మనం మన చుట్టూ చూస్తే, వివిధ ఆకారాలు, పరిమాణాలు మరియు నిర్మాణాలు కలిగిన అనేక రకాల వస్తువులను చూస్తాము. ఈ విశ్వంలోని ప్రతిదీ శాస్త్రవేత్తలు “పదార్థం” అని పేరు పెట్టిన పదార్థంతో తయారు చేయబడింది. మనం పీల్చే గాలి, మనం తినే ఆహారం, రాళ్లు, మేఘాలు, నక్షత్రాలు, మొక్కలు మరియు జంతువులు, నీటి చిన్న చుక్క లేదా ఇసుక కణం కూడా - ప్రతిదీ పదార్థమే. మనం చుట్టూ చూస్తే పైన పేర్కొన్న అన్ని వస్తువులు స్థలాన్ని ఆక్రమిస్తాయి మరియు ద్రవ్యరాశిని కలిగి ఉంటాయని కూడా చూడవచ్చు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, వాటికి ద్రవ్యరాశి మరియు ఘనపరిమాణం రెండూ ఉంటాయి.

ప్రాచీన కాలం నుండి, మానవులు తమ చుట్టూ ఉన్న వాటిని అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తున్నారు. ప్రాచీన భారతీయ తత్వవేత్తలు పదార్థాన్ని ఐదు ప్రాథమిక అంశాల రూపంలో వర్గీకరించారు - “పంచ భూతాలు” - వాయువు, భూమి, అగ్ని, ఆకాశం మరియు నీరు. వారి ప్రకారం ప్రతిదీ, జీవం లేదా నిర్జీవం, ఈ ఐదు ప్రాథమిక అంశాలతో తయారు చేయబడింది. ప్రాచీన గ్రీకు తత్వవేత్తలు కూడా పదార్థం యొక్క ఇలాంటి వర్గీకరణకు వచ్చారు.

ఆధునిక శాస్త్రవేత్తలు పదార్థం యొక్క భౌతిక లక్షణాలు మరియు రసాయన స్వభావం ఆధారంగా రెండు రకాల వర్గీకరణలను అభివృద్ధి చేశారు.

ఈ అధ్యాయంలో మనం పదార్థం యొక్క భౌతిక లక్షణాల ఆధారంగా దాని గురించి తెలుసుకుంటాము. పదార్థం యొక్క రసాయన అంశాలు తరువాతి అధ్యాయాల్లో తీసుకోబడతాయి.

1.1 పదార్థం యొక్క భౌతిక స్వభావం

1.1.1 పదార్థం కణాలతో తయారవుతుంది

పదార్థం యొక్క స్వభావం గురించి చాలా కాలం పాటు రెండు ఆలోచనా పాఠశాలలు ప్రబలంగా ఉండేవి. ఒక పాఠశాల పదార్థం కలప బ్లాక్ లాగా నిరంతరంగా ఉంటుందని నమ్మింది, అయితే, మరొకటి పదార్థం ఇసుక వంటి కణాలతో తయారు చేయబడిందని భావించింది. పదార్థం యొక్క స్వభావం గురించి నిర్ణయించడానికి ఒక కార్యాచరణను చేద్దాం - ఇది నిరంతరమా లేదా కణికమా?

కార్యాచరణ 1.1

• ఒక $100 mL$ బీకర్ తీసుకోండి. బీకర్ సగం నీటితో నింపి నీటి స్థాయిని గుర్తించండి.

• గ్లాస్ రాడ్ సహాయంతో కొంత ఉప్పు/చక్కెర కరిగించండి.

• నీటి స్థాయిలో ఏదైనా మార్పును గమనించండి.

• ఉప్పుకు ఏమి జరిగిందని మీరు భావిస్తున్నారు?

• అది ఎక్కడ అదృశ్యమవుతుంది?

• నీటి స్థాయి మారుతుందా?

