجم مقرر ہے، بخارات کا دباؤ صرف مالیکیولز کی تعداد (N) اور رفتار (v) پر منحصر ہے۔
جتنے زیادہ مالیکیولز (جتنے بڑے N) بخارات میں تبدیل ہوتے ہیں اور ان مالیکیولز کی رفتار جتنی زیادہ ہوگی (بڑے v)، بخارات کا دباؤ اتنا ہی بڑھتا ہے۔ اس طرح، توازن زیادہ بخارات کے دباؤ پر واقع ہوگا۔ لہذا، سیر شدہ بخارات کا دباؤ بھی بڑھ جائے گا۔ سنترپت بخارات کا دباؤ صرف اس وقت موجود ہوتا ہے جب توازن تک پہنچ جاتا ہے۔ درج ذیل درجہ حرارت کے ساتھ پانی کے سیر شدہ بخارات کے دباؤ میں تبدیلی کو ظاہر کرتا ہے۔
بخارات کا دباؤ حجم پر منحصر ہوتا ہے، لیکن سیر شدہ بخارات کا دباؤ ایسا نہیں کرتا۔ اگر کنٹینر کا حجم بڑھتا ہے یا کم ہوتا ہے، تو توازن آخرکار پہنچ جائے گا۔ اوپر دی گئی مثال صرف آپ کی رہنمائی کے لیے ہے کہ وہ سیر شدہ بخارات کے دباؤ کو سمجھنے کے لیے جو فضا میں پائے جاتے ہیں۔ فرق یہ ہے کہ پچھلی مثال میں، ہم نے فرض کیا کہ کنٹینر کے اس حصے میں کوئی ہوا نہیں تھی جس میں پانی نہ ہو۔ اس لیے کنٹینر کا وہ حصہ جس میں پانی نہیں تھا صرف پانی کے بخارات کا قبضہ تھا۔ اس کے برعکس زمین کی سطح ہمیشہ ہوا سے بھری رہتی ہے۔ بخارات کے مالیکیولز اور گیس کے دیگر مالیکیولز کے درمیان ٹکراؤ صرف اس وقت کو طول دیتا ہے جو توازن کو توازن تک پہنچنے میں لیتا ہے۔ تاہم، توازن بالآخر اس وقت حاصل ہو جائے گا جب پانی کے انووں کی تعداد جو بخارات میں بدلتے ہیں، پانی میں بدلنے والے بخارات کے مالیکیولز کی تعداد کے برابر ہو جاتے ہیں۔
