Capillary Action MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Capillary Action - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

केशिका प्रभाव

• एक छोटे व्यास की केशिका नली में द्रव के उठने या गिरने की घटना को जब किसी द्रव में डुबोया जाता है, तो इसे केशिका या मेनिस्कस प्रभाव कहते हैं। यह एक पृष्ठ तनाव प्रभाव है जो पदार्थों के बीच सापेक्ष अंतर-आणविक संसंजन और आसंजन पर निर्भर करता है। जब तरल में संसंजन की तुलना में अधिक आसंजन होता है, तो तरल उस ठोस सतह को गीला कर देता है जिसके साथ वह संपर्क में होता है और केशिका प्रभाव को उत्पन्न करते हुए संपर्क के बिंदु पर ऊपर उठता है।
• आइए हम त्रिज्या r की एक छोटी केशिका कांच की नली पर विचार करें। जब ट्यूब को आंशिक रूप से पानी में डुबोया जाता है, तो पानी ट्यूब की सतह को गीला कर देगा और ट्यूब में सामान्य पानी की सतह से कुछ ऊंचाई तक बढ़ जाएगा। इस घटना को केशिका वृद्धि के रूप में जाना जाता है और यह पानी के अणुओं के बीच संसंजन की तुलना में कांच और पानी के अणुओं के बीच अधिक आसंजन के कारण होता है।
• अधिक आसंजन के कारण, पानी के अणु कांच की सतह की ओर झुकते हैं और संपर्क के एक छोटे कोण के साथ अवतल सतह बनाते हैं, जैसा कि चित्र (a) में दिखाया गया है।
• आइए हम उसी कांच की नली को पारे के एक कुंड में लंबवत विसर्जित करें। ट्यूब के अंदर पारा का स्तर नीचे गिर जाता है और ट्यूब के अंदर पारे की सतह  के बाहर पारा स्तर से कम हो जाएगी।
• यह घटना केशिका न्यूनता है। यहाँ, पारा अणुओं के बीच संसंजन पारा और कांच के अणुओं के बीच आसंजन से अधिक है। इसके कारण, पारा स्तर नीचे गिरकर एक उत्तल सतह (मेनिस्कस के रूप में जाना जाता है) बन गया है, जिसका संपर्क कोण 90° से अधिक है, जैसा कि चित्र 1 (b) में दिखाया गया है।

स्पष्टीकरण:

• जल का पृष्ठीय तनाव,​ जल के साथ बुलबुले के गठन के लिए आवश्यक भित्ति तनाव प्रदान करता है। उस दीवार तनाव को कम करने की प्रवृत्ति बुलबुले के गोलाकार आकार में ढ़ालती है।
• एक बुलबुले के अंदर और बाहर दाबांतर, पृष्ठीय तनाव और बुलबुले की त्रिज्या पर निर्भर करता है।
• बुलबुले को दो गोलार्ध के रूप में देखने से संबंध प्राप्त किया जा सकता है और ध्यान दिया जाता है कि गोलार्द्ध की परिधि के आसपास कार्यरत पृष्ठीय तनाव से अलग होने वाले आंतरिक दाब का प्रतिकार होता है।
• तनाव प्रदान करने वाले दो पृष्ठों वाले बुलबुले के लिए दाब का संबंध निम्न प्रकार दिया जाता है:

बुलबुले का दाब: बुलबुले के शीर्ष गोलार्ध पर शुद्ध उर्ध्व बल, समभुज वृत्त के क्षेत्रफल के दाबांतर की इकाई है:

• वृत्त की संपूर्ण परिधि पर नीचे की ओर तनाव बल, पृष्ठीय तनाव का दो गुना होता है क्योंकि दोनों पृष्ठों का बल में योगदान होता है।

यह प्रदान करता है,

एक बुलबुले के लिए

केवल एक पृष्ठ वाली एक छोटी बूंद के लिए,

तरल की बूंद पर पृष्ठीय तनाव (गोलकार जल की बूंद):

बूंद के अंदर दाब तीव्रता:

खोखले बुलबुले पर पृष्ठीय तनाव (साबुन का बुलबुला):

बूंद के अंदर दाब तीव्रता:

जहाँ γ तरल का पृष्ठीय तनाव है।

संकल्पना:

संसंजन:

संसंजन का अर्थ है एक ही तरल के अणुओं के बीच अंतर-आणविक आकर्षण। यह किसी तरल पदार्थ को थोड़ी मात्रा में तनन प्रतिबल का विरोध करने में सक्षम बनाता है। संसंजन द्रव की कणों के एक समूह के रूप में बने रहने की प्रवृत्ति है। "पृष्ठ तनाव" मुक्त सतह पर कणों के बीच संसंजन के कारण होता है।

आसंजन:

आसंजन का अर्थ है तरल के अणुओं और तरल के संपर्क में ठोस सीमा सतह के अणुओं के बीच आकर्षण। यह गुणधर्म किसी तरल पदार्थ को दूसरी वस्तु से चिपकने में सक्षम बनाता है। केशिका क्रिया संसंजन और आसंजन दोनों के कारण होती है।

पृष्ठ तनाव की घटना के कुछ महत्वपूर्ण उदाहरण इस प्रकार हैं:

1. बारिश की बूंदें (गिरती हुई बारिश की बूंद संसजन और पृष्ठ तनाव के कारण गोलाकार हो जाती है।)
2. एक पेड़ में रस का बढ़ना
3. पक्षी तालाब से जल पी सकते हैं।
4. केशिकीय उत्थान और केशिकीय साइफनन।
5. जल की सतह पर धूल के कणों का एकत्र होना।
6. तरल जेट का टूटना

केशिकात्व:

• केशिकात्व एक ऐसी घटना है जिसके द्वारा एक तरल (इसके विशिष्ट गुरुत्व के आधार पर) अपने सामान्य स्तर से ऊपर या नीचे एक पतली कांच की नलिका में ऊपर उठता है।
• यह घटना तरल कणों के संसंजन और आसंजन के संयुक्त प्रभाव के कारण होती है।
• केशिका नली का व्यास जितना छोटा होगा, केशिका का उत्थान या पतन उतना ही अधिक होगा।
• प्रयोगशाला केशिका (कांच) नलिकाओ में तरल स्तर की माप 8 mm से छोटी नहीं होनी चाहिए।
• जल और कांच के लिए संपर्क कोण (θ) शून्य है।
• पारा और कांच के लिए संपर्क कोण (θ) 120^∘ है।

इसलिए विकल्प (1) कथन गलत है।

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व्याख्या:

केशिकात्व:

• केशिकात्व को तरल के आसन्न लंबवत स्तर के सापेक्ष एक छोटी ट्यूब में तरल सतह के उठने या गिरने की घटना के रूप में परिभाषित किया जाता है जब ट्यूब को तरल में लंबवत रखा जाता है।
• तरल सतह के ऊपर उठने को केशिका उत्थान के रूप में जाना जाता है जबकि तरल सतह के गिरने को केशिका अवसाद के रूप में जाना जाता है।
• ट्यूब की दीवार और तरल अणुओं के बीच आकर्षण (आसंजन) अणुओं के आपसी आकर्षण (सामंजस्य) को दूर करने और उन्हें दीवार तक खींचने के लिए पर्याप्त मजबूत होता है। इसलिए, तरल को ठोस सतह को गीला करने के लिए कहा जाता है।
• यह तरल के cm या mm के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसका मान द्रव के विशिष्ट भार, नली के व्यास और द्रव के पृष्ठ तनाव पर निर्भर करता है।

​

• केशिका वृद्धि द्वारा दिया जाता है: , पानी और साफ कांच की नली के बीच θ का मान लगभग शून्य के बराबर होता है और इसलिए इसकी इकाई m या cm है
• यदि θ, 90° से कम है, तो तरल को ठोस को "गीला" कहा जाता है। हालांकि, अगर θ, 90 डिग्री से अधिक है, तरल ठोस द्वारा पीछे हट जाता है, और इसे "गीला" नहीं करने की कोशिश करता है।
• उदाहरण के लिए, पानी कांच को गीला करता है, लेकिन मोम को नहीं। दूसरी ओर पारा कांच को गीला नहीं करता है।

स्पष्टीकरण:

कैपलैरिटि

• यह तरल के सामान्य आसन्न स्तर के सापेक्ष तरल सतह में उत्कर्ष या ढलान की घटना है, संसंजन और आसंजन के कारण, कैपिलरिटि अस्तित्व में आती है।
• यदि आसंजन संसंजन से कम है, तो केशिका वृद्धि देखी जाती है। दूसरी ओर, यदि आसंजन संसंजन से अधिक है तो केशिका पात या अवनमन देखा जाता है।

