गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों की संरचना। समाधान की संरचना की विशेषताएं

तरल अवस्था में

गैसीय अवस्था

निरंतरता परिकल्पना.

यांत्रिकी अनुभाग, जल यांत्रिकी।

हाइड्रोलिक्स।

वे हाइड्रोलिक्स का अध्ययन करते हैं

आर्किमिडीज़ का नियम.

आर्किमिडीज़ का नियम इस प्रकार तैयार किया गया है: किसी तरल (या गैस) में डूबे हुए शरीर पर शरीर के आयतन में तरल (या गैस) के वजन के बराबर एक उत्प्लावन बल कार्य करता है। फोर्स को बुलाया गया है आर्किमिडीज़ की शक्ति से:

जहां तरल (गैस) का घनत्व है, गुरुत्वाकर्षण का त्वरण है, और जलमग्न पिंड का आयतन है (या सतह के नीचे स्थित पिंड के आयतन का हिस्सा है)। यदि कोई पिंड सतह पर तैरता है (समान रूप से ऊपर या नीचे चलता है), तो उछाल बल (जिसे आर्किमिडीयन बल भी कहा जाता है) तरल (गैस) की मात्रा पर कार्य करने वाले गुरुत्वाकर्षण बल के परिमाण (और दिशा में विपरीत) के बराबर होता है। शरीर द्वारा विस्थापित, और इस आयतन के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र पर लागू होता है।

इस प्रकार, यूलर की विधि के अनुसार, किसी निश्चित समय पर समग्र रूप से प्रवाह को अंतरिक्ष में निश्चित बिंदुओं से संबंधित एक वेक्टर वेग क्षेत्र द्वारा दर्शाया जाता है। सामान्य तौर पर, गति निर्देशांक और समय का एक कार्य होगी।

यू = एफ (एक्स, वाई, जेड, टी) (1)

हाइड्रोलिक्स में गति की अवधारणा को पेश करने के लिए, कणों की गति को केवल एक अनंत अवधि में ही ध्यान में रखा जाता है। यदि हम किसी गतिमान द्रव में बिंदु 1 लें, तो वेग सदिश होगा तुम 1.

यदि हम इस वेक्टर की दिशा में बिंदु 2 का चयन करते हैं, तो इसमें वेग वेक्टर पहले से ही होगा उ2.इसी प्रकार, हम वेग सदिश प्राप्त कर सकते हैं यू3, यू4,वगैरह।

इन सदिशों का समुच्चय एक टूटी हुई रेखा है, जो, जब बिंदुओं के बीच की दूरी अनंत मानों तक कम हो जाती है, एक वक्र में बदल जाती है, तथाकथित स्ट्रीमलाइन।

किसी द्रव के अंदर बल

विशाल बल.दूसरे तरीके से, इन बलों को द्रव्यमान पर वितरित बल कहा जाता है: द्रव्यमान वाले प्रत्येक कण के लिए एम= डब्ल्यूबल कार्य एफ, उसके द्रव्यमान पर निर्भर करता है।

सतही बल.ये वे ताकतें हैं जो प्राथमिक सतह पर कार्य करती हैं डब्ल्यू, जो सतह पर और तरल के अंदर दोनों जगह स्थित हो सकता है; तरल के अंदर मनमाने ढंग से खींची गई सतह पर।

इन्हें बल माना जाता है: दबाव बल जो सतह पर सामान्य का गठन करते हैं; घर्षण बल जो सतह के स्पर्शरेखा हैं।

विश्राम अवस्था में किसी तरल पदार्थ में केवल एक प्रकार का तनाव संभव है-संपीड़न तनाव, यानी हीड्रास्टाटिक दबाव.
किसी तरल पदार्थ में हाइड्रोस्टेटिक दबाव में निम्नलिखित दो गुण होते हैं:

1. बाहरी सतह पर, हाइड्रोस्टेटिक दबाव हमेशा विचाराधीन तरल की मात्रा में सामान्य रूप से निर्देशित होता है.
   यह गुण सीधे तौर पर सामान्य संपीड़न बल से तनाव के रूप में दबाव की परिभाषा का अनुसरण करता है। तरल की बाहरी सतह को न केवल तरल और गैसीय माध्यम या ठोस दीवारों के बीच इंटरफेस के रूप में समझा जाता है, बल्कि तरल की कुल मात्रा से मानसिक रूप से पृथक प्राथमिक मात्रा की सतह के रूप में भी समझा जाता है।
2. तरल के अंदर किसी भी बिंदु पर, हाइड्रोस्टेटिक दबाव सभी दिशाओं में समान होता है, यानी दबाव उस प्लेटफ़ॉर्म के झुकाव के कोण पर निर्भर नहीं करता है जिस पर यह किसी दिए गए बिंदु पर कार्य करता है. इस गुण को सिद्ध करने के लिए, आइए हम एक आयताकार चतुष्फलक के रूप में एक स्थिर तरल में एक प्राथमिक आयतन का चयन करें जिसके किनारे निर्देशांक अक्षों के समानांतर हों और तदनुसार dx, dy और dz के बराबर हों (चित्र 2.1)।

दबाव के प्रकार

निरपेक्ष - निरपेक्ष शून्य के बराबर दबाव के सापेक्ष मापा गया मान।

अत्यधिक वह मात्रा है जिससे मापा गया दबाव बैरोमीटर से अधिक होता है

वैक्यूम मीट्रिक वह मात्रा है जिससे मापा गया दबाव बैरोमीटर से कम होता है

वायुमंडलीय (बैरोमेट्रिक)

9. गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में द्रव संतुलन। गहराई पर दबाव वितरण.

10. तरल स्तंभ की ऊंचाई से दबाव का मापन। दबाव मापने के लिए उपकरण.

पाइपलाइन वर्गीकरण

गैस्केट के प्रकार और/या संक्रमण (समर्थन का प्रकार) के आधार पर

• जमीन - अलग-अलग समर्थनों पर जमीन के स्तर से ऊपर रखी गई;
• जमीन के ऊपर;
• धनुषाकार;
• लटका हुआ;
• खुशी से उछलना;
• भूमिगत - खाइयों, खाइयों, तटबंधों, एडिटों में, सुरंगों और साइफन में समर्थन पर सीधे जमीन पर रखी गई;
• पानी के नीचे - जलाशयों, नदियों के तल पर या तल पर खोदी गई खाइयों में रखा गया;
• तैरता हुआ - दलदलों, साथ ही झीलों, नदियों और अन्य जलाशयों की सतह पर तैरते हुए (आमतौर पर प्लास्टिक) के साथ रखा जाता है।

परिवहन माध्यम पर निर्भर करता है

ऑस्ट्रिया में नमकीन जलसेतु पर पाइपलाइन। इस जलसेतु का निर्माण 18वीं शताब्दी के अंत में किया गया था

• अमोनिया पाइपलाइन - अमोनिया के परिवहन के लिए अभिप्रेत है। टॉलियाटी-ओडेसा निर्यात मुख्य अमोनिया पाइपलाइन रूस और यूक्रेन में संचालित होती है।
• जल आपूर्ति - आबादी, औद्योगिक उद्यमों और परिवहन को पानी उपलब्ध कराने के लिए डिज़ाइन की गई है। घरेलू और औद्योगिक जरूरतों के लिए खपत के प्रकार के आधार पर, जल आपूर्ति पाइपलाइनों को ऑर्गेनोलेप्टिक गुणों और पीने के लिए उपयुक्तता द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है: घरेलू और पीने, औद्योगिक, अग्निशमन, सिंचाई।
• वायु वाहिनी - अक्सर एक औद्योगिक उद्यम के भीतर संपीड़ित हवा के साथ उत्पादन की आपूर्ति के लिए बनाई जाती है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• गैस पाइपलाइन - संबंधित पेट्रोलियम, प्राकृतिक और कृत्रिम गैस के परिवहन के लिए डिज़ाइन की गई। रणनीतिक गैस पाइपलाइनों का उद्देश्य लंबी दूरी पर बड़ी मात्रा में गैस का परिवहन करना है - गैस संश्लेषण में लगे उद्यमों को निर्यात के लिए [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• तेल पाइपलाइन - कच्चे तेल के परिवहन के लिए डिज़ाइन की गई। इस मामले में, तेल गरम किया जाता है, जो इसके पैराफिन को सख्त होने से रोकता है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• तेल उत्पाद पाइपलाइन - क्रैकिंग के परिणामस्वरूप प्राप्त गैसोलीन और केरोसिन सहित पेट्रोलियम उत्पादों के परिवहन के लिए डिज़ाइन की गई है। उच्च प्रसंस्करण के पेट्रोलियम उत्पादों के उत्पादन के लिए लक्षित उद्यमों तक पहुंचाया गया। ऐसी पाइपलाइनों का उपयोग अक्सर एक ही उद्यम के भीतर किया जाता है। पेट्रोलियम उत्पादों को लंबी दूरी तक ले जाने के लिए विशेष सड़क या रेल टैंकों का उपयोग किया जाता है।
• ईंधन तेल पाइपलाइन एक पाइपलाइन है जो भारी पेट्रोलियम उत्पादों और क्रैकिंग कचरे का परिवहन करती है। ऐसे उत्पादों का उपयोग हीटिंग तेल के रूप में, साथ ही डीजल ईंधन में प्रसंस्करण के लिए या यहां तक ​​कि हल्के हाइड्रोकार्बन को अलग करने के लिए भी किया जा सकता है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• स्टीम पाइपलाइन एक प्रक्रिया पाइपलाइन है जिसे तीसरे पक्ष के तंत्र के हीटिंग या संचालन के लिए उपयोग किए जाने वाले दबाव में भाप संचारित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• कंडेनसेट पाइपलाइन एक प्रक्रिया पाइपलाइन है जिसे कंडेनसेट एकत्र करने के लिए डिज़ाइन किया गया है [ स्रोत 321 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• एक उत्पाद पाइपलाइन, सामान्य अर्थ में, कृत्रिम रूप से संश्लेषित पदार्थों (ऊपर सूचीबद्ध लोगों सहित) के परिवहन के लिए डिज़ाइन की गई एक पाइपलाइन है, जो अक्सर पेट्रोलियम संश्लेषण उत्पाद होती है। किसी विशेष मामले में, इसका मतलब किसी भी उपयुक्त वस्तु के पाइप के माध्यम से वितरण के लिए डिज़ाइन किया गया सिस्टम हो सकता है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• बड़े पैमाने पर पाइपलाइन - पीट खदानों में हाइड्रोपीट, गोदामों और औद्योगिक उद्यमों में विभिन्न थोक सामग्रियों, थर्मल पावर प्लांटों में राख हटाने वालों आदि के परिवहन के लिए डिज़ाइन की गई है।
• एथिलीन पाइपलाइन विशिष्ट संश्लेषित औद्योगिक कच्चे माल - एथिलीन - को पाइप के माध्यम से परिवहन के लिए डिज़ाइन किया गया एक बुनियादी ढांचा है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• हीट पाइपलाइन (हीट नेटवर्क देखें) - तापीय ऊर्जा के स्रोत से शीतलक (जल, जल वाष्प) को आवासीय भवनों, सार्वजनिक भवनों और औद्योगिक उद्यमों में स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इमारतों और संरचनाओं के सापेक्ष उनके स्थान के आधार पर, उन्हें बाहरी और आंतरिक में विभाजित किया गया है। संचरित ऊर्जा की लंबाई, व्यास और मात्रा के आधार पर, उन्हें विभाजित किया जाता है: मुख्य (ऊर्जा स्रोत से माइक्रोडिस्ट्रिक्ट या उद्यम तक), वितरण (मुख्य से व्यक्तिगत भवनों तक जाने वाली पाइपलाइनों तक), शाखाएँ (वितरण पाइपलाइनों से कनेक्शन बिंदुओं तक) स्थानीय ताप उपभोक्ताओं की)।

