کیپلیٹریٹی

ہم آہنگی اور چپکنے کی قوت

ہم آہنگی قوت اسی طرح کے مادے میں مالیکیولز کے درمیان ایک کشش قوت ہے، جب کہ غیر مساوی مادے کے مالیکیولز کے درمیان کشش قوت کو Adhesion Force کہا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، ہم ایک گلاس میں پانی ڈالتے ہیں. ہم آہنگی اس وقت ہوتی ہے جب پانی کے مالیکیول ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں، جب کہ آسنجن اس وقت ہوتا ہے جب پانی کے مالیکیول اور شیشے کے مالیکیول ایک دوسرے کو اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں۔

رابطہ زاویہ

کیپلیرٹی کے تصور کو سیکھنے سے پہلے، ہم سب سے پہلے یہ سمجھتے ہیں کہ کیپلیرٹی پر چپکنے والی قوت اور ہم آہنگی قوت کا اثر کیسے پڑتا ہے۔ مثال کے طور پر، ہم ایک گلاس میں مائع کا جائزہ لیتے ہیں۔ جب مائع مالیکیول کی ہم آہنگی قوت آسنجن قوت (مائع مالیکیول اور شیشے کے مالیکیول کے درمیان کھینچنے والی قوت) سے زیادہ مضبوط ہوتی ہے تو مائع کی سطح اوپر کی طرف منحنی خطوط تشکیل دے گی۔ اس معاملے کی ایک مثال یہ ہے کہ جب پانی گلاس میں ہو۔ عام طور پر کہا جاتا ہے کہ پانی شیشے کی سطح کو بھگو دیتا ہے۔ اس کے برعکس، اگر چپکنے والی قوت مضبوط ہے، تو مائع کی سطح نیچے کی طرف مڑے گی۔ مثال کے طور پر، جب پارا شیشے میں ہوتا ہے۔

وکر سے بننے والا زاویہ رابطہ زاویہ کہلاتا ہے۔ جب سیال ہم آہنگی کی قوت آسنجن قوت سے زیادہ ہوتی ہے، تو پیدا ہونے والا رابطہ زاویہ عام طور پر 90 سے چھوٹا ہوتا ہے۔^o (اعداد و شمار) اس کے برعکس، اگر چپکنے والی قوت سیال ہم آہنگی قوت سے زیادہ ہے، تو پیدا ہونے والا رابطہ زاویہ 90 سے زیادہ ہے۔^o (شکل ب)۔ چپکنے والی قوتیں اور ہم آہنگی قوتوں کا حساب لگانا نظریاتی طور پر مشکل ہے، لیکن رابطے کے زاویوں کی پیمائش کی جا سکتی ہے۔ اس کا کیپلیرٹی سے کیا تعلق ہے؟

کیپلیرٹی کا تصور

اگر سیال کی ہم آہنگی کی قوت آسنجن قوت سے زیادہ ہے تو، مائع کی سطح اوپر کی طرف گھم جائے گی۔ جب ہم ایک پتلی ٹیوب یا پائپ ڈالتے ہیں (ایک پائپ جس کا قطر کنٹینر سے چھوٹا ہوتا ہے)، تو کنٹینر میں مائع پائپ کے کالم سے نکلتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ٹیوب کی دیوار کے ساتھ سطح کے کل تناؤ کی قوت اوپر کی طرف کام کرتی ہے۔ زیادہ سے زیادہ اونچائی جو ایک مائع حاصل کر سکتا ہے جب سطح کی کشیدگی کی قوت پائپ میں مائع کے وزن کے برابر ہو. لہذا، مائع صرف ایک اونچائی تک بڑھ سکتا ہے جہاں سطح کی کشیدگی کی طاقت پائپ میں مائع کے وزن کے ساتھ متوازن ہے.