केशिका में वृद्धि या पात को निम्न द्वारा दिया जा सकता है:

और, केशिका क्रिया में शामिल कुछ महत्वपूर्ण शब्द इस प्रकार हैं

• संपर्क कोण: संपर्क कोण किसी ठोस की सतह को गीला करने के लिए तरल की क्षमता का मापन है।
• आसंजक बल: विभिन्न प्रकार के अणुओं के बीच आकर्षक बलों को आसंजक बल कहा जाता है।
• ससंजन बल: समान प्रकार के अणुओं के बीच आकर्षक बलों को ससंजन बल कहा जाता है।
• 90 ° के संपर्क कोण के लिए ससंजन बल और आसंजक बल साम्य स्थिति में हैं।

नीचे दिया गया आरेख केशिका ट्यूब के अंदर पारा और पानी के विभिन्न आकारों को दर्शाता है।

Where,

σ = surface tension, ρ = density of liquid, θ = angle of contact, d = diameter of the capillary tube

Capillary rise is given by the formula 

In the given figure, The diameter of the capillary is in increasing order D

Hence the order of the capillary rise will be A

वर्णन:

• केशिका ट्यूब में उपयोग किये जाने वाले पारा की स्थिति में संसंजक बल प्रभावी होता है, इसलिए यह कांच को गिला नहीं करता है।
• संसंजक बल समान प्रकार के अणुओं के बीच आकर्षण के बल होते हैं।
• आसंजक बल अलग-अलग प्रकार के अणुओं के बीच आकर्षण के बल होते हैं।
• पानी की स्थिति में आसंजक बल संसंजक बल की तुलना में मजबूत होता है, यही कारण है कि यह कांच को गिला कर देता है।
• पार की स्थिति में कांच और पार के बीच संपर्क के उच्चतम कोण के कारण θ > 90° है, निर्मित नवचंद्रक उत्तल होता है। इसलिए पार अणुओं के बीच संसंजक बल मजबूत होता है और पार स्तंभ में ऊपर उठने के बजाय सिकुड़ने की प्रवृत्ति होगी।

Explanation:

जब आसंजन बल संसंजन बल से अधिक होता है तो द्रव सतह को गीला कर देगा और द्रव और सतह के बीच संपर्क का कोण 90° (न्यून) से कम होगा।

रेखांकन क्षमता के रूप में केशिकत्व का प्रतिनिधित्व निम्न द्वारा किया जा सकता है:

स्थिती - 1:

जब संपर्क कोण θ न्यून है यानी θ

गीले तरल पदार्थ की स्थिती में केशिका ट्यूब में स्तर बढ़ जाएगा और घटना केशिका वृद्धि है। पानी और साफ ग्लास ट्यूब के लिए θ = 0°।

स्थिती - 2:

जब संपर्क कोण θ अधिक है यानी θ > 90°

गैर-गीले द्रव की स्थिती में केशिका ट्यूब में स्तर गिर जाएगा और घटना केशिका पतन है। पारा ग्लास ट्यूब के लिए θ = 128°। 

अवधारणा:

केशिका वृद्धि की ऊंचाई निम्न द्वारा दी जाती है:

जहाँ,

σ = द्रव का पृष्ठ तनाव

θ = कांच की नली और तरल पदार्थ के बीच संपर्क कोण

ρ = द्रव का घनत्व

r = कांच की नली की त्रिज्या (आकार)

गणना:

दिया गया है:

आकार r1 = 4 mm, h1 = 10 cm
आकार r2 = 2 mm, h2 = ?

केशिका वृद्धि की ऊंचाई निम्न द्वारा दी जाती है:

h1 × r1 = h2 × r2

4 × 10 = h2 × 2

∴ h2 = 20 cm

अवधारणा:

केशिकीय उत्थान की ऊंचाई निम्न द्वारा दी जाती है:

जहाँ,

σ = 20°C पर तरल का पृष्ठ तनाव

ρ = तरल का घनत्व (kg/m³)

d = कांच की नली का व्यास

h = केशिकीय उत्थान/पतन की ऊँचाई

गणना:

w = ρg, θ = 0°

⇒ 

⇒ h = 4σ/wd

केशिका प्रभाव

• एक छोटे व्यास की केशिका नली में द्रव के उठने या गिरने की घटना को जब किसी द्रव में डुबोया जाता है, तो इसे केशिका या मेनिस्कस प्रभाव कहते हैं। यह एक पृष्ठ तनाव प्रभाव है जो पदार्थों के बीच सापेक्ष अंतर-आणविक संसंजन और आसंजन पर निर्भर करता है। जब तरल में संसंजन की तुलना में अधिक आसंजन होता है, तो तरल उस ठोस सतह को गीला कर देता है जिसके साथ वह संपर्क में होता है और केशिका प्रभाव को उत्पन्न करते हुए संपर्क के बिंदु पर ऊपर उठता है।
• आइए हम त्रिज्या r की एक छोटी केशिका कांच की नली पर विचार करें। जब ट्यूब को आंशिक रूप से पानी में डुबोया जाता है, तो पानी ट्यूब की सतह को गीला कर देगा और ट्यूब में सामान्य पानी की सतह से कुछ ऊंचाई तक बढ़ जाएगा। इस घटना को केशिका वृद्धि के रूप में जाना जाता है और यह पानी के अणुओं के बीच संसंजन की तुलना में कांच और पानी के अणुओं के बीच अधिक आसंजन के कारण होता है।
• अधिक आसंजन के कारण, पानी के अणु कांच की सतह की ओर झुकते हैं और संपर्क के एक छोटे कोण के साथ अवतल सतह बनाते हैं, जैसा कि चित्र (a) में दिखाया गया है।
• आइए हम उसी कांच की नली को पारे के एक कुंड में लंबवत विसर्जित करें। ट्यूब के अंदर पारा का स्तर नीचे गिर जाता है और ट्यूब के अंदर पारे की सतह  के बाहर पारा स्तर से कम हो जाएगी।
• यह घटना केशिका न्यूनता है। यहाँ, पारा अणुओं के बीच संसंजन पारा और कांच के अणुओं के बीच आसंजन से अधिक है। इसके कारण, पारा स्तर नीचे गिरकर एक उत्तल सतह (मेनिस्कस के रूप में जाना जाता है) बन गया है, जिसका संपर्क कोण 90° से अधिक है, जैसा कि चित्र 1 (b) में दिखाया गया है।

व्याख्या:

केशिकात्व:

• केशिकात्व को तरल के आसन्न लंबवत स्तर के सापेक्ष एक छोटी ट्यूब में तरल सतह के उठने या गिरने की घटना के रूप में परिभाषित किया जाता है जब ट्यूब को तरल में लंबवत रखा जाता है।
• तरल सतह के ऊपर उठने को केशिका उत्थान के रूप में जाना जाता है जबकि तरल सतह के गिरने को केशिका अवसाद के रूप में जाना जाता है।
• ट्यूब की दीवार और तरल अणुओं के बीच आकर्षण (आसंजन) अणुओं के आपसी आकर्षण (सामंजस्य) को दूर करने और उन्हें दीवार तक खींचने के लिए पर्याप्त मजबूत होता है। इसलिए, तरल को ठोस सतह को गीला करने के लिए कहा जाता है।
• यह तरल के cm या mm के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसका मान द्रव के विशिष्ट भार, नली के व्यास और द्रव के पृष्ठ तनाव पर निर्भर करता है।

​

• केशिका वृद्धि द्वारा दिया जाता है: , पानी और साफ कांच की नली के बीच θ का मान लगभग शून्य के बराबर होता है और इसलिए इसकी इकाई m या cm है
• यदि θ, 90° से कम है, तो तरल को ठोस को "गीला" कहा जाता है। हालांकि, अगर θ, 90 डिग्री से अधिक है, तरल ठोस द्वारा पीछे हट जाता है, और इसे "गीला" नहीं करने की कोशिश करता है।
• उदाहरण के लिए, पानी कांच को गीला करता है, लेकिन मोम को नहीं। दूसरी ओर पारा कांच को गीला नहीं करता है।

Explanation:

कैपिलैरिटि

• जब एक छोटे व्यास वाले ट्यूब को ऊर्ध्वाधर रूप से द्रव्य में रखा जाता है, तो द्रव्य के सन्निकट सामान्य स्तर के सापेक्ष एक छोटे व्यास वाले ट्यूब में द्रव्य पृष्ठीय स्तर के वृद्धि या कमी की घटना को कैपिलैरिटि के रूप में जाना जाता है।
• गणितीय रूप से इसे निम्न रूप में व्यक्त किया गया है,  
• जहाँ, σ = N/m में द्रव्य का पृष्ठीय तनाव, θ = डिग्री में द्रव्य और गिलास ट्यूब के बीच संपर्क का कोण, ρ = kg/m3 में द्रव्य का घनत्व, d = m में ट्यूब का व्यास
  1. θ के लिए, cosθ = धनात्मक ⇒ h = धनात्मक, केशिका वृद्धि 
  2. θ > 90° के लिए, cosθ = ऋणात्मक ⇒ h = ऋणात्मक, केशिका कमी
  3. θ = 125° के लिए, cosθ = ऋणात्मक ⇒ h = ऋणात्मक, केशिका कमी