उद्देश्य पर निर्भर करता है

• मुख्य पाइपलाइन - 1420 मिमी (समावेशी) तक के व्यास वाली पाइपलाइन और उनसे शाखाएं; एक एकीकृत उत्पादन और तकनीकी परिसर, जिसमें इमारतें, संरचनाएं, इसका रैखिक भाग शामिल है, जिसमें सड़क, रेल और जल परिवहन के लिए तरल या गैसीय हाइड्रोकार्बन के परिवहन, भंडारण और (या) ट्रांसशिपमेंट, तरल (तेल, पेट्रोलियम उत्पादों) के माप को सुनिश्चित करने के लिए उपयोग की जाने वाली सुविधाएं शामिल हैं। , तरलीकृत हाइड्रोकार्बन गैसें, गैस घनीभूत, हल्के हाइड्रोकार्बन का एक विस्तृत अंश, उसका मिश्रण) या गैसीय (गैस) हाइड्रोकार्बन जो कानूनी आवश्यकताओं को पूरा करते हैं।
• विशेष प्रयोजन पाइपलाइन - उनके अंदर पाइपलाइन, हीटिंग नेटवर्क, विद्युत केबल आदि बिछाने के लिए साइफन और सुरंगें (विभिन्न बाधाओं को पार करते समय); इसमें विभिन्न स्व-सहायक और संलग्न कार्य और अन्य विशेष पाइपलाइन भी शामिल हैं।

• वायवीय मेल भौतिक वस्तुओं को पाइप के माध्यम से स्थानांतरित करने के लिए दबावयुक्त हवा का उपयोग है - अक्सर, छोटे द्रव्यमान और आयतन की वस्तुओं के साथ मानकीकृत कैप्सूल। एक या निकट स्थित इमारतों के भीतर उपयोग किया जाता है, यांत्रिक रूटिंग विधियों का उपयोग किया जाता है [ स्रोत 1629 दिन निर्दिष्ट नहीं है] .
• सीवरेज - किसी जलाशय में निपटान या निर्वहन से पहले सफाई और तटस्थता के साथ एक पाइपलाइन प्रणाली के माध्यम से दूषित औद्योगिक और घरेलू अपशिष्ट जल को निकालने के लिए डिज़ाइन किया गया है। उनके उद्देश्य के अनुसार, सीवर सिस्टम को विभाजित किया गया है: घरेलू, औद्योगिक, नालियां; स्थान के अनुसार: आंतरिक और बाहरी; प्रकार के अनुसार: दबाव (दबाव के तहत निर्वहन) और गैर-दबाव (गुरुत्वाकर्षण द्वारा निर्वहन)।
• गटर (जल निकासी)
• पानी का निकास

26. पाइपलाइनों की हाइड्रोलिक गणना के समीकरणों और समस्याओं की प्रणाली

तरल और गैसीय अवस्थाओं की संरचना और विशेषताएं। निरंतरता परिकल्पना. हाइड्रोलिक्स का विषय और तरीके।

तरल अवस्था मेंपदार्थ आयतन बरकरार रखता है, लेकिन आकार बरकरार नहीं रखता है। इसका मतलब यह है कि तरल पदार्थ बर्तन के आयतन का केवल एक हिस्सा ही घेर सकता है, लेकिन बर्तन की पूरी सतह पर भी स्वतंत्र रूप से प्रवाहित हो सकता है। तरल अवस्था को आमतौर पर ठोस और गैस के बीच मध्यवर्ती माना जाता है। तरल पिंडों का आकार पूरी तरह या आंशिक रूप से इस तथ्य से निर्धारित किया जा सकता है कि उनकी सतह एक लोचदार झिल्ली की तरह व्यवहार करती है। तो, पानी बूंदों में इकट्ठा हो सकता है। लेकिन एक तरल अपनी स्थिर सतह के नीचे भी बहने में सक्षम है, और इसका मतलब यह भी है कि रूप (तरल शरीर के आंतरिक भाग) संरक्षित नहीं है। तरल अणुओं की कोई निश्चित स्थिति नहीं होती, लेकिन साथ ही उन्हें गति की पूर्ण स्वतंत्रता भी नहीं होती। उनके बीच एक आकर्षण है, जो उन्हें पास रखने के लिए पर्याप्त मजबूत है। तरल अवस्था में एक पदार्थ एक निश्चित तापमान सीमा में मौजूद होता है, जिसके नीचे यह एक ठोस अवस्था में बदल जाता है (क्रिस्टलीकरण होता है या एक ठोस अनाकार अवस्था - कांच में बदल जाता है), जिसके ऊपर यह गैसीय अवस्था में बदल जाता है (वाष्पीकरण होता है)। इस अंतराल की सीमाएँ दबाव पर निर्भर करती हैं। एक नियम के रूप में, तरल अवस्था में किसी पदार्थ में केवल एक ही संशोधन होता है। (सबसे महत्वपूर्ण अपवाद क्वांटम तरल पदार्थ और तरल क्रिस्टल हैं।) इसलिए, ज्यादातर मामलों में, एक तरल न केवल एकत्रीकरण की स्थिति है, बल्कि एक थर्मोडायनामिक चरण (तरल चरण) भी है। सभी तरल पदार्थ आमतौर पर शुद्ध तरल पदार्थ और मिश्रण में विभाजित होते हैं। तरल पदार्थों के कुछ मिश्रण जीवन के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं: रक्त, समुद्री जल, आदि। तरल पदार्थ विलायक के रूप में कार्य कर सकते हैं। गैस की तरह, तरल पदार्थ भी अधिकतर आइसोट्रोपिक होते हैं। हालाँकि, अनिसोट्रोपिक गुणों वाले तरल पदार्थ भी होते हैं - लिक्विड क्रिस्टल। आइसोट्रोपिक, तथाकथित सामान्य चरण के अलावा, इन पदार्थों, मेसोजेन में एक या अधिक क्रमबद्ध थर्मोडायनामिक चरण होते हैं, जिन्हें मेसोफ़ेज़ कहा जाता है। मेसोफ़ेज़ में संरचना लिक्विड क्रिस्टल अणुओं के विशेष आकार के कारण होती है। आम तौर पर ये लंबे, संकीर्ण अणु होते हैं जिन्हें ढेर करके रखने से लाभ होता है ताकि उनकी धुरी मेल खाए।

