Change of State and Evaporation Questions in Gujarati

(A) તાપમાનને કેલ્વિન માપક્રમમાંથી સેલ્સિયસ માપક્રમમાં ફેરવવા માટે,આપણે નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ:
$t \, ^\circ C = T \, K - 273$
$(a)$ $300 \, K$ માટે:
$300 - 273 = 27 \, ^\circ C$
$(b)$ $573 \, K$ માટે:
$573 - 273 = 300 \, ^\circ C$
તેથી,સાચો જવાબ $27 \, ^\circ C$ અને $300 \, ^\circ C$ છે.

(N/A) પાણીનું ઉત્કલનબિંદુ $100\,^{\circ}\text{C}$ છે.
$(a)$ $250\,^{\circ}\text{C}$ તાપમાને,જે ઉત્કલનબિંદુ કરતા વધારે છે,પાણી વરાળ અથવા બાષ્પ સ્વરૂપે એટલે કે વાયુ અવસ્થામાં હોય છે.
$(b)$ $100\,^{\circ}\text{C}$ તાપમાને,પાણી તેના ઉત્કલનબિંદુ પર હોય છે જ્યાં અવસ્થાંતર થાય છે. તેથી,આ તાપમાને પાણી પ્રવાહી અને વાયુ બંને અવસ્થામાં એકસાથે જોવા મળે છે.

(B) પદાર્થની અવસ્થા બદલાતી હોય ત્યારે તાપમાન અચળ રહે છે.
આનું કારણ એ છે કે આપવામાં આવતી ઉષ્મા ઉર્જાનો ઉપયોગ પદાર્થના કણો વચ્ચેના આકર્ષણ બળોને તોડવા માટે થાય છે.
આ ગુપ્ત ઉષ્માને 'લેટન્ટ હીટ' (ગુપ્ત ઉષ્મા) કહેવામાં આવે છે.
આ ઉર્જા કણોની ગતિજ ઉર્જા વધારવાને બદલે અવસ્થા બદલવામાં વપરાતી હોવાથી,અવસ્થા પરિવર્તન દરમિયાન તાપમાન વધતું નથી.

(B) વાતાવરણીય વાયુઓને ઊંચું દબાણ લગાડીને અને સાથે સાથે તાપમાન ઘટાડીને પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.
આ પ્રક્રિયા એટલા માટે કામ કરે છે કારણ કે દબાણ વધારવાથી વાયુના કણો એકબીજાની નજીક આવે છે,જ્યારે તાપમાન ઘટાડવાથી તેમની ગતિજ ઉર્જા ઘટે છે,જેનાથી આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળો કણોને પ્રવાહી અવસ્થામાં જકડી રાખે છે.

(N/A) ડેઝર્ટ કુલર બાષ્પીભવન દ્વારા ઠંડક આપવાના સિદ્ધાંત પર કાર્ય કરે છે.
બાષ્પીભવનનો દર તાપમાનના વધારા સાથે વધે છે અને હવામાં રહેલી ભેજ (આર્દ્રતા) ના ઘટાડા સાથે વધે છે.
ગરમ અને સૂકા દિવસે તાપમાન ઊંચું હોય છે અને હવામાં ભેજનું પ્રમાણ ઓછું હોય છે,જેના કારણે બાષ્પીભવનનો દર નોંધપાત્ર રીતે વધે છે.
બાષ્પીભવનથી ઠંડક ઉત્પન્ન થતી હોવાથી,બાષ્પીભવનનો દર વધવાને કારણે ડેઝર્ટ કુલર વધુ સારી રીતે ઠંડક આપે છે.

(B) માટીના ઘડા (માટલા) ની સપાટી પર મોટી સંખ્યામાં સૂક્ષ્મ છિદ્રો હોય છે.
પાણી આ છિદ્રોમાંથી ઝમતું રહીને માટલાની બહારની સપાટી પર આવે છે.
આ પાણી આસપાસની ગરમીને કારણે સતત બાષ્પીભવન પામે છે.
બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા ઉષ્માશોષક હોવાથી તે બાષ્પીભવન માટે જરૂરી ઉર્જા (બાષ્પીભવનની ગુપ્ત ઉષ્મા) માટલાની અંદર રહેલા પાણીમાંથી મેળવે છે.
પરિણામે,માટલાની અંદરના પાણીનું તાપમાન ઘટે છે,જેનાથી તે ઠંડું થાય છે.

