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 بکھرے نہیں جا سکتے کیونکہ مالیکیولز کے درمیان کشش اب بھی انہیں ایک ساتھ رکھ سکتی ہے۔ اس کے برعکس، گیس کے مالیکیولز کے درمیان کشش نازک ہوتی ہے، تاکہ گیس کے مالیکیول فیوز نہ ہو سکیں۔ حرکت کرتے وقت پانی کے مالیکیول کی رفتار ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیولز ہیں جن کی رفتار تیز ہے۔ پانی کے مالیکیول بھی ہوتے ہیں جن کی رفتار کم ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیول کی رفتار کی تقسیم میکسویل کی تقسیم سے مشابہت رکھتی ہے۔
تبخیر تب ہوتا ہے جب پانی کے مالیکیولز کی رفتار اتنی زیادہ ہوتی ہے کہ پانی کے مالیکیولز کے درمیان کشش اسے ایک ساتھ رکھنے سے قاصر رہتی ہے۔ خلا میں منتقل ہونے والے راکٹوں کی طرح، راکٹ کی رفتار اتنی زیادہ ہوتی ہے کہ زمین کی کشش ثقل اسے زمین پر رہنے کے لیے نہیں روک سکتی۔ نوٹ کریں کہ صرف بڑی رفتار والے مالیکیول ہی مالیکیولز کے درمیان کشش سے بچ سکتے ہیں۔ چھوٹی رفتار والے مالیکیول پانی کی طرح ایک ساتھ رہتے ہیں۔
پانی کے مالیکیولز میں کمیت اور رفتار ہوتی ہے تاکہ پانی کے مالیکیولز میں حرکی توانائی ہوتی ہے (EK = 1/2 m v2)۔ تیز رفتار پانی کے مالیکیولز میں کم رفتار پانی کے مالیکیولز سے زیادہ حرکی توانائی ہوتی ہے۔ اس طرح، یہ بتا سکتا ہے کہ پانی کے مالیکیول جو مالیکیولز (پانی کے مالیکیول جو بخارات میں بدل جاتے ہیں) کے درمیان کشش سے بچ سکتے ہیں ان میں کافی حرکی توانائی ہوتی ہے۔ 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. تحقیق کے نتائج کے مطابق یہ ظاہر کرتا ہے کہ بخارات کی شرح عام طور پر اعلی 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 کرتے ہیں۔ سورج سے توانائی کے اضافے سے لباس میں پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی میں اضافہ ہوتا ہے۔ چونکہ حرکی توانائی میں اضافہ ہوتا ہے، پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں (پانی کے مالیکیولز کی رفتار بڑھ جاتی ہے)۔ رفتار یا حرکی توانائی کے ایک خاص قدر تک پہنچنے کے بعد، پانی کے مالیکیول پانی کے مالیکیولز کے درمیان کشش سے بچ سکتے ہیں، پھر بھاپ کی طرف مڑ سکتے ہیں۔ براہ کرم نوٹ کریں کہ گیلے کپڑوں کا خشک ہونا نہ صرف سورج کی گرمی کے اضافے سے متاثر ہوتا ہے۔ کپڑوں کے ارد گرد گرم ہوا سے اضافی گرمی کی وجہ سے گیلے کپڑے بھی خشک ہو سکتے ہیں (گرمی ہوا سے گیلے کپڑوں میں منتقل ہوتی ہے)۔
گرم دن کے دوران، زمین زیادہ گرم ہو جاتی ہے۔ زمین اپنے اوپر کی ہوا کو گرم کرتی ہے (اس صورت میں، ترسیل کے ذریعے حرارت کی منتقلی)۔ گرم ہوا پھیلتی ہے (کثافت کم ہوتی ہے) اور اوپر جاتی ہے۔ گیلے کپڑوں سے گزرتے وقت، پانی کے مالیکیول کپڑوں کے اندر پانی کے انووں کو پاونڈ کرتے ہیں۔ پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں، پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے۔ پانی کے مالیکیول جو تیزی سے حرکت کرتے ہیں وہ پانی کے دوسرے مالیکیولوں سے ٹکراتے ہیں۔ چونکہ یہ ہوا کے مالیکیولز کے ذریعے مسلسل گولہ باری کرتا ہے، اس لیے پانی کے مالیکیول تیزی سے حرکت کرتے ہیں (متحرک توانائی بڑھ جاتی ہے)۔ ایک بار جب رفتار یا حرکی توانائی ایک خاص قدر تک پہنچ جاتی ہے، تو پانی کے تیزی سے چلنے والے مالیکیول مالیکیولز کے درمیان کشش سے بچ سکتے ہیں اور بھاپ میں بدل سکتے ہیں۔ پانی کے مالیکیولز یا پانی 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۔ مالیکیول کی حرکی توانائی جتنی زیادہ ہوگی، مالیکیول کی رفتار اتنی ہی زیادہ ہوگی۔ یا اس کے برعکس، مالیکیول کی رفتار جتنی زیادہ ہوگی، مالیکیول کی حرکی توانائی اتنی ہی زیادہ ہوگی۔
گرم پانی کے بارے میں کیا خیال ہے؟ گرم پانی کا درجہ حرارت زیادہ ہوتا ہے۔ پانی کے اعلی درجہ حرارت کی وجہ سے، پانی میں مالیکیولز میں کافی اوسط حرکی توانائی ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیولز کی کافی اوسط حرکی توانائی کی وجہ سے، بہت سے پانی کے مالیکیولز کی رفتار تیز ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیولز کی رفتار تیز ہوتی ہے اور وہ مالیکیولز کے درمیان کشش کی قوت سے بچ کر بھاپ میں بدل سکتے ہیں۔ کم رفتار والے پانی کے مالیکیول (تھوڑی سی حرکی توانائی والے پانی کے مالیکیول) بھاپ میں نہیں بدلتے۔ اس طرح، جب پانی کے مالیکیول جن کی تیز رفتار بھاپ میں بدل جاتی ہے، تو پانی کے مالیکیولز کی اوسط حرکی توانائی چھوٹی ہو جاتی ہے۔ اوسط حرکی توانائی جتنی چھوٹی ہوگی، پانی کا درجہ حرارت اتنا ہی کم ہوگا۔ اس مختصر تفصیل کی بنیاد پر، یہ بتا سکتے ہیں کہ بخارات ٹھنڈک کا عمل ہے۔
بخارات کی وجہ سے ٹھنڈک کا عمل ہمیشہ روزمرہ کی زندگی میں تجربہ ہوتا ہے۔ جب ہوا کافی گرم ہوتی ہے تو جسم کی طرف سے بہت زیادہ گرمی جذب ہو جاتی ہے۔ جسم کے درجہ حرارت کو مستقل رکھنے کے لیے، جسم عام طور پر پسینے کے ذریعے گرمی خارج کرتا ہے۔ چونکہ پسینے کو سورج اور ارد گرد کی ہوا سے اضافی گرمی ملتی ہے، پسینے کے پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھ جاتی ہے۔ کیونکہ جیسے جیسے پسینے کے پانی کے مالیکیولز کی حرکی توانائی بڑھتی ہے، پسینے کے پانی کے مالیکیولز کی رفتار بڑھ جاتی ہے۔ پسینے کے مالیکیول بھاپ میں بدل جاتے ہیں۔ جب پسینہ بخارات بن جاتا ہے تو جسم کو ٹھنڈک محسوس ہوتی ہے۔
عام طور پر نہانے کے بعد ہمارا جسم ٹھنڈک محسوس کرتا ہے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ جلد کی سطح سے جڑا ہوا پانی بخارات بننے کے عمل سے گزرتا ہے۔
پہلے بیان کردہ بخارات کا عمل ہمیشہ ہر روز ہوتا ہے۔ سمندری پانی، جھیل کا پانی، دریا کا پانی بھی بخارات بن سکتا ہے۔
وانپر دباؤ
یہاں بھاپ سے مراد پانی کے بخارات ہیں۔ اعداد و شمار کا مشاہدہ کریں. پانی سے بھرا ہوا بند کنٹینر (فرض کریں کہ کنٹینر کے اندر کی ہوا نکال دی گئی ہے)۔ حرکی نظریہ کے مطابق پانی کے مالیکیول ہمیشہ حرکت کرتے ہیں۔ جب حرکت کرتے ہیں تو پانی کے مالیکیول میں حرکت کی رفتار اور توانائی ہوتی ہے۔ پانی کے مالیکیولز جن کی رفتار اور بڑی حرکی توانائی ہوتی ہے تاکہ پانی کے مالیکیولز کے درمیان کشش کی قوت سے بچ سکیں اور بھاپ میں بدل جائیں۔