गैसीय अवस्थाइसकी विशेषता यह है कि यह न तो अपना आकार बरकरार रखता है और न ही आयतन। गैस सभी उपलब्ध स्थानों को भर देती है और किसी भी कोने और नाली में प्रवेश कर जाती है। यह कम घनत्व वाले पदार्थों की एक अवस्था विशेषता है। तरल से गैसीय अवस्था में संक्रमण को वाष्पीकरण कहा जाता है, और गैसीय से तरल अवस्था में इसके विपरीत संक्रमण को संघनन कहा जाता है। तरल अवस्था को दरकिनार करते हुए ठोस से गैसीय अवस्था में संक्रमण को ऊर्ध्वपातन या उर्ध्वपातन कहा जाता है। सूक्ष्म दृष्टिकोण से, गैस पदार्थ की एक ऐसी अवस्था है जिसमें इसके व्यक्तिगत अणु कमजोर रूप से परस्पर क्रिया करते हैं और अव्यवस्थित रूप से चलते हैं। उनके बीच की बातचीत छिटपुट झड़पों तक सिमट कर रह गई है। अणुओं की गतिज ऊर्जा स्थितिज ऊर्जा से अधिक होती है। तरल पदार्थों की तरह, गैसों में भी तरलता होती है और वे विरूपण का विरोध करती हैं। तरल पदार्थों के विपरीत, गैसों का कोई निश्चित आयतन नहीं होता है और वे एक स्वतंत्र सतह नहीं बनाते हैं, बल्कि संपूर्ण उपलब्ध आयतन (उदाहरण के लिए, एक बर्तन) को भरने की प्रवृत्ति रखते हैं। गैसों और उनके मिश्रण के रासायनिक गुण बहुत विविध हैं - कम सक्रिय अक्रिय गैसों से लेकर विस्फोटक गैस मिश्रण तक। "गैस" की अवधारणा कभी-कभी न केवल परमाणुओं और अणुओं के समुच्चय तक, बल्कि अन्य कणों - फोटॉन, इलेक्ट्रॉनों, ब्राउनियन कणों, साथ ही प्लाज्मा के समुच्चय तक भी विस्तारित होती है। कुछ पदार्थों में गैसीय अवस्था नहीं होती है। ये एक जटिल रासायनिक संरचना वाले पदार्थ हैं, जो तापमान बढ़ने पर गैस बनने से पहले रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण विघटित हो जाते हैं। एक ही पदार्थ के अलग-अलग गैसीय थर्मोडायनामिक चरण नहीं होते हैं। गैसों की विशेषता आइसोट्रॉपी होती है, यानी उनकी विशेषताएं दिशा से स्वतंत्र होती हैं। मनुष्यों से परिचित स्थलीय परिस्थितियों में, किसी भी बिंदु पर गैस का घनत्व समान होता है, लेकिन यह एक सार्वभौमिक नियम नहीं है; बाहरी क्षेत्रों में, उदाहरण के लिए, पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र में, या विभिन्न तापमानों की स्थितियों में, गैस का घनत्व हो सकता है बिंदु दर बिंदु परिवर्तन. किसी पदार्थ की गैसीय अवस्था उन परिस्थितियों में जहां उसी पदार्थ के स्थिर तरल या ठोस चरण का अस्तित्व संभव है, आमतौर पर वाष्प कहलाती है।

निरंतरता परिकल्पना. एक तरल को भौतिक कणों की एक विकृत प्रणाली के रूप में माना जाता है जो लगातार उस स्थान को भरता है जिसमें वह चलता है।

एक तरल कण एक अत्यंत छोटा आयतन होता है जिसमें बहुत सारे तरल अणु होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि हम 0.001 सेमी भुजा वाले पानी के एक घन पर विचार करें, तो आयतन में 3.3-10 13 अणु होंगे। गतिमान द्रव के कब्जे वाले क्षेत्र के आकार की तुलना में द्रव कण को ​​काफी छोटा माना जाता है।

इस धारणा के तहत, समग्र रूप से तरल को एक सातत्य माना जाता है - एक सतत माध्यम जो लगातार स्थान भरता है, यानी। यह माना जाता है कि तरल में कोई खालीपन या असंतोष नहीं है; तरल की सभी विशेषताएं निरंतर कार्य हैं जिनमें उनके सभी तर्कों के संबंध में निरंतर आंशिक व्युत्पन्न होते हैं। सतत माध्यम एक मॉडल है जिसका उपयोग किसी तरल पदार्थ के आराम और गति के नियमों का अध्ययन करने में सफलतापूर्वक किया जाता है।

द्रव-सातत्य मॉडल का उपयोग करने की वैधता की पुष्टि सभी हाइड्रोलिक्स अभ्यास द्वारा की गई है।

यांत्रिकी अनुभाग,जिसमें किसी तरल पदार्थ के संतुलन और गति का अध्ययन किया जाता है, साथ ही तरल पदार्थ और इसके चारों ओर बहने वाले पिंडों या इसे सीमित करने वाली सतहों के बीच बल के संपर्क को कहा जाता है। जल यांत्रिकी।

द्रव यांत्रिकी का लागू भाग, जो तकनीकी मुद्दों, समस्याओं और उन्हें हल करने के तरीकों की एक निश्चित श्रृंखला की विशेषता है, कहलाता है हाइड्रोलिक्स।हाइड्रोलिक्स को आमतौर पर तरल पदार्थ के संतुलन और गति के नियमों और व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए इन कानूनों को लागू करने के तरीकों के विज्ञान के रूप में परिभाषित किया जाता है।

हाइड्रोलिक्स मुख्य रूप से ठोस दीवारों द्वारा सीमित और निर्देशित द्रव प्रवाह से संबंधित है, यानी आंतरिक प्रवाह, एयरोहाइड्रोमैकेनिक्स के विपरीत, जो निकायों के चारों ओर एक ठोस माध्यम के बाहरी प्रवाह का अध्ययन करता है।

वे हाइड्रोलिक्स का अध्ययन करते हैंमुख्य रूप से बूंदों के तरल पदार्थ की गति, जबकि अधिकांश मामलों में उन्हें असम्पीडित माना जाता है। आंतरिक गैस प्रवाह केवल उन मामलों में हाइड्रोलिक्स के क्षेत्र से संबंधित होते हैं जब उनके प्रवाह वेग ध्वनि की गति से काफी कम होते हैं और इसलिए, गैस की संपीड़न क्षमता को उपेक्षित किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यह वेंटिलेशन सिस्टम में वायु प्रवाह है। निम्नलिखित में, "तरल" शब्द से हमारा तात्पर्य एक बूंद तरल पदार्थ के साथ-साथ एक गैस से होगा, जब इसे असम्पीडित माना जा सकता है।

आधुनिक हाइड्रोलिक्स में प्रयुक्त विधिआंदोलन का अध्ययन करते समय, इस प्रकार है। प्रक्रिया का एक भौतिक मॉडल बनाया जाता है, इसकी गुणात्मक विशेषताओं को स्थापित किया जाता है और कारकों का निर्धारण किया जाता है। भौतिक मॉडल और अभ्यास के लिए आवश्यक सटीकता के आधार पर, एक गणितीय मॉडल तैयार किया जाता है। जिन घटनाओं का सैद्धांतिक रूप से विश्लेषण नहीं किया जा सकता, उनका प्रयोगात्मक रूप से अध्ययन किया जाता है, और परिणाम अनुभवजन्य संबंधों के रूप में प्रस्तुत किए जाते हैं। कंप्यूटर प्रौद्योगिकी का उपयोग करके समाधान प्राप्त करने के लिए गणितीय मॉडल को एल्गोरिदम और प्रोग्राम के रूप में औपचारिक रूप दिया जाता है। परिणामी समाधानों का उपलब्ध प्रयोगात्मक डेटा के साथ तुलना करके विश्लेषण किया जाता है, और गणितीय मॉडल और इसे हल करने की विधि को समायोजित करके परिष्कृत किया जाता है।

तरल अवस्था, गैसों और क्रिस्टल के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा करते हुए, इन दोनों राज्यों की कुछ विशेषताओं को जोड़ती है। विशेष रूप से, तरल पदार्थ, क्रिस्टलीय पिंडों की तरह, एक निश्चित मात्रा की उपस्थिति की विशेषता रखते हैं, और साथ ही, तरल, गैस की तरह, उस बर्तन का आकार ले लेता है जिसमें वह स्थित है। इसके अलावा, क्रिस्टलीय अवस्था को कणों (परमाणुओं या अणुओं) की एक व्यवस्थित व्यवस्था की विशेषता होती है; गैसों में, इस अर्थ में, पूर्ण अराजकता शासन करती है। एक्स-रे अध्ययनों के अनुसार, कणों की व्यवस्था की प्रकृति के संबंध में तरल पदार्थ भी एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। तरल कणों की व्यवस्था में तथाकथित लघु-श्रेणी क्रम देखा जाता है। इसका मतलब यह है कि किसी भी कण के संबंध में, उसके निकटतम पड़ोसियों का स्थान क्रमबद्ध है। हालाँकि, जैसे-जैसे आप किसी दिए गए कण से दूर जाते हैं, उसके संबंध में अन्य कणों की व्यवस्था कम होती जाती है, और बहुत जल्दी कणों की व्यवस्था का क्रम पूरी तरह से गायब हो जाता है। क्रिस्टल में लंबी दूरी का क्रम होता है: किसी भी कण के सापेक्ष कणों की एक क्रमबद्ध व्यवस्था एक महत्वपूर्ण मात्रा के भीतर देखी जाती है।

द्रवों में अल्प-श्रेणी क्रम की उपस्थिति के कारण ही द्रवों की संरचना को क्वासिक्रिस्टलाइन (क्रिस्टल जैसा) कहा जाता है।

लंबी दूरी के क्रम की कमी के कारण, तरल पदार्थ, कुछ अपवादों के साथ, कणों की नियमित व्यवस्था के साथ क्रिस्टल की अनिसोट्रॉपी विशेषता प्रदर्शित नहीं करते हैं। लम्बे अणुओं वाले तरल पदार्थों में, अणुओं का समान अभिविन्यास एक महत्वपूर्ण मात्रा के भीतर देखा जाता है, जो ऑप्टिकल और कुछ अन्य गुणों की अनिसोट्रॉपी निर्धारित करता है। ऐसे तरल पदार्थों को लिक्विड क्रिस्टल कहा जाता है। उनमें, केवल अणुओं के अभिविन्यास का आदेश दिया जाता है; अणुओं की पारस्परिक व्यवस्था, सामान्य तरल पदार्थों की तरह, लंबी दूरी के क्रम को प्रकट नहीं करती है।

