Class 11 भौतिकी Ch-7 पदार्थ के स्थूल गुण

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📅 04/06/2026

अध्याय 7: पदार्थ के स्थूल गुण (Properties of Bulk Matter)

पदार्थ के स्थूल गुण वे गुण होते हैं जो किसी पदार्थ के बड़े भाग (Bulk) के व्यवहार को दर्शाते हैं। इन गुणों का अध्ययन करके हम यह समझते हैं कि ठोस, द्रव और गैस बाहरी बल, ताप तथा दाब के प्रभाव में कैसे व्यवहार करते हैं।

7.1 ठोसों के यांत्रिक गुण (Mechanical Properties of Solids)

1. ठोस (Solid) क्या है?

ठोस पदार्थ में अणु और परमाणु एक-दूसरे के बहुत निकट होते हैं। इनके बीच आकर्षण बल अधिक होता है, इसलिए इनका आकार और आयतन निश्चित रहता है।

उदाहरण: लोहे की छड़, लकड़ी, पत्थर आदि।

2. विरूपण (Deformation)

जब किसी वस्तु पर बाहरी बल लगाया जाता है तो उसके आकार या आयाम में परिवर्तन हो सकता है। इस परिवर्तन को विरूपण कहते हैं।

3. प्रत्यास्थता (Elasticity)

किसी पदार्थ का वह गुण जिसके कारण बाहरी बल हटाने पर वह अपनी मूल अवस्था में वापस आ जाता है, प्रत्यास्थता कहलाता है।

उदाहरण: स्प्रिंग, रबर बैंड।

4. प्लास्टिकता (Plasticity)

यदि बल हटाने के बाद वस्तु अपनी मूल अवस्था में वापस न आए तो इस गुण को प्लास्टिकता कहते हैं।

उदाहरण: मिट्टी, मोम।

5. प्रत्यास्थ सीमा (Elastic Limit)

वह अधिकतम सीमा तक लगाया गया बल जिसके बाद वस्तु अपनी मूल अवस्था में लौट आती है। यदि यह सीमा पार हो जाए तो स्थायी विकृति उत्पन्न हो जाती है।

6. तनाव (Stress)

जब किसी वस्तु पर बल लगाया जाता है तो प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लगने वाला आंतरिक प्रतिरोधी बल तनाव कहलाता है।

Stress=FA\text{Stress}=\frac{F}{A}

SI मात्रक: पास्कल (Pa)

तनाव के प्रकार

(a) अनुदैर्ध्य तनाव (Longitudinal Stress)

वस्तु की लंबाई में परिवर्तन करता है।

(b) आयतन तनाव (Volumetric Stress)

आयतन में परिवर्तन करता है।

(c) कतरनी तनाव (Shearing Stress)

आकार में परिवर्तन करता है।

7. विकृति (Strain)

तनाव के कारण उत्पन्न सापेक्ष परिवर्तन को विकृति कहते हैं।

Strain=Change in DimensionOriginal Dimension\text{Strain}=\frac{\text{Change in Dimension}}{\text{Original Dimension}}

विकृति विमाहीन राशि (Dimensionless Quantity) है।

विकृति के प्रकार

  • अनुदैर्ध्य विकृति
  • आयतन विकृति
  • कतरनी विकृति

8. हुक का नियम (Hooke’s Law)

प्रत्यास्थ सीमा के भीतर तनाव विकृति के समानुपाती होता है।

Stress∝Strain\text{Stress}\propto\text{Strain}

या

Stress=E×Strain\text{Stress}=E\times\text{Strain}

जहाँ E प्रत्यास्थता गुणांक है।

9. तनाव-विकृति वक्र (Stress-Strain Curve)

इस ग्राफ से पदार्थ की प्रत्यास्थता, प्रत्यास्थ सीमा, यील्ड बिंदु और टूटने की सीमा ज्ञात की जाती है।

10. यंग गुणांक (Young’s Modulus)

अनुदैर्ध्य तनाव और अनुदैर्ध्य विकृति के अनुपात को यंग गुणांक कहते हैं।

Y=Longitudinal StressLongitudinal StrainY=\frac{\text{Longitudinal Stress}}{\text{Longitudinal Strain}}

11. बल्क गुणांक (Bulk Modulus)

आयतन तनाव और आयतन विकृति के अनुपात को बल्क गुणांक कहते हैं।

K=Volumetric StressVolumetric StrainK=\frac{\text{Volumetric Stress}}{\text{Volumetric Strain}}

12. कतरनी गुणांक (Shear Modulus)

कतरनी तनाव और कतरनी विकृति के अनुपात को कतरनी गुणांक कहते हैं।

G=Shearing StressShearing StrainG=\frac{\text{Shearing Stress}}{\text{Shearing Strain}}

13. पॉइसन अनुपात (Poisson’s Ratio)

लंबाई में परिवर्तन के कारण चौड़ाई में उत्पन्न परिवर्तन का अनुपात।

14. प्रत्यास्थ ऊर्जा (Elastic Potential Energy)

विरूपित वस्तु में संचित ऊर्जा।

15. भंगुर और तन्य पदार्थ

भंगुर पदार्थ (Brittle Material)

  • शीशा
  • चीनी मिट्टी

तन्य पदार्थ (Ductile Material)

  • तांबा
  • एल्यूमिनियम
  • सोना

7.2 द्रवों के यांत्रिक गुण (Mechanical Properties of Fluids)

1. द्रव (Fluid) क्या है?