ఈ ప్రశ్నలకు సమాధానం ఇవ్వడానికి పదార్థం కణాలతో తయారు చేయబడిందనే ఆలోచనను ఉపయోగించాలి. చెంచాలో ఉన్నది, ఉప్పు లేదా చక్కెర, ఇప్పుడు నీటిలో అంతటా వ్యాపించింది. ఇది Fig. 1.1లో వివరించబడింది.

Fig. 1.1: మనం నీటిలో ఉప్పును కరిగించినప్పుడు, ఉప్పు కణాలు నీటి కణాల మధ్య ఖాళీలలోకి వెళతాయి.

1.1.2 పదార్థం యొక్క ఈ కణాలు ఎంత చిన్నవి?

కార్యాచరణ 1.2

• $2-3$ పొటాషియం పెర్మాంగనేట్ స్ఫటికాలను తీసుకొని $100 mL$ నీటిలో కరిగించండి.$\cdot$

• ఈ ద్రావణం నుండి సుమారు $10 mL$ తీసుకొని $90 mL$ స్వచ్ఛమైన నీటిలో ఉంచండి.

• ఈ ద్రావణం నుండి $10 mL$ తీసుకొని మరొక $90 mL$ స్వచ్ఛమైన నీటిలో ఉంచండి. ఈ విధంగా ద్రావణాన్ని 5 నుండి 8 సార్లు నీరు కలపండి.

• నీరు ఇంకా రంగు ఉందా?

Fig. 1.2: పదార్థం యొక్క కణాలు ఎంత చిన్నవో అంచనా వేయడం. ప్రతి నీరు కలపడంతో, రంగు తేలికపాటి అయినప్పటికీ, అది ఇంకా కనిపిస్తుంది.

ఈ ప్రయోగం పొటాషియం పెర్మాంగనేట్ యొక్క కొన్ని స్ఫటికాలు మాత్రమే పెద్ద ఘనపరిమాణం నీటిని (సుమారు $1000 L$ ) రంగు చేయగలవని చూపిస్తుంది. కాబట్టి పొటాషియం పెర్మాంగనేట్ యొక్క ఒకే స్ఫటికంలో లక్షలాది చిన్న కణాలు ఉండాలి, అవి తమను తాము చిన్న చిన్న కణాలుగా విభజించుకుంటాయని మేము నిర్ధారించాము.

పొటాషియం పెర్మాంగనేట్ బదులుగా $2 ml$ డెట్టాల్తో కూడా ఇదే కార్యాచరణ చేయవచ్చు. పునరావృత నీరు కలపడంతో కూడా వాసనను గుర్తించవచ్చు.

పదార్థం యొక్క కణాలు చాలా చిన్నవి, అవి మన ఊహకు అతీతంగా చిన్నవి!!!!

1.2 పదార్థం కణాల లక్షణాలు

1.2.1 పదార్థం కణాల మధ్య ఖాళీ ఉంటుంది

కార్యాచరణలు 1.1 మరియు 1.2లో చక్కెర, ఉప్పు, డెట్టాల్ లేదా పొటాషియం పెర్మాంగనేట్ కణాలు నీటిలో సమానంగా పంపిణీ చేయబడటం మనం చూశాము. అదేవిధంగా, మనం టీ, కాఫీ లేదా నిమ్ము పానీ (నిమ్ము నీరు) తయారు చేసినప్పుడు, ఒక రకమైన పదార్థం యొక్క కణాలు మరొక పదార్థం యొక్క కణాల మధ్య ఖాళీలలోకి వెళతాయి. పదార్థం యొక్క కణాల మధ్య తగినంత ఖాళీ ఉందని ఇది చూపిస్తుంది.

1.2.2 పదార్థం యొక్క కణాలు నిరంతరం కదులుతూ ఉంటాయి

కార్యాచరణ 1.3

• మీ తరగతి మూలలో ఒక వెలిగించని అగరబత్తిని ఉంచండి. దాని వాసన పట్టడానికి మీరు దానికి ఎంత దగ్గరగా వెళ్లాలి?