तरल पदार्थों की मध्यवर्ती स्थिति इस तथ्य के कारण होती है कि तरल अवस्था अपने गुणों में विशेष रूप से जटिल हो जाती है। इसलिए, उनका सिद्धांत क्रिस्टलीय और गैसीय अवस्थाओं के सिद्धांत की तुलना में बहुत कम विकसित है। तरल पदार्थों के बारे में अभी भी कोई पूर्णतः पूर्ण और आम तौर पर स्वीकृत सिद्धांत नहीं है। तरल अवस्था के सिद्धांत में कई समस्याओं के विकास में महत्वपूर्ण उपलब्धियाँ सोवियत वैज्ञानिक हां आई. फ्रेंकेल की हैं।

के अनुसार। फ्रेनकेल के अनुसार द्रवों में तापीय गति का निम्नलिखित लक्षण होता है। प्रत्येक अणु कुछ समय के लिए एक निश्चित संतुलन स्थिति के आसपास दोलन करता है। समय-समय पर, एक अणु अपने संतुलन के स्थान को बदलता है, अचानक एक नई स्थिति में चला जाता है, जो अणुओं के आकार के क्रम की दूरी से पिछले एक से अलग हो जाता है। इस प्रकार, अणु केवल तरल के अंदर धीरे-धीरे चलते हैं, शेष समय कुछ निश्चित स्थानों के पास रहते हैं। हां.आई.फ्रेनकेल की आलंकारिक अभिव्यक्ति के अनुसार, अणु तरल की पूरी मात्रा में घूमते हैं, खानाबदोश जीवन शैली का नेतृत्व करते हैं, जिसमें अल्पकालिक आंदोलनों को गतिहीन जीवन की अपेक्षाकृत लंबी अवधि द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। इन रुकने की अवधि बहुत भिन्न होती है और एक-दूसरे के साथ बेतरतीब ढंग से वैकल्पिक होती है, लेकिन एक ही संतुलन स्थिति के आसपास दोलनों की औसत अवधि प्रत्येक तरल के लिए एक निश्चित मान बन जाती है, जो बढ़ते तापमान के साथ तेजी से घटती है। इस संबंध में, बढ़ते तापमान के साथ, अणुओं की गतिशीलता बहुत बढ़ जाती है, जिसके परिणामस्वरूप तरल पदार्थों की चिपचिपाहट में कमी आती है।

ऐसे ठोस पदार्थ हैं जो कई मामलों में क्रिस्टल की तुलना में तरल पदार्थ के अधिक निकट होते हैं। ऐसे पिंड, जिन्हें अनाकार कहा जाता है, अनिसोट्रॉपी प्रदर्शित नहीं करते हैं। उनके कणों की व्यवस्था में, तरल पदार्थ की तरह, केवल लघु-सीमा क्रम होता है। गर्म करने पर अनाकार ठोस से तरल में संक्रमण लगातार होता है, जबकि क्रिस्टल से तरल में संक्रमण अचानक होता है (इस पर अधिक चर्चा § 125 में की जाएगी)। यह सब अनाकार ठोसों को अतिशीतित तरल पदार्थ मानने का कारण देता है, जिनके कणों में, उनकी अत्यधिक बढ़ी हुई चिपचिपाहट के कारण, सीमित गतिशीलता होती है।

अनाकार ठोस का एक विशिष्ट उदाहरण कांच है। अनाकार निकायों में रेजिन, बिटुमेन आदि भी शामिल हैं।

द्रव और गैस यांत्रिकी (एफएलजी) एक विज्ञान है जो तरल पदार्थ और गैसों के आराम और गति के नियमों का अध्ययन करता है।

हाइड्रोलिक प्रणालियों में ऊर्जा हस्तांतरण कार्यशील तरल पदार्थों द्वारा प्रदान किया जाता है, इसलिए उन्हें प्रभावी ढंग से उपयोग करने के लिए, आपको यह जानना होगा कि उनके पास क्या गुण हैं। सभी पदार्थों की तरह तरल पदार्थों की भी आणविक संरचना होती है। वे गैसों और ठोस पदार्थों के बीच एक मध्यवर्ती स्थान रखते हैं। यह अंतरआण्विक बलों के परिमाण और उनके घटक अणुओं की गतिविधियों की प्रकृति से निर्धारित होता है।

गैसों में, अणुओं के बीच की दूरी अधिक होती है, और अंतर-आणविक संपर्क की ताकत तरल और ठोस की तुलना में कम होती है, इसलिए गैसें अधिक संपीड़ित होने के कारण तरल और ठोस से भिन्न होती हैं। गैसों की तुलना में, तरल पदार्थ और ठोस पदार्थ थोड़े संपीड़ित होते हैं।

तरल अणु निरंतर अराजक तापीय गति में होते हैं, जो गैसों और ठोस पदार्थों की अराजक तापीय गति से भिन्न होता है। तरल पदार्थों में, यह गति तात्कालिक केंद्रों के सापेक्ष दोलन (प्रति सेकंड 1013 दोलन) और एक केंद्र से दूसरे केंद्र में अचानक संक्रमण के रूप में होती है। ठोस पदार्थों के अणुओं की तापीय गति में अपेक्षाकृत स्थिर केंद्रों के कंपन होते हैं। गैस अणुओं की तापीय गति स्थान के निरंतर अचानक परिवर्तन की तरह दिखती है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तापमान और दबाव में परिवर्तन से तरल पदार्थों के गुणों में परिवर्तन होता है। यह स्थापित किया गया है कि बढ़ते तापमान और घटते दबाव के साथ, तरल पदार्थों के गुण गैसों के गुणों के करीब पहुंच जाते हैं, और घटते तापमान और बढ़ते दबाव के साथ, वे ठोस पदार्थों के गुणों के करीब पहुंच जाते हैं।

निरंतरता परिकल्पना. विज्ञान के वर्तमान स्तर पर निरंतर अप्रत्याशित गति में बड़ी संख्या में व्यक्तिगत कणों के संग्रह के रूप में तरल पर विचार करना और गणितीय रूप से उसका वर्णन करना संभव नहीं है। इस कारण से, एक तरल को एक प्रकार का निरंतर विकृत माध्यम माना जाता है जिसमें उस स्थान को लगातार भरने की क्षमता होती है जिसमें वह समाहित होता है। दूसरे शब्दों में, तरल पदार्थ को उन सभी निकायों के रूप में समझा जाता है जो प्रसार की घटना के आधार पर तरलता की संपत्ति की विशेषता रखते हैं। तरलता को किसी पिंड की मनमाने ढंग से छोटी ताकतों के प्रभाव में अपनी मात्रा को जितना चाहें उतना बदलने की क्षमता कहा जा सकता है। इस प्रकार, हाइड्रोलिक्स में, द्रव को एक अमूर्त माध्यम - एक सातत्य के रूप में समझा जाता है, जो निरंतरता परिकल्पना का आधार है। सातत्य को शून्यता या अंतराल के बिना एक सतत माध्यम माना जाता है, जिसके गुण सभी दिशाओं में समान होते हैं। इसका मतलब यह है कि द्रव की सभी विशेषताएँ निरंतर कार्य हैं और सभी चर के संबंध में सभी आंशिक व्युत्पन्न भी निरंतर हैं। दूसरे प्रकार से ऐसे पिंडों (माध्यमों) को बूंद द्रव कहा जाता है। गिरने वाले तरल पदार्थ वे होते हैं जो कम मात्रा में गोलाकार आकार लेते हैं, और बड़ी मात्रा में एक मुक्त सतह बनाते हैं। अक्सर हाइड्रोलिक कानूनों के गणितीय विवरण में "तरल कण" या "तरल की प्राथमिक मात्रा" की अवधारणाओं का उपयोग किया जाता है। इन्हें एक अतिसूक्ष्म आयतन के रूप में माना जा सकता है जिसमें काफी मात्रा में तरल अणु होते हैं। सतत माध्यम एक मॉडल है जिसका उपयोग किसी तरल पदार्थ के आराम और गति के नियमों का अध्ययन करने में सफलतापूर्वक किया जाता है। ऐसे द्रव मॉडल का उपयोग करने की वैधता की पुष्टि सभी हाइड्रोलिक अभ्यासों द्वारा की जाती है। वास्तविक तरल पदार्थों और गैसों का अध्ययन महत्वपूर्ण कठिनाइयों से जुड़ा है, क्योंकि वास्तविक तरल पदार्थों के भौतिक गुण उनकी संरचना, विभिन्न घटकों पर निर्भर करते हैं जो तरल के साथ विभिन्न मिश्रण बना सकते हैं, दोनों सजातीय (समाधान) और विषम (पायस, निलंबन, आदि)। इस कारण से, द्रव गति के बुनियादी समीकरण प्राप्त करने के लिए , कुछ अमूर्त मॉडल तरल पदार्थ और गैसों का उपयोग करना आवश्यक है जो प्राकृतिक तरल पदार्थ और गैसों में निहित गुणों से संपन्न नहीं हैं।

2. तरल पदार्थ और गैसों के गुण.

- घनत्व आरतरल की एक इकाई मात्रा का द्रव्यमान है ( किग्रा/एम3) ,कहाँ एम- वज़न, किलोग्राम; वीआयतन, एम3.

