द्रव यांत्रिकी में केशिका वृद्धि सूत्र का अन्वेषण
द्रव-गुणिकी-में-केशिका-वृद्धि-सूत्र-को-समझना
द्रव-गुणिकी-एक-आकर्षक-क्षेत्र-है-जो-स्थिर-या-गतिशील-द्रवों-के-व्यवहार-से-संबंधित-है।-इस-क्षेत्र-में-से-एक-रोमांचक-परिघटना-केशिका-क्रिया-है,-जो-दैनिक-जीवन-में-अक्सर-देखा-जाने-वाला-एक-महत्वपूर्ण-सिद्धांत-है।-क्या-आपने-कभी-सोचा-है-कि-पतली-नली-में-पानी-क्यों-चढ़ता-है-या-पौधे-अपनी-जड़ों-से-पत्तियों-तक-पानी-कैसे-खींचते-हैं?-केशिका-वृद्धि-सूत्र-इन-रहस्यों-को-समझाने-में-मदद-करता-है।-आइए-केशिका-वृद्धि-की-सम्मोहक-दुनिया-में-प्रवेश-करते-हैं।
केशिका-वृद्धि-क्या-है?
केशिका-वृद्धि-उन-तरल-पदार्थों-की-क्षमता-को-संदर्भित-करती-है-जो-संकीर्ण-स्थानों-में-बाहरी-बलों-की-सहायता-(जैसे-कि-गुरुत्वाकर्षण)-के-बिना-प्रवाहित-हो-सकते-हैं।-यह-परिघटना-विशेष-रूप-से-ध्यान-देने-योग्य-होती-है-जब-स्थान-का-व्यास-(जैसे-पतली-नली-या-पौधे-का-जाइलम)-बहुत-छोटा-होता-है।-जिस-ऊंचाई-तक-तरल-चढ़ता-है-(या-गिरता-है)-वह-विभिन्न-कारकों-द्वारा-नियंत्रित-होती-है-और-इसे-केशिका-वृद्धि-सूत्र-का-उपयोग-करके-गणना-की-जाती-है।
केशिका-वृद्धि-सूत्र
केशिका-वृद्धि-सूत्र-इस-प्रकार-दिया-गया-है:
h-=-(2-*-γ-*-cos(θ))-/-(ρ-*-g-*-r)यहाँ,-h-का-मतलब-तरल-कॉलम-की-ऊंचाई-है,-γ-तरल-की-पृष्ठ-तनाव-है,-θ-तरल-और-सतह-के-बीच-संपर्क-कोण-है,-ρ-तरल-की-घनत्व-है,-g-गुरुत्वाकर्षण-त्वरित-है,-और-r-नली-की-त्रिज्या-है।
इनपुट-को-समझना:
- h:-तरल-कॉलम-की-ऊंचाई,-आमतौर-पर-मीटर-(m)-में-मापी-जाती-है।
- γ:-तरल-की-पृष्ठ-तनाव,-न्यूटन-प्रति-मीटर-(N/m)-में-मापी-जाती-है।
- θ:-संपर्क-कोण,-डिग्री-(°)-में-मापा-जाता-है।
- ρ:-तरल-की-घनत्व,-किलोग्राम-प्रति-घन-मीटर-(kg/m3)-में-मापी-जाती-है।
- g:-गुरुत्वाकर्षण-त्वरित,-मीटर-प्रति-सेकण्ड-वर्ग-(m/s2)-में-मापा-जाता-है।
- r:-नली-की-त्रिज्या,-मीटर-(m)-में-मापी-जाती-है।
इनपुट-और-आउटपुट-का-माप
सूत्र-तरल-की-भौतिक-गुण-और-कंटेनर-के-आयामों-को-जोड़ता-है-ताकि-तरल-कॉलम-की-ऊंचाई-निर्धारित-की-जा-सके।-सटीक-गणना-के-लिए-सभी-इकाइयों-को-संगत-होना-चाहिए।-नीचे-इनपुट-और-उनकी-इकाइयों-का-सारांश-दिया-गया-है:
| परामीटर | प्रतीक | मापा-जाता-है |
|---|---|---|
| तरल-कॉलम-की-ऊँचाई | h | मीटर-(m) |
| पृष्ठ-तनाव | γ | न्यूटन-प्रति-मीटर-(N/m) |
| संपर्क-कोण | θ | डिग्री-(°) |