ग्राफिकल रूप से कैपिलैरिटि को निम्न रूप में दर्शाया जा सकता है:

स्थिति -1:

जब संपर्क कोण θ न्यून कोण अर्थात् θ

आर्द्रक तरल की स्थिति में केशिका ट्यूब में स्तर बढ़ेगी और घटना केशिका वृद्धि होती है। पानी और साफ़ गिलास ट्यूब के लिए θ = 0° 

स्थिति - 2:

जब संपर्क कोण θ अधिक कोण अर्थात् θ > 90° है

गैर-आर्द्रक तरल की स्थिति में केशिका ट्यूब में स्तर कम होगी और घटना केशिका कमी होती है। मर्करी गिलास ट्यूब के लिए θ = 128°

स्पष्टीकरण:

केशिकत्व: 

• केशिकत्व को तरल के आसन्न सामान्य स्तर के सापेक्ष एक छोटी ट्यूब में तरल सतह के उठने या गिरने की घटना के रूप में परिभाषित किया जाता है जब ट्यूब को तरल में ऊर्ध्वाधर रखा जाता है।
• तरल सतह के ऊपर उठने को केशिका उत्थान के रूप में जाना जाता है जबकि तरल सतह के गिरने को केशिका अवनमन के रूप में जाना जाता है।
• ट्यूब की दीवार और तरल अणुओं के बीच आकर्षण (आसंजन) अणुओं के आपसी आकर्षण (संसंजन) को दूर करने और उन्हें दीवार तक खींचने के लिए पर्याप्त मजबूत होता है। इसलिए, तरल ठोस सतह को गीला कर देता है।
• यह तरल के cm या mm के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसका मान तरल के विशिष्ट भार, नली के व्यास और तरल के पृष्ठ तनाव पर निर्भर करता है।​

​

• केशिका वृद्धि निम्न द्वारा दी जाती है:  , पानी और साफ कांच की नली के बीच θ का मान लगभग शून्य के बराबर होता है।
• यदि θ, 90° से कम है, तो तरल, ठोस को "गीला" कर देता है। हालांकि, यदि θ, 90° से अधिक है, तो तरल ठोस द्वारा प्रतिकर्षित होता है, और इसे "गीला" नहीं करने का प्रयास करता है।

• उदाहरण के लिए, पानी कांच को गीला करता है, लेकिन मोम को नहीं। दूसरी ओर पारा कांच को गीला नहीं करता है।

∴ गैर-आर्द्र तरल पदार्थ (जैसे पारा) की स्थिति में, संसंजन आसंजन से अधिक होता है।

अवधारणा:

केशिका क्रिया:

• यह एक बाहरी बल के उपयोग के बिना एक संकीर्ण स्थान के माध्यम से तरल पदार्थ के प्रवाह की क्षमता है।
  • जब बहुत छोटे व्यास की एक ट्यूब को किसी तरल पदार्थ के अंदर डुबाया जाता है, तो हम एक ट्यूब के अंदर तरल पदार्थ का ऊपर या नीचे गिरते हुए देख सकते हैं।
  • यदि ट्यूब में द्रव का स्तर बढ़ जाता है तो इसे केशिका वृद्धि कहा जाता है और यदि द्रव का स्तर घटता है तो इसे केशिका पतन कहा जाता है।
• केशिका क्रिया का कारण आसंजक और संसंजक बल है।
   

• यदि आसंजक बल ससंजक बल की तुलना में अधिक है, तो केशिका वृद्धि होगी और नवचंद्रक अवतल आकार का होगा।
• यदि आसंजक बल की तुलना में ससंजक बल अधिक है, तो केशिका पतन होगा और नवचंद्रक उत्तल आकार का होगा।
• केशिका वृद्धि के लिए संपर्क कोण 90° से कम होता है और केशिका पतन के लिए संपर्क कोण 90° से अधिक होता है।