विशिष्ट गुरुत्व  तरल की एक इकाई मात्रा का वजन है ( एन/एम3) ,कहाँ जी- वजन (गुरुत्वाकर्षण), एन; वीआयतन, एम3.विशिष्ट गुरुत्व और घनत्व गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के माध्यम से संबंधित हैं ( जी = 9.81"10 एम/एस2) इसलिए: ।

श्यानता - यह द्रव का गुण है कि वह अपने कणों के पारस्परिक विस्थापन के प्रतिरोध के कारण अपनी गति के दौरान आंतरिक घर्षण प्रदर्शित करता है। विराम अवस्था में द्रव में श्यानता प्रकट नहीं होती। मात्रात्मक रूप से, श्यानता को गतिशील या गतिक श्यानता के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जो आसानी से एक दूसरे में परिवर्तित हो जाती हैं। डायनेमिक गाढ़ापन  , पा एस = एन एस / एम2. कीनेमेटीक्स चिपचिपापन, एम2/एस.

द्रव संपीडनशीलता द्रवों का वह गुण है जिससे दबाव बदलने पर उनका आयतन बदल जाता है। संपीड़न क्षमता को वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न (संपीड़न) आईपी के गुणांक की विशेषता है, जो दबाव पी इकाई द्वारा परिवर्तित होने पर तरल वी की मात्रा में सापेक्ष परिवर्तन है।

तरलता. तरल पदार्थों का मुख्य गुण तरलता है। यदि संतुलन में मौजूद तरल के एक हिस्से पर कोई बाहरी बल लगाया जाता है, तो तरल कणों का प्रवाह उस दिशा में उत्पन्न होता है जिस दिशा में यह बल लगाया जाता है: तरल बहता है। इस प्रकार, असंतुलित बाहरी ताकतों के प्रभाव में, तरल अपने आकार और भागों की सापेक्ष व्यवस्था को बरकरार नहीं रखता है, और इसलिए उस बर्तन का आकार ले लेता है जिसमें वह स्थित है। प्लास्टिक के ठोस पदार्थों के विपरीत, एक तरल की उपज सीमा नहीं होती है: यह मनमाने ढंग से छोटा बाहरी बल लगाने के लिए पर्याप्त है ताकि तरल लीक हो जाए।

किसी तरल पदार्थ के थर्मल विस्तार का मतलब है कि तापमान बदलने पर इसका आयतन बदल सकता है। यह गुण वॉल्यूमेट्रिक विस्तार के तापमान गुणांक की विशेषता है, जो एक तरल की मात्रा में सापेक्ष परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है जब तापमान एक इकाई (1 डिग्री सेल्सियस) और निरंतर दबाव में बदलता है:

गैसों का विघटन - किसी तरल पदार्थ की उसके संपर्क में आने वाली गैसों को अवशोषित (विघटित) करने की क्षमता। सभी तरल पदार्थ किसी न किसी हद तक गैसों को अवशोषित और विघटित करते हैं। यह संपत्ति घुलनशीलता गुणांक kр द्वारा विशेषता है। यदि किसी बंद कंटेनर में कोई तरल दबाव P1 पर गैस के संपर्क में है, तो गैस तरल में घुलना शुरू कर देगी। कुछ समय बाद

तरल गैस से संतृप्त हो जाएगा और बर्तन में दबाव बदल जाएगा। घुलनशीलता गुणांक एक बर्तन में दबाव में परिवर्तन को घुली हुई गैस की मात्रा और तरल की मात्रा के साथ निम्नानुसार जोड़ता है:

जहां VG सामान्य परिस्थितियों में घुली हुई गैस की मात्रा है, Vl तरल की मात्रा है, P1 और P2 प्रारंभिक और अंतिम गैस दबाव हैं। घुलनशीलता गुणांक तरल, गैस और तापमान के प्रकार पर निर्भर करता है।

तरल पदार्थों की तन्यता ताकत किसी तरल पदार्थ की तन्यता बलों का विरोध करने की क्षमता है। तरल पदार्थों के खिंचाव का प्रतिरोध केवल विघटित तरल पदार्थों में ही हो सकता है।

सतह तनाव। यदि एक ही पदार्थ के तरल और गैसीय चरण संपर्क में आते हैं, तो बल उत्पन्न होते हैं जो इंटरफ़ेस क्षेत्र को कम करते हैं - सतह तनाव बल। इंटरफ़ेस एक लोचदार झिल्ली की तरह व्यवहार करता है जो कस जाता है। सतह के तनाव को तरल अणुओं के बीच आकर्षण द्वारा समझाया जा सकता है। प्रत्येक अणु अन्य अणुओं को आकर्षित करता है, स्वयं को उनके साथ "घेरने" का प्रयास करता है, और इसलिए सतह छोड़ देता है। तदनुसार, सतह कम होने लगती है।

वाष्पीकरण किसी पदार्थ का तरल से गैसीय चरण (वाष्प) में क्रमिक संक्रमण है। थर्मल आंदोलन के दौरान, कुछ अणु तरल को उसकी सतह से छोड़ देते हैं और वाष्प में चले जाते हैं। उसी समय, कुछ अणु वाष्प से तरल में वापस चले जाते हैं। यदि तरल में प्रवेश करने की तुलना में अधिक अणु तरल छोड़ देते हैं, तो वाष्पीकरण होता है।

संतृप्त वाष्प दबाव किसी दिए गए पदार्थ के लिए विशिष्ट तापमान निर्भरता से संबंधित है। जब बाहरी दबाव संतृप्त वाष्प दबाव से नीचे चला जाता है, तो उबलना (तरल का) या ऊर्ध्वपातन (ठोस का) होता है; जब यह अधिक होता है, तो इसके विपरीत, संघनन या डीसब्लिमेशन होता है। संतृप्त भाप वह भाप है जो समान संरचना के तरल या ठोस के साथ थर्मोडायनामिक संतुलन में होती है।

गैसों, तरल पदार्थों और ठोस पदार्थों की संरचना।

आणविक गतिज सिद्धांत के मूल सिद्धांत:

सभी पदार्थ अणुओं से बने होते हैं, और अणु परमाणुओं से बने होते हैं,

परमाणु और अणु निरंतर गति में हैं,

अणुओं के बीच आकर्षण और प्रतिकर्षण बल होते हैं।

में गैसोंअणु अव्यवस्थित रूप से चलते हैं, अणुओं के बीच की दूरी बड़ी होती है, आणविक बल छोटे होते हैं, गैस उसे प्रदान की गई पूरी मात्रा पर कब्जा कर लेती है।

में तरल पदार्थअणु केवल कम दूरी पर ही व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित होते हैं, और बड़ी दूरी पर व्यवस्था के क्रम (समरूपता) का उल्लंघन होता है - "छोटी दूरी का क्रम"। आणविक आकर्षण बल अणुओं को पास-पास रखते हैं। अणुओं की गति एक स्थिर स्थिति से दूसरी (आमतौर पर एक परत के भीतर) "कूद" रही है। यह गति तरल की तरलता की व्याख्या करती है। तरल का कोई आकार नहीं होता है, लेकिन उसका आयतन होता है।

ठोस ऐसे पदार्थ होते हैं जो अपना आकार बनाए रखते हैं, क्रिस्टलीय और अनाकार में विभाजित होते हैं। क्रिस्टलीय ठोसपिंडों में एक क्रिस्टल जाली होती है, जिसके नोड्स में आयन, अणु या परमाणु हो सकते हैं। वे स्थिर संतुलन स्थितियों के सापेक्ष दोलन करते हैं। क्रिस्टल जाली की संपूर्ण मात्रा में एक नियमित संरचना होती है - व्यवस्था का "लंबी दूरी का क्रम"।

अनाकार शरीरअपना आकार बनाए रखते हैं, लेकिन उनमें क्रिस्टल जाली नहीं होती है और परिणामस्वरूप, स्पष्ट गलनांक नहीं होता है। उन्हें जमे हुए तरल पदार्थ कहा जाता है, क्योंकि तरल पदार्थों की तरह, उनमें आणविक व्यवस्था का "अल्प-श्रेणी" क्रम होता है।