(A) એસિટોન,પેટ્રોલ અને પરફ્યુમ બાષ્પશીલ પદાર્થો છે જે હવાના સંપર્કમાં આવતા ઝડપથી બાષ્પીભવન પામે છે.
બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,આ પદાર્થો હથેળીની સપાટી પરથી બાષ્પીભવન માટે જરૂરી ગુપ્ત ઉષ્માનું શોષણ કરે છે.
જેથી હથેળી ઉષ્મા ગુમાવે છે,પરિણામે હથેળીનું તાપમાન ઘટે છે અને આપણને ઠંડકનો અનુભવ થાય છે.

(B) બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે.
જ્યારે ચા કે દૂધને રકાબીમાં રેડવામાં આવે છે,ત્યારે તે ફેલાઈ જાય છે,જેનાથી કપની સરખામણીમાં સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધી જાય છે.
વધારે સપાટીનું ક્ષેત્રફળ પ્રવાહીના વધુ કણોને વરાળ સ્વરૂપે વાતાવરણમાં મુક્ત થવા દે છે,જેનાથી બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.
બાષ્પીભવન ઠંડક ઉત્પન્ન કરતું હોવાથી,રકાબીમાં રહેલું પ્રવાહી કપની તુલનામાં ખૂબ ઝડપથી ઠંડું થાય છે,જેથી આપણે તેને ઝડપથી પી શકીએ છીએ.

(B) ઉનાળામાં આપણે આછા રંગના સુતરાઉ કપડાં પહેરવા જોઈએ કારણ કે:
$1.$ સુતરાઉ કાપડ પાણી/પરસેવાનું સારું શોષક છે. તે પરસેવાના બાષ્પીભવન માટે વધુ સપાટી પૂરી પાડે છે.
$2.$ આછા રંગો ગરમીનું ઓછું શોષણ કરે છે.
તેથી,આછા રંગના સુતરાઉ કપડાં પહેરવાથી આપણને ઠંડક અને આરામ મળે છે.

(B) તાપમાનને કેલ્વિન માપક્રમમાંથી સેલ્સિયસ માપક્રમમાં ફેરવવા માટે,આપણે આપેલ મૂલ્યમાંથી $273$ બાદ કરવા પડે છે,કારણ કે સંબંધ આ સૂત્ર દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે: $^\circ C = K - 273$.
$(a)$ $293 \, K$ માટે: $293 - 273 = 20 \, ^\circ C$.
$(b)$ $470 \, K$ માટે: $470 - 273 = 197 \, ^\circ C$.

(B) ઓછું તાપમાન વાયુના કણોની ગતિ ઊર્જા ઘટાડે છે,જેનાથી તેમની ગતિ ધીમી પડે છે.
ઊંચું દબાણ કણો વચ્ચેની આંતરઆણ્વીય જગ્યા ઘટાડે છે,જે તેમને એકબીજાની નજીક લાવે છે.
આ બંને પરિસ્થિતિઓનું સંયોજન વાયુના કણોને એટલા નજીક લાવે છે કે તેમની વચ્ચે આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળ પેદા થાય છે,જેનાથી વાયુ પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

(D) બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે,જેમાં પ્રવાહીની સપાટી પરના કણો આસપાસના વાતાવરણમાંથી ઉર્જા મેળવે છે જેથી તેઓ આકર્ષણ બળોને તોડીને વરાળમાં રૂપાંતરિત થઈ શકે. આ પ્રક્રિયા બાકી રહેલા પાણી અને માટીના ઘડામાંથી ગરમીનું શોષણ કરે છે,જેનાથી અંદરના પાણીનું તાપમાન ઘટે છે અને તે ઠંડું થાય છે.

(C) કોઈપણ ઘન પદાર્થનું પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતર થયા વિના સીધું જ બાષ્પમાં રૂપાંતર થવાની પ્રક્રિયાને ઉર્ધ્વપાતન (Sublimation) કહે છે.
બાષ્પનું પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતર થયા વિના સીધું જ ઘનમાં રૂપાંતર થવાની પ્રક્રિયાને નિક્ષેપન (Deposition) કહે છે.

(D) તાપમાનને સેલ્સિયસ માપક્રમમાંથી કેલ્વિન માપક્રમમાં ફેરવવા માટે, આપણે આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ: $T(K) = T(^\circ\text{C}) + 273$.
ડાયઈથાઈલ ઈથર માટે: $35 + 273 = 308\text{ K}$.
એસિટોન માટે: $56 + 273 = 329\text{ K}$.
$n-$બ્યુટાઈલ આલ્કોહોલ માટે: $118 + 273 = 391\text{ K}$.
આમ, સાચો ક્રમ $308\text{ K}, 329\text{ K}, 391\text{ K}$ છે.