ایک کنٹینر میں پانی کے مالیکیولز میں بھی یہی عمل 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)۔ پانی کے مالیکیولز کی مقدار جو بخارات میں بدلتے ہیں کافی زیادہ ہے، اس لیے کنٹینر کی دیواروں کے ساتھ مالیکیولز کے درمیان ٹکراؤ کا امکان ہے۔
کچھ مالیکیولز جو کنٹینر کی دیواروں کو پاؤنڈ کرتے ہیں وہ پانی کی سطح کی طرف منعکس ہوں گے اور پانی میں ضم ہو جائیں گے۔ یہ عمل مسلسل دہرایا جاتا ہے۔ جیسے جیسے وقت گزرتا ہے، زیادہ سے زیادہ پانی کے مالیکیول بھاپ میں بدل جاتے ہیں (مائع سے بخارات میں تبدیل ہوتے ہیں)۔ ایک ہی وقت میں، کچھ مالیکیول جو کنٹینر کی دیواروں سے ٹکرا جاتے ہیں وہ دوبارہ پانی میں تبدیل ہو جائیں گے (بھاپ سے مائع میں بدلتے ہوئے)۔ اگر مائع سے بخارات میں بدلنے والے مالیکیولز کی تعداد ان مالیکیولز کی تعداد کے برابر ہے جو بخارات سے مائع میں بدلتے ہیں، تو ایک توازن ہوگا۔ جب توازن ہوتا ہے تو، گیس پر مشتمل کنٹینر کے اوپری حصے کو سیر کہا جاتا ہے۔ سیر شدہ خطے میں بخارات کا دباؤ سیر شدہ بخارات کے دباؤ کے نام سے جانا جاتا ہے۔
مائع سے بخارات میں شکل میں تبدیلی کو بخارات کہتے ہیں۔ تاہم، بھاپ سے مائع کی شکل میں تبدیلی کو کنڈینسیشن کہتے ہیں۔ نوٹ کریں کہ سیر شدہ بخارات کا دباؤ صرف درجہ حرارت پر منحصر ہے اور حجم پر منحصر نہیں ہے۔ اگر پانی کا درجہ حرارت بڑھتا ہے تو 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، زیادہ سے زیادہ تیز رفتار مالیکیول بھاپ میں بدل جائیں گے (مائع سے بھاپ میں بدلتے ہوئے)۔ چونکہ کنٹینر کا حجم مقرر ہے، بخارات کا دباؤ صرف مالیکیولز کی تعداد (N) اور رفتار (v) پر منحصر ہے۔
جتنے زیادہ مالیکیول بھاپ میں بدلتے ہیں اور مالیکیولز کی رفتار جتنی زیادہ ہوتی ہے، بخارات کا دباؤ بھی بڑھتا ہے۔ اس طرح، توازن زیادہ بخارات کے دباؤ پر واقع ہوگا۔ لہذا، سیر شدہ بخارات کا دباؤ بھی زیادہ ہے۔ سنترپت بخارات کا دباؤ صرف اس وقت موجود ہوتا ہے جب توازن ہوتا ہے۔
بخارات کا دباؤ حجم پر منحصر ہے، لیکن سیر شدہ بخارات کا دباؤ حجم پر منحصر نہیں ہے۔ اگر کنٹینر کا حجم بڑھتا ہے یا کم ہوتا ہے، تو توازن پیدا ہو جائے گا۔ اوپر دی گئی مثال صرف یہ چاہتی ہے کہ آپ سیر شدہ بخارات کے دباؤ کو سمجھیں جو فضا میں ہوتا ہے۔ فرق یہ ہے کہ پچھلی مثال میں، ہم فرض کرتے ہیں کہ برتن کے اس حصے میں کوئی پانی نہیں ہے جس میں پانی نہیں ہے۔ لہذا، ٹینک کا وہ حصہ جو پانی نہیں رکھتا ہے صرف پانی کے بخارات کا قبضہ ہے۔ دوسری طرف زمین کی سطح ہمیشہ ہوا سے بھری رہتی ہے۔ بھاپ کے مالیکیولز اور گیس کے دیگر مالیکیولز کے درمیان تصادم صرف توازن کو طول دیتا ہے۔ تاہم، کسی وقت، ایک توازن ہوگا اگر پانی کے مالیکیولوں کی تعداد جو بھاپ میں بدلتے ہیں، پانی میں بدلنے والے بخارات کے مالیکیولز کی تعداد کے برابر ہو۔