आणविक संपर्क बल

किसी पदार्थ के सभी अणु आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियों के माध्यम से एक दूसरे के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। अणुओं की परस्पर क्रिया के साक्ष्य: गीलापन की घटना, संपीड़न और तनाव का प्रतिरोध, ठोस और गैसों की कम संपीड़न क्षमता आदि। अणुओं की परस्पर क्रिया का कारण किसी पदार्थ में आवेशित कणों की विद्युत चुम्बकीय परस्पर क्रिया है। इसे कैसे समझाया जाए? एक परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक और एक ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन आवरण होता है। नाभिक का आवेश सभी इलेक्ट्रॉनों के कुल आवेश के बराबर होता है, इसलिए संपूर्ण परमाणु विद्युत रूप से तटस्थ होता है। एक या अधिक परमाणुओं से युक्त अणु भी विद्युत रूप से तटस्थ होता है। आइए दो स्थिर अणुओं के उदाहरण का उपयोग करके अणुओं के बीच परस्पर क्रिया पर विचार करें। प्रकृति में पिंडों के बीच गुरुत्वाकर्षण और विद्युत चुम्बकीय बल मौजूद हो सकते हैं। चूँकि अणुओं का द्रव्यमान अत्यंत छोटा होता है, अणुओं के बीच गुरुत्वाकर्षण संपर्क की नगण्य शक्तियों को नजरअंदाज किया जा सकता है। बहुत बड़ी दूरी पर अणुओं के बीच कोई विद्युत चुम्बकीय संपर्क भी नहीं होता है। लेकिन, जैसे-जैसे अणुओं के बीच की दूरी कम होती जाती है, अणु खुद को इस तरह से उन्मुख करना शुरू कर देते हैं कि एक-दूसरे का सामना करने वाले उनके किनारों पर अलग-अलग संकेतों के आरोप होंगे (सामान्य तौर पर, अणु तटस्थ रहते हैं), और अणुओं के बीच आकर्षक बल उत्पन्न होते हैं। अणुओं के बीच की दूरी में और भी अधिक कमी के साथ, अणुओं के परमाणुओं के नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन गोले की बातचीत के परिणामस्वरूप प्रतिकारक बल उत्पन्न होते हैं। परिणामस्वरूप, अणु पर आकर्षण और प्रतिकर्षण की शक्तियों का योग कार्य करता है। बड़ी दूरी पर आकर्षण बल प्रबल होता है (अणु के 2-3 व्यास की दूरी पर आकर्षण अधिकतम होता है), कम दूरी पर प्रतिकर्षण बल प्रबल होता है। अणुओं के बीच एक दूरी होती है जिस पर आकर्षक बल प्रतिकारक बल के बराबर हो जाते हैं। अणुओं की इस स्थिति को स्थिर संतुलन की स्थिति कहा जाता है। एक दूसरे से दूरी पर स्थित और विद्युत चुम्बकीय बलों द्वारा जुड़े अणुओं में स्थितिज ऊर्जा होती है। स्थिर संतुलन स्थिति में, अणुओं की स्थितिज ऊर्जा न्यूनतम होती है। किसी पदार्थ में, प्रत्येक अणु कई पड़ोसी अणुओं के साथ एक साथ संपर्क करता है, जो अणुओं की न्यूनतम संभावित ऊर्जा के मूल्य को भी प्रभावित करता है। इसके अलावा, किसी पदार्थ के सभी अणु निरंतर गति में हैं, अर्थात। गतिज ऊर्जा है. इस प्रकार, किसी पदार्थ की संरचना और उसके गुण (ठोस, तरल और गैसीय पिंड) अणुओं की परस्पर क्रिया की न्यूनतम संभावित ऊर्जा और अणुओं की तापीय गति की गतिज ऊर्जा के भंडार के बीच संबंध से निर्धारित होते हैं।

ठोस, तरल और गैसीय पिंडों की संरचना और गुण

पिंडों की संरचना को पिंड के कणों की परस्पर क्रिया और उनकी तापीय गति की प्रकृति द्वारा समझाया जाता है।

ठोस

ठोसों का आकार और आयतन स्थिर होता है और वे व्यावहारिक रूप से असम्पीडित होते हैं। अणुओं की परस्पर क्रिया की न्यूनतम स्थितिज ऊर्जा अणुओं की गतिज ऊर्जा से अधिक होती है। मजबूत कण अंतःक्रिया. किसी ठोस में अणुओं की तापीय गति केवल स्थिर संतुलन स्थिति के आसपास कणों (परमाणुओं, अणुओं) के कंपन द्वारा व्यक्त की जाती है।

आकर्षण की बड़ी ताकतों के कारण, अणु व्यावहारिक रूप से पदार्थ में अपनी स्थिति नहीं बदल सकते हैं, यह ठोस पदार्थों की मात्रा और आकार की अपरिवर्तनीयता को बताता है। अधिकांश ठोस पदार्थों में कणों की स्थानिक रूप से व्यवस्थित व्यवस्था होती है जो एक नियमित क्रिस्टल जाली बनाती है। पदार्थ के कण (परमाणु, अणु, आयन) क्रिस्टल जाली के शीर्षों - नोड्स पर स्थित होते हैं। क्रिस्टल जाली के नोड्स कणों के स्थिर संतुलन की स्थिति के साथ मेल खाते हैं। ऐसे ठोसों को क्रिस्टलीय कहा जाता है।

तरल

तरल पदार्थों का एक निश्चित आयतन होता है, लेकिन उनका अपना आकार नहीं होता, वे जिस बर्तन में रखे जाते हैं, उसी का आकार ले लेते हैं। अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की न्यूनतम संभावित ऊर्जा अणुओं की गतिज ऊर्जा के बराबर होती है। कमजोर कण अंतःक्रिया. किसी तरल में अणुओं की तापीय गति को उसके पड़ोसियों द्वारा अणु को प्रदान की गई मात्रा के भीतर एक स्थिर संतुलन स्थिति के आसपास कंपन द्वारा व्यक्त किया जाता है। अणु किसी पदार्थ के संपूर्ण आयतन में स्वतंत्र रूप से नहीं घूम सकते, लेकिन अणुओं का पड़ोसी स्थानों में संक्रमण संभव है। यह तरल की तरलता और उसके आकार को बदलने की क्षमता की व्याख्या करता है।

तरल पदार्थों में, अणु आकर्षण बल द्वारा एक-दूसरे से काफी मजबूती से बंधे होते हैं, जो तरल के आयतन की अपरिवर्तनीयता को स्पष्ट करता है। किसी तरल पदार्थ में अणुओं के बीच की दूरी अणु के व्यास के लगभग बराबर होती है। जब अणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है (तरल का संपीड़न), तो प्रतिकारक बल तेजी से बढ़ जाते हैं, इसलिए तरल पदार्थ असम्पीडित होते हैं। उनकी संरचना और तापीय गति की प्रकृति के संदर्भ में, तरल पदार्थ ठोस और गैसों के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। हालाँकि तरल और गैस के बीच का अंतर तरल और ठोस की तुलना में बहुत अधिक है। उदाहरण के लिए, पिघलने या क्रिस्टलीकरण के दौरान, किसी पिंड का आयतन वाष्पीकरण या संघनन की तुलना में कई गुना कम बदलता है।

गैसों का आयतन स्थिर नहीं होता और वे जिस बर्तन में स्थित होती हैं उसके पूरे आयतन पर कब्जा कर लेती हैं। अणुओं के बीच परस्पर क्रिया की न्यूनतम स्थितिज ऊर्जा अणुओं की गतिज ऊर्जा से कम होती है। पदार्थ के कण व्यावहारिक रूप से परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। गैसों की विशेषता अणुओं की व्यवस्था और गति में पूर्ण विकार है।

गैस के अणुओं के बीच की दूरी अणुओं के आकार से कई गुना अधिक होती है। छोटे आकर्षक बल अणुओं को एक-दूसरे के करीब नहीं रख सकते, इसलिए गैसें बिना किसी सीमा के फैल सकती हैं। बाहरी दबाव के प्रभाव में गैसें आसानी से संपीड़ित हो जाती हैं, क्योंकि अणुओं के बीच की दूरियाँ बड़ी हैं, और परस्पर क्रिया बल नगण्य हैं। कंटेनर की दीवारों पर गैस का दबाव गतिमान गैस अणुओं के प्रभाव से बनता है।

पदार्थ के आधुनिक आणविक गतिज सिद्धांत में, किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाएँ उसके कणों की व्यवस्था में अलग-अलग डिग्री के क्रम से जुड़ी होती हैं। गैसीय अवस्था की विशेषता अणुओं की पूरी तरह से अव्यवस्थित, अराजक व्यवस्था है। इसके विपरीत, एक आदर्श क्रिस्टल में कणों को एक सख्त क्रम में व्यवस्थित किया जाता है जो पूरे क्रिस्टल में फैला होता है। क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों में कणों की सही व्यवस्था की पुष्टि क्रिस्टल द्वारा एक्स-रे के प्रकीर्णन पर प्रयोगों द्वारा प्रयोगात्मक रूप से की जाती है।

इन प्रयोगों ने, उदाहरण के लिए, यह स्थापित करना संभव बना दिया कि कई क्रिस्टल में परमाणु एक तथाकथित केंद्रित घन क्रिस्टल जाली बनाते हैं (चित्र 58, ए)। ऐसे क्रिस्टल जाली के स्थानों पर स्थित परमाणु मनमाने ढंग से चुने गए परमाणु से बहुत विशिष्ट दूरी पर स्थित होते हैं (O - चित्र 58 में)। विचाराधीन क्रिस्टल जाली की विशेषता इस तथ्य से है कि चयनित परमाणु से कुछ दूरी पर, परमाणुओं की दूरी आदि पर 8 परमाणु होते हैं।

जाली में परमाणुओं के संकेतित स्थानिक वितरण को भुज अक्ष पर दूरियों को आलेखित करके और ऑर्डिनेट अक्ष पर O परमाणु के चारों ओर वर्णित त्रिज्या के साथ एक गोलाकार सतह के एक वर्ग सेंटीमीटर पर स्थित परमाणुओं की संख्या के बराबर मान द्वारा चित्रित किया जा सकता है। मूल के रूप में चुना गया.