(A) બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે.
પાણીનું તાપમાન વધારવાથી પાણીના અણુઓને વધુ ગતિજ ઉર્જા મળે છે,જેના કારણે તેઓ આકર્ષણ બળોને તોડીને ઝડપથી વરાળ સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
તાપમાન ઘટાડવાથી ગતિજ ઉર્જા ઘટે છે,જેથી બાષ્પીભવનનો દર ઘટે છે.
ઓછું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ સપાટી પર ઉપલબ્ધ અણુઓની સંખ્યા ઘટાડે છે,જે બાષ્પીભવનને ઘટાડે છે.
સામાન્ય મીઠું ઉમેરવાથી દ્રાવણનું ઉત્કલનબિંદુ વધે છે અને બાષ્પ દબાણ ઘટે છે,જે સામાન્ય રીતે બાષ્પીભવનના દરને અવરોધે છે.

(N/A) $1$. $0^{\circ}C$ તાપમાને બરફમાં તે જ તાપમાને રહેલા પાણી કરતા ઓછી ઉર્જા હોય છે કારણ કે તેમાં ગલનગુપ્ત ઉષ્માનો અભાવ હોય છે. જ્યારે બરફ ત્વચાના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તે પીગળવા માટે શરીર પાસેથી ઉષ્મા ઉર્જા શોષી લે છે,જેના પરિણામે ઠંડકનો અનુભવ થાય છે.
$2$. $100^{\circ}C$ તાપમાને વરાળમાં તે જ તાપમાને ઉકળતા પાણી કરતા વધુ ઉર્જા હોય છે,જે બાષ્પીભવનગુપ્ત ઉષ્માને કારણે હોય છે. જ્યારે વરાળ ત્વચાને સ્પર્શે છે,ત્યારે તે આ વધારાની ગુપ્ત ઉષ્મા મુક્ત કરે છે,જેના કારણે ઉકળતા પાણીની સરખામણીમાં વધુ ગંભીર દાઝી જવાય છે.

(N/A) ઉકળતા પાણી અને વરાળ બંનેનું તાપમાન $100\,^{\circ}\text{C}$ હોય છે.
જોકે,વરાળ ઉકળતા પાણી કરતા વધુ ગંભીર દાઝવાની અસર કરે છે કારણ કે તેમાં બાષ્પીભવનની ગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of vaporisation) સ્વરૂપે વધારાની ઉર્જા રહેલી હોય છે.
જ્યારે વરાળ ઠંડી પડીને પાણીમાં રૂપાંતરિત થાય છે,ત્યારે તે આ વધારાની ગુપ્ત ઉષ્મા મુક્ત કરે છે,જેના કારણે વરાળ વધુ ગરમ લાગે છે અને તીવ્ર ગરમીનો અનુભવ થાય છે.

(C) પાત્ર $C$ માં બાષ્પીભવનનો દર સૌથી વધુ હશે.
સમજૂતી:
$1$. બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે,જેનો અર્થ છે કે તે માત્ર પ્રવાહીની સપાટી પર જ થાય છે. તેથી,વાતાવરણના સંપર્કમાં આવતી પ્રવાહીની સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધવાથી બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.
$2$. પાત્ર $A$ અને $B$ ની સરખામણીમાં પાત્ર $C$ નું સપાટીનું ક્ષેત્રફળ સૌથી વધુ છે.
$3$. વધુમાં,પાત્ર $C$ ની ઉપર ફરતો પંખો હોવાથી પવનની ગતિ વધે છે. પવનની ગતિમાં વધારો થવાથી પાણીની વરાળના કણો ઝડપથી દૂર જાય છે,જેનાથી બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.
$4$. પાત્ર $D$ ઢાંકેલું છે,જે બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયાને અસરકારક રીતે અટકાવે છે.

(N/A) વાયુનું ઘનમાં રૂપાંતર થવાની પ્રક્રિયાને નિક્ષેપન (Deposition) કહે છે.
એક વાતાવરણના દબાણે $1\, kg$ ઘન પદાર્થને તેના ગલનબિંદુ પર પ્રવાહીમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે જરૂરી ઉષ્મા ઉર્જાને તેની ગલનગુપ્ત ઉષ્મા કહેવામાં આવે છે.