اس کے برعکس، اگر چپکنے والی قوت سیال ہم آہنگی قوت سے زیادہ ہے، تو مائع کی سطح نیچے کی طرف مڑے گی۔ جب ہم ایک پتلی ٹیوب یا پائپ ڈالتے ہیں (ایک پائپ جس کا قطر کنٹینر سے چھوٹا ہوتا ہے)، تو یہ مائع کا ایک نچلا حصہ بنائے گا (نیچے تصویر دیکھیں)۔

اس اثر کو کیپلیری کے نام سے جانا جاتا ہے، اور پتلی پائپ کو کیپلیری ٹیوب کہا جاتا ہے۔ خیال رہے کہ ہماری سب سے چھوٹی خون کی نالیوں کو کیپلیری پائپ بھی کہا جا سکتا ہے کیونکہ خون کی چھوٹی نالیوں میں خون کی گردش بھی کیپلیری کے اثرات کی وجہ سے ہوتی ہے۔ اسی طرح، محور کے ذریعے موم یا مٹی کے تیل کے پگھلنے کا رجحان۔ مزید برآں، یہ خیال کیا جاتا ہے کہ زائلم کی نالیوں کے ذریعے پانی اور غذائیت سے بھرپور مادوں کو جڑوں سے پتوں تک پہنچانے میں کیپلیرٹی بھی اہم کردار ادا کرتی ہے۔ اگر کیپلیرٹی نہ ہو تو بارش کے فوراً بعد مٹی کی سطح خشک ہوجائے گی۔ کیپلیرٹی کا ایک اور اہم اثر مٹی کے ذرات کے درمیان خلا میں پانی کو برقرار رکھنا ہے۔

کیپیلرٹی مساوات

ہم کیپلیری پائپ کالم کے ذریعے بڑھتے ہوئے پانی کی اونچائی کا تعین کیسے کر سکتے ہیں؟ کیپلیری پائپ کالم میں مائع کا اضافہ، جس کا رداس r ہے اونچائی h تک۔ اونچائی h پر مائع کو پکڑنے میں کام کرنے والی قوت عمودی سمت میں سطح کے تناؤ کی قوت کا جزو ہے: F cos θ۔

کیپلیری ٹیوب کا اوپری حصہ کھلا ہوا ہے تاکہ مائع کی سطح پر ماحول کا دباؤ ہو۔ مائع اور پائپ کے درمیان رابطے کی سطح کی لمبائی 2πr (طواف) ہے۔ اس طرح، رابطے کی سطح کے ساتھ کام کرنے والے عمودی اجزاء کی سطحی کشیدگی کی قوت کی شدت یہ ہیں:

F = سطحی تناؤ کی قوت، γ = سطحی تناؤ، r = کیپلیری ٹیوب کا رداس، θ = رابطہ زاویہ

اگر مڑے ہوئے اوپر کی سطح کو نظر انداز کر دیا جائے تو پائپ میں مائع کا حجم یہ ہے:

سیال کا حجم = پائپ کی سطح کا رقبہ مائع کی x-اونچائی

وی = اے ایچ

V = (π r ² ) h

اگر سرفیس ٹینشن فورس کا عمودی جزو کیپلیری ٹیوب میں مائع کالم کے وزن کے ساتھ متوازن ہے، تو مائع دوبارہ نہیں اٹھ سکتا۔ دوسرے الفاظ میں، مائع اپنی زیادہ سے زیادہ اونچائی تک پہنچ جائے گا، اگر سطحی تناؤ کی قوت کا عمودی جزو مائع کے وزن کے ساتھ متوازن ہے، جتنا زیادہ h۔ سطح کی کشیدگی کی قوت کا عمودی جزو ہے:

F = γ 2 π r cos θ

جبکہ کیپلیری پائپ میں مائع کا وزن ہے:

w = mg

w = ρ V g

w = ρ (π r ² h) g

جب مائع اپنی زیادہ سے زیادہ اونچائی (h) تک پہنچ جاتا ہے، تو سطحی تناؤ کی قوت کے عمودی جزو کو کیپلیری ٹیوب میں مائع کے وزن کے برابر ہونا چاہیے۔ ریاضی کے لحاظ سے لکھا گیا:

یہ وہ مساوات ہے جس کی ہم تلاش کر رہے ہیں۔ اگر آپ مائع کالم کی اونچائی کا تعین کرنا چاہتے ہیں، تو براہ کرم اس مساوات کو استعمال کرنے پر غور کریں۔