इस सिद्धांत के अनुसार निर्मित एक ग्राफ चित्र 58, बी में दिखाया गया है।

चावल। 58 क्रिस्टल जाली की संरचना और एंगस्ट्रॉम में व्यक्त दूरी पर जाली में पड़ोसी परमाणुओं की संख्या की निर्भरता।

एक्स-रे विधि, प्रयोगात्मक परिणामों के आधार पर, अध्ययन के तहत सभी पदार्थों के लिए समान ग्राफ़ की गणना और निर्माण करने की अनुमति देती है।

उनके क्रिस्टलीकरण तापमान के करीब तापमान पर सबसे सरल (परमाणु) तरल पदार्थों की संरचना के अध्ययन के लिए इस विधि के अनुप्रयोग से एक तथ्य की स्थापना हुई जो तरल अवस्था के सिद्धांत के लिए बेहद महत्वपूर्ण है। यह पता चला कि इन परिस्थितियों में, क्रिस्टल की विशेषता वाले कणों की व्यवस्था का क्रम काफी हद तक तरल में संरक्षित रहता है। परमाणु तरल पदार्थों के एक्स-रे पैटर्न ख़स्ता क्रिस्टलीय ठोस पदार्थों के लिए प्राप्त एक्स-रे पैटर्न से मिलते जुलते हैं। इसी तरह के प्रयोगों से पता चला कि बढ़ते तापमान के साथ यह क्रम कम हो जाता है, तरल कणों की व्यवस्था गैस कणों की व्यवस्था की विशेषता के करीब पहुंच जाती है। इन प्रयोगों के परिणामों को समझाने के लिए कई सिद्धांत प्रस्तावित किए गए हैं। उनमें से एक के अनुसार, तरल में अनाकार अवस्था में किसी पदार्थ की पतली फिल्मों द्वारा अलग किए गए सूक्ष्मदर्शी क्रिस्टल होते हैं, जो कणों की एक यादृच्छिक व्यवस्था द्वारा विशेषता होती है। सूक्ष्मदर्शी क्रिस्टलों को साइबोटैक्टिक क्षेत्र कहा जाता था। वास्तविक क्रिस्टल के विपरीत, सिबोटैक्टिक क्षेत्र स्पष्ट रूप से रेखांकित नहीं होते हैं; वे

कणों की अव्यवस्थित व्यवस्था वाले क्षेत्रों में सुचारू रूप से संक्रमण। इसके अलावा, सिबोटैक्टिक क्षेत्र स्थायी नहीं हैं; वे लगातार नष्ट होते रहते हैं और फिर से उभर आते हैं। कणों की क्रमबद्ध व्यवस्था के क्षेत्रों की उपस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि तरल के अधिकांश अणुओं के लिए, उनसे सटे कण एक निश्चित क्रम में स्थित होते हैं, जो किसी दिए गए तरल की विशेषता है। हालाँकि, एक दूसरे के संबंध में व्यक्तिगत साइबोटैक्टिक समूहों के अराजक अभिविन्यास के कारण, अणुओं की क्रमबद्ध व्यवस्था केवल किसी दिए गए अणु के निकटतम पड़ोसियों तक ही फैली हुई है।

चावल। 59. एक आदर्श क्रिस्टल और तरल की संरचना की तुलना।

तीन से चार आणविक व्यास की दूरी पर, क्रम इतनी दृढ़ता से घटता है कि पदार्थ के कणों की व्यवस्था में सही क्रम के बारे में बात करने का कोई मतलब नहीं है।

अब यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि एक तरल पदार्थ को उसके कणों की व्यवस्था में छोटी दूरी के क्रम की विशेषता होती है, क्रिस्टल के विपरीत, जो लंबी दूरी के क्रम की विशेषता होती है।

क्रिस्टलीय ठोस और तरल की संरचना में अंतर को चित्र 59 में योजनाबद्ध रूप से दिखाया गया है। चित्र में बाईं ओर एक आदर्श काल्पनिक क्रिस्टल की संरचना है। क्रिस्टल में कहीं भी इसके संरचनात्मक कण एक दूसरे के सापेक्ष कड़ाई से परिभाषित स्थिति पर कब्जा कर लेते हैं। हालाँकि, तरल पदार्थों में (दाईं ओर की आकृति में), मनमाने ढंग से चुने गए O अणु के आसपास, पड़ोसी अणुओं की व्यवस्था क्रिस्टलीय (दिशा) के बहुत करीब और उससे भिन्न (दिशा) दोनों हो सकती है। किसी भी मामले में, तरल में पड़ोसी अणुओं ("छोटी दूरी के क्रम") की लगभग "क्रिस्टलीय" व्यवस्था होती है और लंबी दूरी के अणुओं की व्यवस्था में सख्त आदेश का उल्लंघन होता है ("लंबी दूरी के क्रम की कमी")।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि विचाराधीन आंकड़े में क्रमबद्ध तरीके से व्यवस्थित कणों की संख्या (चित्र 59, ए)

अव्यवस्थित रूप से व्यवस्थित कणों की संख्या के साथ भी ऐसा ही है (चित्र 59, बी)। संबंधित क्षेत्रों की तुलना हमें आश्वस्त करती है कि तरल की विशेषता वाले कणों की अव्यवस्थित व्यवस्था के साथ, यह एक व्यवस्थित, क्रिस्टलीय की तुलना में अधिक मात्रा में होता है।

तरल पदार्थों के एक्स-रे विवर्तन अध्ययन के परिणामों को तरल की क्वासिक्रिस्टलाइन संरचना की अवधारणा के आधार पर भी समझाया जा सकता है। इसे समझाने के लिए, आइए हम एक आदर्श क्रिस्टल में परमाणुओं की व्यवस्था की ओर मुड़ें। यदि आप मानसिक रूप से ऐसे क्रिस्टल में किसी भी परमाणु का चयन करते हैं और यह निर्धारित करने का प्रयास करते हैं कि पहले से कुछ दूरी पर पड़ोसी परमाणु से मिलने की संभावना क्या है, तो थर्मल गति की अनुपस्थिति में वांछित संभावना शून्य से कम दूरी पर शून्य के बराबर होगी। वह दूरी जिस पर वह एकता के बराबर हो जाएगी। इसका मतलब यह है कि एक निश्चित दिशा में, एक पड़ोसी परमाणु हमेशा मूल परमाणु से समान दूरी पर मिलेगा।

बड़ी लेकिन छोटी दूरी पर, वांछित संभावना फिर से शून्य के बराबर होगी, और दूरी पर एक के बराबर होगी। यह स्थिति पूरे क्रिस्टल में दोहराई जाएगी: एक परमाणु से मुठभेड़ की संभावना सभी दूरियों के लिए एकता के बराबर होगी जो कि गुणज हैं

एक क्रिस्टल में परमाणुओं की थर्मल कंपन गति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि एक पड़ोसी परमाणु से मिलने की संभावना शून्य के बराबर नहीं होगी, इससे थोड़ी अलग दूरी पर भी। एक मामले में, पड़ोसी परमाणु, दोलन करते हुए, एक से थोड़ा करीब आएगा जिसे गिना जाता है, और किसी अन्य मामले में - हटा दिया जाएगा। ग्राफ़िक रूप से, किसी परमाणु और संदर्भ बिंदु के रूप में चुने गए परमाणु के बीच की दूरी के आधार पर उसके मिलने की संभावना में परिवर्तन को एक विशेषता वक्र (चित्र 60 का ऊपरी भाग) द्वारा दर्शाया गया है।

ग्राफ़ की एक विशिष्ट विशेषता वक्र के अलग-अलग घंटी के आकार वाले खंडों की चौड़ाई की स्थिरता है। यह वह स्थिरता है जो संपूर्ण क्रिस्टल में व्यवस्था के संरक्षण को इंगित करती है।

तरल में एक अलग तस्वीर देखी जाती है (चित्र 60, नीचे)। गुणात्मक रूप से, मूल परमाणु से किसी भी दूरी पर किसी परमाणु से मिलने की संभावना बदल जाती है, जैसे कि क्रिस्टल में होती है। हालाँकि, इस मामले में, वक्र का केवल पहला घंटी के आकार का खंड स्पष्ट अधिकतम के रूप में व्यक्त किया गया है। बाद के घंटी के आकार के खंड, विस्तार करते हुए, एक-दूसरे को ओवरलैप करते हैं, जिससे वक्र पर मैक्सिमा अपेक्षाकृत तेज़ी से गायब हो जाती है।

इस प्रकार, किसी तरल पदार्थ में एक दूसरे के करीब कणों की व्यवस्था क्रिस्टलीय में कणों की व्यवस्था के समान होती है

ठोस बॉडी जैसे-जैसे आप मूल परमाणु से दूर जाते हैं, जिसके सापेक्ष गणना की जाती है, कणों की स्थिति अधिक से अधिक अव्यवस्थित हो जाती है। किसी भी दूरी पर किसी कण से टकराने की संभावना लगभग वैसी ही हो जाती है, जैसी गैसों में होती है।

बेशक, परमाणुओं के स्थान में अनिश्चितता में वृद्धि को उनके थर्मल कंपन के आयाम में वृद्धि से नहीं, बल्कि तरल कणों की व्यवस्था में यादृच्छिक गड़बड़ी से समझाया गया है।

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि तरल पदार्थों के लिए, संभाव्यता वक्र (छवि 60) पर पहला अधिकतम भी पूरी तरह से हल नहीं हुआ है, अर्थात, वक्र अधिकतम के दाईं ओर भुज अक्ष को नहीं छूता है।

चावल। 60. एक आदर्श क्रिस्टल और एक तरल में परमाणुओं का संभावित वितरण

भौतिक रूप से, इसका मतलब यह है कि किसी तरल पदार्थ में किसी दिए गए कण के निकटतम कणों की संख्या सख्ती से स्थिर नहीं होती है, जैसा कि क्रिस्टल में होता है।

एक तरल में, केवल निकटतम पड़ोसियों की औसत संख्या की स्थिरता के बारे में बात करना अधिक सही है।