ऐसा पदार्थ जो बह सकता है और निश्चित आकार नहीं रखता, द्रव कहलाता है।

2. घनत्व (Density)

किसी पदार्थ का प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान।

ρ=mV\rho=\frac{m}{V}

3. सापेक्ष घनत्व (Relative Density)

किसी पदार्थ के घनत्व और जल के घनत्व का अनुपात।

4. दाब (Pressure)

प्रति इकाई क्षेत्रफल पर लगने वाला बल।

P=FAP=\frac{F}{A}

5. द्रव स्थैतिकी (Fluid Statics)

स्थिर द्रवों के अध्ययन को द्रव स्थैतिकी कहते हैं।

6. गहराई के साथ दाब में परिवर्तन

जैसे-जैसे गहराई बढ़ती है, दाब बढ़ता है।

P=hρgP=h\rho g

7. पास्कल का नियम (Pascal’s Law)

बंद द्रव पर लगाया गया दाब सभी दिशाओं में समान रूप से संचरित होता है।

अनुप्रयोग

  • हाइड्रोलिक प्रेस
  • हाइड्रोलिक ब्रेक
  • हाइड्रोलिक लिफ्ट

8. हाइड्रोलिक मशीनें

पास्कल नियम पर आधारित मशीनें।

9. आर्किमिडीज का सिद्धांत (Archimedes’ Principle)

द्रव में डुबोई गई वस्तु पर ऊपर की ओर एक बल लगता है जो विस्थापित द्रव के भार के बराबर होता है।

10. उत्प्लावन बल (Buoyant Force)

द्रव द्वारा ऊपर की ओर लगाया गया बल।

11. प्लवन (Floatation)

जब उत्प्लावन बल और वस्तु का भार बराबर हो जाता है तो वस्तु तैरती है।

12. तैरने की शर्तें

  • घनत्व कम → तैरेगी
  • घनत्व अधिक → डूबेगी

13. पृष्ठ तनाव (Surface Tension)

द्रव की सतह पर कार्य करने वाला संकुचन बल।

14. पृष्ठ ऊर्जा (Surface Energy)

सतह क्षेत्रफल बढ़ाने में आवश्यक ऊर्जा।

15. संसंजक बल (Cohesive Force)

समान अणुओं के बीच आकर्षण बल।

16. आसंजक बल (Adhesive Force)

भिन्न पदार्थों के अणुओं के बीच आकर्षण।

17. संपर्क कोण (Angle of Contact)

द्रव सतह और ठोस सतह के बीच बना कोण।

18. केशिकत्व (Capillarity)

पतली नली में द्रव का ऊपर या नीचे उठना।

उदाहरण:

  • पौधों में जल का ऊपर जाना
  • मिट्टी में नमी का फैलना

19. श्यानता (Viscosity)

द्रव की परतों के बीच उत्पन्न आंतरिक घर्षण।

20. श्यान बल (Viscous Force)

प्रवाह का विरोध करने वाला बल।

21. प्रवाह के प्रकार

(a) लामिनार प्रवाह

परतों में व्यवस्थित प्रवाह।

(b) अशांत प्रवाह

अनियमित प्रवाह।

22. क्रांतिक वेग (Critical Velocity)

लामिनार प्रवाह बनाए रखने की अधिकतम वेग सीमा।

23. रेनॉल्ड संख्या (Reynolds Number)

प्रवाह की प्रकृति निर्धारित करने वाली विमाहीन राशि।

24. स्टोक्स का नियम (Stokes’ Law)

श्यान माध्यम में गतिमान गोलाकार वस्तु पर लगने वाले प्रतिरोधी बल का नियम।

25. अंतिम वेग (Terminal Velocity)

वह स्थिर वेग जिस पर गिरती वस्तु का त्वरण शून्य हो जाता है।

26. धारा रेखाएँ (Streamlines)

द्रव प्रवाह की दिशा दर्शाने वाली रेखाएँ।

27. बर्नौली प्रमेय (Bernoulli’s Principle)

वेग बढ़ने पर दाब घटता है।

28. बर्नौली समीकरण

P+12ρv2+ρgh=constantP+\frac{1}{2}\rho v^2+\rho gh=\text{constant}

29. बर्नौली प्रमेय के अनुप्रयोग

  • हवाई जहाज का उड़ना
  • एटोमाइज़र
  • कार्बोरेटर
  • वेंचुरीमीटर

7.3 पदार्थ के तापीय गुण (Thermal Properties of Matter)