• ఇప్పుడు అగరబత్తిని వెలిగించండి. ఏమి జరుగుతుంది? మీరు దూరంగా కూర్చుని వాసన పొందుతారా?

• మీ పరిశీలనలను రికార్డ్ చేయండి.

కార్యాచరణ 1.4

• నీటితో నిండిన రెండు గ్లాసులు/బీకర్లు తీసుకోండి.

• మొదటి బీకర్ వైపులా నీలం లేదా ఎరుపు సిరా యొక్క ఒక చుక్కను నెమ్మదిగా మరియు జాగ్రత్తగా ఉంచండి మరియు అదే విధంగా రెండవ బీకర్లో తేనె ఉంచండి.

• వాటిని మీ ఇంట్లో లేదా తరగతి మూలలో అలాగే ఉంచండి.

• మీ పరిశీలనలను రికార్డ్ చేయండి.

• సిరా చుక్కను జోడించిన వెంటనే మీరు ఏమి గమనించారు?

• తేనె చుక్కను జోడించిన వెంటనే మీరు ఏమి గమనించారు?

• సిరా రంగు నీటిలో అంతటా సమానంగా వ్యాపించడానికి ఎన్ని గంటలు లేదా రోజులు పడుతుంది?

కార్యాచరణ 1.5

• వేడి నీటితో కూడిన గ్లాసులో మరియు చల్లని నీటితో కూడిన మరొక గ్లాసులో కాపర్ సల్ఫేట్ లేదా పొటాషియం పెర్మాంగనేట్ స్ఫటికాన్ని వేయండి. ద్రావణాన్ని కదిలించవద్దు. స్ఫటికాలు దిగువన స్థిరపడేలా ఉండండి.

• గ్లాసులో ఘన స్ఫటికం పైన మీరు ఏమి గమనించారు?

• సమయం గడిచేకొద్దీ ఏమి జరుగుతుంది?

• ఘనపదార్థం మరియు ద్రవం యొక్క కణాల గురించి ఇది ఏమి సూచిస్తుంది?

• కలపడం రేటు ఉష్ణోగ్రతతో మారుతుందా? ఎందుకు మరియు ఎలా?

పై మూడు కార్యాచరణల నుండి ($1.3,1.4$ మరియు 1.5), మేము ఈ క్రింది విధంగా నిర్ధారించవచ్చు:

పదార్థం యొక్క కణాలు నిరంతరం కదులుతూ ఉంటాయి, అంటే, అవి మనం గతి శక్తి అని పిలిచే దానిని కలిగి ఉంటాయి. ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, కణాలు వేగంగా కదులుతాయి. కాబట్టి, ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ కణాల గతి శక్తి కూడా పెరుగుతుందని చెప్పవచ్చు.

పై మూడు కార్యాచరణలలో పదార్థం యొక్క కణాలు ఒకదానితో ఒకటి స్వయంగా కలిసిపోతాయని మనం గమనించాము. అవి కణాల మధ్య ఖాళీలలోకి వెళ్లడం ద్వారా ఇలా చేస్తాయి. రెండు వేర్వేరు రకాల పదార్థాల కణాలు స్వయంగా ఒకదానితో ఒకటి కలిసిపోవడాన్ని విసరణ అంటారు. వేడి చేసినప్పుడు, విసరణ వేగంగా జరుగుతుందని కూడా మనం గమనించాము. ఇది ఎందుకు జరుగుతుంది?

1.2.3 పదార్థం యొక్క కణాలు ఒకదానికొకటి ఆకర్షిస్తాయి

కార్యాచరణ 1.6

• మైదానంలో ఈ ఆటను ఆడండి- నాలుగు గ్రూపులుగా చేసి సూచించిన విధంగా మానవ గొలుసులను ఏర్పాటు చేయండి:

• మొదటి గ్రూపు ఒకరినొకరు వెనుక నుండి పట్టుకొని ఇడు-మిష్మి నర్తకుల వలె (Fig. 1.3) చేతులు కలిపి ఉండాలి.