| घनत्व | ρ | किलोग्राम-प्रति-घन-मीटर-(kg/m3) |
| गुरुत्वाकर्षण-त्वरित | g | मीटर-प्रति-सेकंड-वर्ग-(m/s2) |
| नली-की-त्रिज्या | r | मीटर-(m) |
एक-आकर्षक-उदाहरण
केशिका-वृद्धि-को-समझने-के-लिए,-आइए-एक-वास्तविक-जीवन-का-उदाहरण-लेते-हैं।-मान-लीजिए-कि-आपके-पास-0.001-मीटर-(1-मिमी)-त्रिज्या-वाली-एक-कांच-की-नली-है,-और-आप-इसका-उपयोग-पानी-का-अवलोकन-करने-के-लिए-कर-रहे-हैं।-यहां-ज्ञात-मान-हैं:
- γ-(पृष्ठ-तनाव):-0.0728-N/m
- θ-(कांच-के-साथ-पानी-का-संपर्क-कोण):-0-डिग्री
- ρ-(पानी-की-घनत्व):-1000-kg/m3
- g-(गुरुत्वाकर्षण-त्वरित):-9.81-m/s2
आप-इन्हें-सूत्र-में-डाल-सकते-हैं:
h-=-(2-*-0.0728-*-cos(0))-/-(1000-*-9.81-*-0.001)क्योंकि-cos(0)-=-1-है,-समीकरण-इस-प्रकार-सरल-हो-जाता-है:
h-=-(2-*-0.0728)-/-(1000-*-9.81-*-0.001)गणना-के-बाद,-आपको-परिणाम-मिलता-है:
h-≈-0.015-मीटर
इसका-मतलब-है-कि-पानी-केशिका-क्रिया-के-कारण-लगभग-15-मिलीमीटर-कांच-की-नली-में-चढ़-जाएगा।
अक्सर-पूछे-जाने-वाले-प्रश्न
नीचे-केशिका-वृद्धि-के-सामान्य-सवाल-दिए-गए-हैं:
1.-यदि-संपर्क-कोण-(θ)-90°-से-अधिक-हो-तो-क्या-होता-है?
जब-संपर्क-कोण-90-डिग्री-से-अधिक-हो-जाता-है,-तो-तरल-एक-केशिका-अवसाद-प्रदर्शित-करेगा,-जैसे-कि-कांच-में-पारा।
2.-क्या-तापमान-केशिका-वृद्धि-को-प्रभावित-करता-है?
हां,-तापमान-तरल-की-पृष्ठ-तनाव-और-घनत्व-को-प्रभावित-करता-है,-जो-केशिका-वृद्धि-को-प्रभावित-कर-सकता-है।
3.-पृष्ठ-तनाव-केशिका-वृद्धि-को-कैसे-प्रभावित-करता-है?
उच्च-पृष्ठ-तनाव-अधिक-केशिका-वृद्धि-की-ओर-जाता-है,-जैसा-कि-पानी-में-देखा-जाता-है,-जिसकी-तुलना-में-शराब-का-पृष्ठ-तनाव-कम-होता-है।
4.-क्या-केशिका-क्रिया-चौड़ी-नलियों-में-हो-सकती-है?
केशिका-क्रिया-विशेष-रूप-से-संकीर्ण-नलियों-में-स्पष्ट-होती-है।-जैसे-ही-नली-की-त्रिज्या-बढ़ती-है,-इसका-प्रभाव-कम-हो-जाता-है।
निष्कर्ष
केशिका-वृद्धि-सूत्र-को-समझने-से-हम-कई-प्राकृतिक-और-औद्योगिक-प्रक्रियाओं-को-समझने-में-मदद-मिलती-है।-इनपुट-और-तरल-गुणों-और-कंटेनर-के-आयामों-के-बीच-के-संबंध-की-जांच कर, हम छोटे स्थानों में तरल के व्यवहार की भविष्यवाणी कर सकते हैं। चाहे वह पौधों में केशिका क्रिया हो या पतली नलियों में तरल का निवारण, यह परिघटना द्रव गुणिकी की जटिल सुंदरता का प्रमाण है।
Tags: द्रव यांत्रिकी, भौतिक विज्ञान, कैपिलरी एक्शन