1. ताप (Temperature)

किसी वस्तु की गर्म या ठंडी अवस्था का माप।

2. ऊष्मीय संतुलन (Thermal Equilibrium)

जब दो वस्तुओं का ताप समान हो जाए।

3. ऊष्मा (Heat)

तापांतर के कारण स्थानांतरित ऊर्जा।

4. ऊष्मा और ताप में अंतर

  • ताप → अवस्था का माप
  • ऊष्मा → ऊर्जा का स्थानांतरण

5. तापमिति (Thermometry)

ताप मापने की विज्ञान शाखा।

6. तापमापी (Thermometer)

ताप मापने का उपकरण।

प्रकार

  • पारा तापमापी
  • अल्कोहल तापमापी
  • गैस तापमापी
  • डिजिटल तापमापी

7. तापमान मापक्रम (Temperature Scales)

  • सेल्सियस
  • फारेनहाइट
  • केल्विन

8. पूर्ण शून्य ताप (Absolute Zero)

0 K या –273.15°C

9. ऊष्मीय प्रसार (Thermal Expansion)

ताप बढ़ने पर पदार्थ के आयामों में वृद्धि।

10. रैखिक प्रसार (Linear Expansion)

लंबाई में वृद्धि।

11. रैखिक प्रसार गुणांक

α=ΔLLΔT\alpha=\frac{\Delta L}{L\Delta T}

12. क्षेत्रीय प्रसार (Superficial Expansion)

क्षेत्रफल में वृद्धि।

13. क्षेत्रीय प्रसार गुणांक

क्षेत्रफल में प्रति इकाई ताप वृद्धि पर होने वाले परिवर्तन का माप।

14. आयतन प्रसार (Volume Expansion)

आयतन में वृद्धि।

15. आयतन प्रसार गुणांक

आयतन में प्रति इकाई ताप वृद्धि पर होने वाले परिवर्तन का माप।

16. द्रवों का प्रसार

  • वास्तविक प्रसार
  • आभासी प्रसार

17. जल का असामान्य प्रसार (Anomalous Expansion of Water)

4°C से 0°C तक ठंडा करने पर जल का आयतन बढ़ता है।

18. विशिष्ट ऊष्मा धारिता (Specific Heat Capacity)

1 kg पदार्थ का ताप 1°C बढ़ाने हेतु आवश्यक ऊष्मा।

Q=mcΔTQ=mc\Delta T

19. जल तुल्यांक (Water Equivalent)

किसी वस्तु के बराबर ऊष्मा ग्रहण करने वाले जल का द्रव्यमान।

20. ऊष्मीय धारिता (Heat Capacity)

वस्तु का ताप 1°C बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा।

21. गुप्त ऊष्मा (Latent Heat)

अवस्था परिवर्तन के दौरान अवशोषित या उत्सर्जित ऊष्मा।

22. अवस्था परिवर्तन (Change of State)

  • गलन (Melting)
  • जमना (Freezing)
  • वाष्पीकरण (Evaporation)
  • संघनन (Condensation)
  • उर्ध्वपातन (Sublimation)

23. गलनांक (Melting Point)

ठोस के पिघलने का ताप।

24. क्वथनांक (Boiling Point)

द्रव के उबलने का ताप।

25. वाष्पीकरण को प्रभावित करने वाले कारक

  • तापमान
  • पृष्ठ क्षेत्रफल
  • हवा की गति
  • आर्द्रता

26. ऊष्मा संचरण (Heat Transfer)

ऊष्मा के एक स्थान से दूसरे स्थान तक जाने की प्रक्रिया।

27. चालन (Conduction)

कणों के प्रत्यक्ष संपर्क द्वारा ऊष्मा का संचरण।

28. चालक और कुचालक

चालक

  • तांबा
  • एल्युमिनियम

कुचालक

  • लकड़ी
  • रबर

29. ऊष्मीय चालकता (Thermal Conductivity)

चालन की क्षमता।

30. संवहन (Convection)

द्रव या गैस के वास्तविक प्रवाह द्वारा ऊष्मा का संचरण।

31. संवहन धाराएँ (Convection Currents)

संवहन के कारण बनने वाली धाराएँ।

32. विकिरण (Radiation)

विद्युतचुंबकीय तरंगों द्वारा ऊष्मा का संचरण।

33. कृष्णिका (Black Body)

आदर्श ऊष्मा अवशोषक एवं उत्सर्जक।

34. कृष्णिका विकिरण (Black Body Radiation)

कृष्णिका द्वारा उत्सर्जित विकिरण।

35. ग्रीनहाउस प्रभाव (Greenhouse Effect)

पृथ्वी का ताप बढ़ाने वाली प्रक्रिया।

36. ऊष्मा संचरण के दैनिक जीवन में अनुप्रयोग

  • थर्मस फ्लास्क
  • रेफ्रिजरेटर
  • सौर कुकर
  • सौर जल-तापक
  • भवन निर्माण में ताप नियंत्रण

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