• రెండవ గ్రూపు చేతులు పట్టుకొని మానవ గొలుసును ఏర్పాటు చేయాలి.

• మూడవ గ్రూపు వారి వేళ్ల చివర్లతో మాత్రమే ఒకరినొకరు తాకుతూ ఒక గొలుసును ఏర్పాటు చేయాలి.

• ఇప్పుడు, నాల్గవ గ్రూప్ విద్యార్థులు చుట్టూ పరిగెత్తి మూడు మానవ గొలుసులను ఒక్కొక్కటిగా వీలైనంత చిన్న గ్రూపులుగా విడదీయడానికి ప్రయత్నించాలి.

• ఏ గ్రూప్ విడదీయడం సులభంగా ఉంది? ఎందుకు?

Fig. 1.3

మనం ప్రతి విద్యార్థిని పదార్థం యొక్క కణంగా పరిగణిస్తే, ఏ గ్రూపులో కణాలు గరిష్ట శక్తితో ఒకదానికొకటి పట్టుకున్నాయి?

కార్యాచరణ 1.7

• ఒక ఇనుప మేకు, ముక్క సుద్ద మరియు రబ్బరు బ్యాండ్ తీసుకోండి.

• సుత్తితో కొట్టడం, కత్తిరించడం లేదా లాగడం ద్వారా వాటిని విరగడానికి ప్రయత్నించండి.

• పై మూడు పదార్థాలలో ఏది కణాలు ఎక్కువ శక్తితో కలిసి ఉంటాయని మీరు భావిస్తున్నారు?

కార్యాచరణ 1.8

• ఒక కంటైనర్లో కొంత నీరు తీసుకొని, మీ వేళ్లతో నీటి ఉపరితలాన్ని కత్తిరించడానికి ప్రయత్నించండి.

• మీరు నీటి ఉపరితలాన్ని కత్తిరించగలిగారా?

• నీటి ఉపరితలం కలిసి ఉండడానికి వెనుక కారణం ఏమి కావచ్చు?

పై మూడు కార్యాచరణలు (1.6, 1.7 మరియు 1.8) పదార్థం యొక్క కణాల మధ్య శక్తి పని చేస్తుందని సూచిస్తాయి. ఈ శక్తి కణాలను కలిపి ఉంచుతుంది. ఈ ఆకర్షణ శక్తి యొక్క బలం ఒక రకమైన పదార్థం నుండి మరొకదానికి మారుతూ ఉంటుంది.

1.3 పదార్థం యొక్క స్థితులు

మీ చుట్టూ ఉన్న వివిధ రకాల పదార్థాన్ని గమనించండి. దాని వివిధ స్థితులు ఏమిటి? మన చుట్టూ ఉన్న పదార్థం మూడు వేర్వేరు స్థితుల్లో ఉందని మనం చూడవచ్చు- ఘన, ద్రవ మరియు వాయువు. పదార్థం యొక్క కణాల లక్షణాలలో వైవిధ్యం కారణంగా పదార్థం యొక్క ఈ స్థితులు ఏర్పడతాయి.

ఇప్పుడు, ఈ మూడు స్థితుల పదార్థాల లక్షణాలను వివరంగా అధ్యయనం చేద్దాం.

1.3.1 ఘన స్థితి

కార్యాచరణ 1.9

• ఈ క్రింది వస్తువులను సేకరించండి - పెన్, పుస్తకం, సూది మరియు చెక్క కర్ర ముక్క.

• పెన్సిల్ తో వాటి చుట్టూ తిరిగి మీ నోట్బుక్లో పై వస్తువుల ఆకారాన్ని గీయండి.

• ఇవన్నీ ఖచ్చితమైన ఆకారం, విభిన్న సరిహద్దులు మరియు స్థిరమైన ఘనపరిమాణాన్ని కలిగి ఉన్నాయా?