तरल पदार्थों के एक्स-रे विवर्तन अध्ययन के परिणाम जो वर्तमान में हमारे पास हैं, उन्हें सिबोटैक्टिक समूहों की अवधारणा के आधार पर और तरल की क्वासिक्रिस्टलाइन संरचना की अवधारणा के आधार पर समझाया जा सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि तरल के माइक्रोक्रिस्टलाइन और क्वासिक्रिस्टलाइन सिद्धांतों के बीच अंतर छोटा है। यदि हम कमोबेश लंबी अवधि में तरल कणों की औसत व्यवस्था का अध्ययन करते हैं, तो दोनों सिद्धांत समान परिणाम देंगे।

दोनों सिद्धांतों का नुकसान यह है कि, किसी तरल की संरचना की गुणात्मक रूप से सही विशेषताओं का वर्णन करते समय, वे इसके गुणों को मात्रात्मक रूप से चित्रित करना संभव नहीं बनाते हैं।

तरल अवस्था के विभिन्न प्रकार के "क्रिस्टलीय" सिद्धांत तथाकथित "छिद्र" सिद्धांत हैं

तरल पदार्थ इस सिद्धांत के अनुसार, एक तरल एक क्रिस्टल की तरह होता है जिसमें बड़ी संख्या में परमाणु अपनी अंतर्निहित संतुलन स्थिति से विस्थापित हो जाते हैं। जब कोई परमाणु अपनी संतुलन स्थिति से विस्थापित होता है, तो एक प्रकार का खाली स्थान बच जाता है, जिसे "छिद्र" कहा जाता है।

सिद्धांत के अनुसार, तरल में "छेद" अणुओं के बीच कमोबेश विस्तारित स्थान होते हैं जो अनायास उत्पन्न होते हैं, विस्तारित होते हैं, और फिर सिकुड़ते हैं और फिर से गायब हो जाते हैं।

या. आई. फ्रेनकेल के अनुसार, द्रव के "छिद्र" सिद्धांत में अवस्था का समीकरण निम्नलिखित रूप में है:

यहां V तापमान पर तरल का दाढ़ आयतन है, वह न्यूनतम मात्रा जो तरल घेर सकता है; छिद्र निर्माण ऊर्जा; बोल्ट्ज़मान स्थिरांक; अवोगाद्रो की संख्या; न्यूनतम छेद की मात्रा.

जैसा कि बार-बार जोर दिया गया है, जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तरल पदार्थ की ठोस से समानता कम हो जाती है और संबंधित गैसों से उनकी समानता बढ़ जाती है। इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि तरल पदार्थों के गुणों की व्याख्या करते समय, ऊपर चर्चा किए गए तरल के "क्रिस्टलीय" मॉडल के साथ, ऐसे सिद्धांत व्यापक हो गए हैं जिनमें तरल की तुलना अत्यधिक संपीड़ित गैस से की जाती है। इन सिद्धांतों में तरल की मुक्त मात्रा का विचार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिसे सटीक रूप से निर्धारित करना मुश्किल है। तरल की मुक्त मात्रा की गणना के लिए वर्तमान में मौजूदा तरीके मोटे तौर पर अनुमानित हैं और, एक नियम के रूप में, एक दूसरे से अलग होने वाले मूल्यों को जन्म देते हैं।

मुक्त आयतन के सिद्धांतों में से, सबसे विकसित तरल का तथाकथित "कोशिका" सिद्धांत है।

इस तथ्य के कारण कि तरल अणु एक दूसरे के करीब स्थित हैं, उनमें से प्रत्येक को एक कोशिका में संलग्न माना जा सकता है, जिसकी दीवारें उसके निकटतम पड़ोसियों द्वारा बनाई गई हैं। अणु स्थान बदल सकते हैं, जिससे मानसिक रूप से चयनित कोशिका के केंद्र में स्थित एक अणु, कुछ समय बाद, आसन्न कोशिका में जा सकता है। हालाँकि, ऐसे कण प्रवास अपेक्षाकृत कम ही होते हैं, और अणु अपना अधिकांश समय किसी दिए गए कोशिका के अंदर बिताता है।

किसी कोशिका में एक अणु की गति उसके निकटतम पड़ोसियों द्वारा निर्मित बल क्षेत्र में होती है, जिसकी संख्या साधारण तरल पदार्थों के लिए 12 मानी जाती है।

चूँकि यह सिद्धांत उच्च तापमान पर तरल पदार्थों पर लागू होता है, जब पदार्थ की संरचना का प्रभाव व्यावहारिक रूप से अप्रभावित होता है, तो जिस बल क्षेत्र में कण चलता है उसे गोलाकार रूप से सममित माना जा सकता है।

कणों के बीच की दूरी पर आणविक संपर्क की संभावित ऊर्जा की निर्भरता के एक निश्चित रूप को आगे बढ़ाते हुए और कई सरल धारणाएं बनाते हुए, हम एक इकाई सेल में स्थित कण की संभावित ऊर्जा के लिए एक अभिव्यक्ति पा सकते हैं। इस अभिव्यक्ति को आमतौर पर निम्नलिखित रूप दिया जाता है:

जहां V प्रति कण एक गोलाकार कोशिका का आयतन और स्थिरांक है।

इस स्थिति में द्रव की अवस्था का समीकरण निम्नलिखित रूप में लिखा जा सकता है:

यहां दबाव, बोल्ट्जमान स्थिरांक और तापमान है। अंतिम अभिव्यक्ति में मान को प्रतिस्थापित करके, व्यक्तिगत तरल पदार्थों की कई भौतिक और रासायनिक विशेषताओं को मापना संभव है। उदाहरण के लिए, तरल पदार्थों के कोशिका सिद्धांत का उपयोग करके, विभिन्न सरल पदार्थों के महत्वपूर्ण मापदंडों की गणना करना संभव है। सरलतम गैसों के मामले में महत्वपूर्ण तापमान के परिकलित मान हाइड्रोजन 41°, नियॉन 47°, नाइट्रोजन 128° और आर्गन 160° के लिए निरपेक्ष पैमाने पर बराबर निकले, जबकि प्रयोगात्मक मान क्रमशः हैं 33°, 44°, 126° और 150° K. दिए गए इस उदाहरण में, सैद्धांतिक रूप से गणना किए गए मानों और प्रयोगात्मक रूप से पाए गए मानों के बीच समझौता काफी संतोषजनक है।

हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि दबाव के लिए ऊपर लिखी गई अभिव्यक्ति, कड़ाई से बोलते हुए, वास्तविक गैस के लिए मान्य है, तरल के लिए नहीं, और इसलिए सिद्धांत और प्रयोग के बीच बहुत अच्छे समझौते की उम्मीद करने का कोई कारण नहीं है। इस टिप्पणी के बावजूद, मुक्त आयतन सिद्धांत के अपने फायदे हैं, जिनमें से हमें उपयोग किए गए भौतिक मॉडल की सादगी और प्रयोग के साथ सिद्धांत की मात्रात्मक तुलना की संभावना पर ध्यान देना चाहिए।

कोशिका सिद्धांत अपेक्षाकृत आसानी से तरल पदार्थों के गुणों की व्याख्या करना और उनकी कुछ विशेषताओं की गणना करना संभव बनाता है।

सैद्धांतिक रूप से, द्रव का सांख्यिकीय सिद्धांत अधिक कठोर है। इस सिद्धांत में दो भौतिक राशियाँ प्रमुख भूमिका निभाती हैं। इनमें से पहली मात्रा को रेडनल डिस्ट्रीब्यूशन फ़ंक्शन कहा जाता है, दूसरे को अंतर-आणविक क्षमता कहा जाता है। रेडियल

वितरण फ़ंक्शन एक तरल में कणों की एक मनमाने ढंग से चयनित जोड़ी को एक निश्चित दूरी पर मिलने की संभावना निर्धारित करता है, जो कि सीमा में निहित है। अंतर-आणविक क्षमता तरल अणुओं की बातचीत को निर्धारित करती है। इन दो मात्राओं का ज्ञान किसी तरल पदार्थ की स्थिति और ऊर्जा के सैद्धांतिक रूप से कठोर समीकरण लिखने और इसकी विभिन्न भौतिक और रासायनिक विशेषताओं को मात्रात्मक रूप से व्यक्त करने की अनुमति देता है।

कई तरल पदार्थों के लिए रेडियल वितरण फ़ंक्शन को एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण डेटा के आधार पर प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जा सकता है। हालाँकि, विशिष्ट तरल पदार्थों के लिए अंतर-आणविक क्षमता को निर्धारित करने और गणना करने में महत्वपूर्ण कठिनाइयाँ हमें परिणामी समीकरणों को लगभग हल करने के लिए मजबूर करती हैं।

यह परिस्थिति प्रयोग के साथ तरल पदार्थों के सांख्यिकीय सिद्धांत की मात्रात्मक तुलना करना कठिन बना देती है। हालाँकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि यह सिद्धांत तरल पदार्थों के कई गुणों और उनके अंतर्निहित पैटर्न की गुणात्मक रूप से सही भविष्यवाणी करता है।

यह किसी पदार्थ के विभिन्न गुणों की सही भविष्यवाणी करने की क्षमता है जो तरल अवस्था के सांख्यिकीय सिद्धांत के फायदों में से एक है।

भविष्य में, जब अंतर-आणविक क्षमता के लिए एक सैद्धांतिक रूप से कठोर अभिव्यक्ति पाई जाती है और कम्प्यूटेशनल कठिनाइयों को दूर किया जाता है, तो सांख्यिकीय सिद्धांत पदार्थ की तरल अवस्था की विशेषताओं को बेहतर ढंग से समझना संभव बना देगा।