• అవి సుత్తితో కొట్టబడితే, లాగబడితే లేదా పడిపోతే ఏమి జరుగుతుంది?

• ఇవి ఒకదానిలోకి మరొకటి విసరడానికి సామర్థ్యం ఉందా?

• బలం వర్తించి వాటిని సంపీడనం చేయడానికి ప్రయత్నించండి. మీరు వాటిని సంపీడనం చేయగలరా?

పైవన్నీ ఘనపదార్థాలకు ఉదాహరణలు. ఇవన్నీ ఖచ్చితమైన ఆకారం, విభిన్న సరిహద్దులు మరియు స్థిరమైన ఘనపరిమాణాలను కలిగి ఉన్నాయని, అంటే, నిర్లక్ష్యం చేయదగిన సంపీడనీయతను కలిగి ఉన్నాయని మనం గమనించవచ్చు. బాహ్య శక్తికి గురైనప్పుడు ఘనపదార్థాలు తమ ఆకారాన్ని నిలుపుకోవడానికి ఒక ప్రవృత్తిని కలిగి ఉంటాయి. ఘనపదార్థాలు శక్తి కింద విరగవచ్చు కానీ వాటి ఆకారాన్ని మార్చడం కష్టం, కాబట్టి అవి దృఢంగా ఉంటాయి.

కింది వాటిని పరిగణించండి:

(a) రబ్బరు బ్యాండ్ గురించి ఏమిటి, లాగడం వల్ల దాని ఆకారాన్ని మార్చగలదా? ఇది ఘనపదార్థమా?

(b) చక్కెర మరియు ఉప్పు గురించి ఏమిటి? వివిధ జార్లలో ఉంచినప్పుడు ఇవి జార్ ఆకారాన్ని తీసుకుంటాయి. అవి ఘనపదార్థాలా?

(c) స్పాంజ్ గురించి ఏమిటి? ఇది ఘనపదార్థం అయినప్పటికీ మనం దానిని సంపీడనం చేయగలుగుతున్నాము. ఎందుకు?

పైవన్నీ ఘనపదార్థాలు ఎందుకంటే:

• రబ్బరు బ్యాండ్ శక్తి కింద ఆకారాన్ని మార్చుకుంటుంది మరియు శక్తి తొలగించబడినప్పుడు అదే ఆకారాన్ని తిరిగి పొందుతుంది. అధిక శక్తి వర్తించబడితే, అది విరిగిపోతుంది.
• ప్రతి వ్యక్తిగత చక్కెర లేదా ఉప్పు స్ఫటికం యొక్క ఆకారం మన చేతిలో తీసుకున్నా, ప్లేట్లో ఉంచినా లేదా జార్లో ఉంచినా స్థిరంగా ఉంటుంది.
• స్పాంజ్కు చిన్న రంధ్రాలు ఉంటాయి, దానిలో గాలి చిక్కుకుపోతుంది, మనం దానిని నొక్కినప్పుడు, గాలి బయటకు వస్తుంది మరియు మనం దానిని సంపీడనం చేయగలుగుతాము.

1.3.2 ద్రవ స్థితి

కార్యాచరణ 1.10

• ఈ క్రింది వాటిని సేకరించండి:

(a) నీరు, వంట నూనె, పాలు, రసం, ఒక చల్లపానీయం.

(b) వివిధ ఆకారాల కంటైనర్లు. ప్రయోగశాల నుండి కొలిచే సిలిండర్ ఉపయోగించి ఈ కంటైనర్లపై $50 mL$ గుర్తు ఉంచండి.

• ఈ ద్రవాలు నేలపై చిందిపోతే ఏమి జరుగుతుంది?

• ఏదైనా ఒక ద్రవం యొక్క $50 mL$ కొలవండి మరియు దానిని ఒక్కొక్కటిగా వివిధ కంటైనర్లలోకి బదిలీ చేయండి.

• ఘనపరిమాణం అలాగే ఉంటుందా?

• ద్రవం యొక్క ఆకారం అలాగే ఉంటుందా?

• మీరు ద్రవాన్ని ఒక కంటైనర్ నుండి మరొక కంటైనర్లో పోసినప్పుడు, అది సులభంగా ప్రవహిస్తుందా?

ద్రవాలకు స్థిరమైన ఆకారం లేదు కానీ స్థిరమైన ఘనపరిమాణం ఉందని మనం గమనించాము. అవి ఉంచబడిన కంటైనర్ ఆకారాన్ని తీసుకుంటాయి. ద్రవాలు ప్రవహిస్తాయి మరియు ఆకారాన్ని మారుస్తాయి, కాబట్టి అవి దృఢంగా ఉండవు కానీ ప్రవహించే ద్రవం అని పిలవవచ్చు.

కార్యాచరణలు 1.4 మరియు 1.5ని చూడండి, ఇక్కడ ఘనపదార్థాలు మరియు ద్రవాలు ద్రవాలలోకి విసరడాన్ని మనం చూశాము. వాతావరణం నుండి వాయువులు నీటిలో విసరిపడి కరిగిపోతాయి. ఈ వాయువులు, ముఖ్యంగా ఆక్సిజన్ మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్, జలచర జంతువులు మరియు మొక్కల అస్తిత్వానికి అవసరం.

అన్ని జీవులు జీవించడానికి శ్వాస తీసుకోవాలి. నీటిలో కరిగిన ఆక్సిజన్ ఉనికి వలన జలచర జంతువులు నీటి అడుగున శ్వాస తీసుకోగలవు. అందువలన, ఘనపదార్థాలు, ద్రవాలు మరియు వాయువులు ద్రవాలలోకి విసరగలవని మనం నిర్ధారించవచ్చు. ద్రవాల విసరణ రేటు ఘనపదార్థాల కంటే ఎక్కువ. ఇది ద్రవ స్థితిలో, కణాలు స్వేచ్ఛగా కదులుతాయి మరియు ఘన స్థితిలో ఉన్న కణాలతో పోలిస్తే ఒకదానికొకటి మధ్య ఎక్కువ ఖాళీ ఉంటుంది.

1.3.3 వాయు స్థితి

గ్యాస్ యొక్క ఒకే సిలిండర్ నుండి బలూన్ విక్రేత చాలా బెలూన్లను నింపడం మీరు ఎప్పుడైనా గమనించారా? ఒక సిలిండర్ నుండి అతను ఎన్ని బెలూన్లను నింపగలడో అతనిని అడగండి. సిలిండర్లో అతనికి ఏ వాయువు ఉందో అడగండి.

కార్యాచరణ 1.11

• మూడు $100 mL$ సిరింజ్లను తీసుకొని Fig.1.4లో చూపిన విధంగా వాటి ముక్కలను రబ్బర్ కార్కుల ద్వారా మూసివేయండి.

• అన్ని సిరింజ్ల నుండి పిస్టన్లను తీసివేయండి.

• ఒక సిరింజ్ను తాకకుండా ఉంచి, రెండవదానిలో నీరు మరియు మూడవదానిలో సుద్ద ముక్కలు నింపండి.

• సిరింజ్లలో పిస్టన్లను తిరిగి చొప్పించండి. వాటి సున్నితమైన కదలిక కోసం సిరింజ్లలో చొప్పించే ముందు మీరు పిస్టన్లపై కొంత వాసలిన్ వర్తింపజేయవచ్చు.

• ఇప్పుడు, ప్రతి సిరింజ్లో పిస్టన్ను నెట్టడం ద్వారా కంటెంట్ను సంపీడనం చేయడానికి ప్రయత్నించండి.

<img src=“https://temp-public-img-folder.s3.amazonaws.com/sathee.prutor.images/sathee_image/cropped_2024_01_16_4ef81983a82e89dea29ag-015_jpg_height_655_width_450_top_left_y_1530_top_left_x_382.jpg" width