(A) સુતરાઉ કાપડ નાયલોન કરતા પાણીનું વધુ સારું શોષક છે. તે શરીરમાંથી પરસેવો શોષવામાં મદદ કરે છે,ત્યારબાદ તેનું વાતાવરણમાં બાષ્પીભવન થાય છે. બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા ઠંડક પેદા કરે છે. તેથી,પ્રિયાંશી વધુ આરામદાયક અનુભવે છે,જ્યારે અલી એટલો આરામદાયક અનુભવતો નથી.

(C) પાણીના બાષ્પીભવનનો દર નીચેની પદ્ધતિઓ દ્વારા વધારી શકાય છે:
$(a)$ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધારવું: શર્ટને ફેલાવીને રાખવાથી,હવામાં વધુ સપાટી ખુલ્લી રહે છે,જે બાષ્પીભવનનો દર વધારે છે.
$(b)$ તાપમાનમાં વધારો કરવો: શર્ટને સૂર્યપ્રકાશમાં રાખવાથી તેને ઉષ્મા ઊર્જા મળે છે,જે પાણીના અણુઓની ગતિ ઊર્જામાં વધારો કરે છે,જેના પરિણામે બાષ્પીભવન ઝડપથી થાય છે.
$(c)$ પવનની ગતિ વધારવી: શર્ટને પંખા નીચે ફેલાવવાથી પવનની ગતિ વધે છે,જે સપાટી પરથી પાણીની વરાળને દૂર લઈ જાય છે,અને આમ બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.

(B) ગલનબિંદુ અને ઉત્કલનબિંદુ પર પદાર્થનું તાપમાન ત્યાં સુધી અચળ રહે છે જ્યાં સુધી સમગ્ર પદાર્થ ઓગળી ન જાય અથવા ઉકળી ન જાય,કારણ કે આપેલી ઉષ્મા સતત પદાર્થના કણો વચ્ચેના આકર્ષણ બળોને તોડીને તેની અવસ્થા બદલવામાં વપરાય છે.
તાપમાનમાં કોઈ પણ વધારો દર્શાવ્યા વગર શોષાતી આ ઉષ્મા ઉર્જાને ગલનગુપ્ત ઉષ્મા અથવા બાષ્પીભવનગુપ્ત ઉષ્મા કહેવામાં આવે છે.

(N/A) પરસેવાના બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,બાષ્પીભવનની ગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of vaporization) શરીરની સપાટીમાંથી શોષાય છે. શરીરની ગરમીનો આ વ્યય ઠંડકની અસર પેદા કરે છે,જેનાથી આપણા શરીરનું તાપમાન જાળવી રાખવામાં મદદ મળે છે.

(N/A) ઉર્ધ્વપાતનની પ્રક્રિયા દરમિયાન,પદાર્થને આપવામાં આવતી ઉષ્મા ઉર્જાનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ ઘન પદાર્થના કણો વચ્ચેના આકર્ષણ બળોને તોડવા માટે થાય છે. આ ઉર્જાને ઉર્ધ્વપાતનની ગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of sublimation) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ ઉષ્માનો ઉપયોગ કણોની ગતિજ ઉર્જા વધારવાને બદલે ઘનમાંથી વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતર કરવા માટે થતો હોવાથી,જ્યાં સુધી સંપૂર્ણ ઘન પદાર્થનું વાયુમાં રૂપાંતર ન થાય ત્યાં સુધી પદાર્થનું તાપમાન અચળ રહે છે.

(A) જ્યારે હવામાં રહેલી પાણીની વરાળ બરફ જેવા ઠંડા પાણી ભરેલા ગ્લાસની ઠંડી સપાટીના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તે ઉર્જા (ગરમી) ગુમાવે છે.
આ ઉર્જાના ઘટાડાને કારણે,પાણીની વરાળ વાયુ અવસ્થામાંથી પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે,જે ગ્લાસની બહારની સપાટી પર પાણીના ટીપાં તરીકે દેખાય છે.
આ પ્રક્રિયાને સંઘનન (Condensation) કહેવામાં આવે છે.

(B) બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે,જેમાં પ્રવાહીની સપાટી પર રહેલા અણુઓ,જે સરેરાશ કરતા વધુ ગતિજ ઉર્જા ધરાવે છે,તેઓ ઉત્કલનબિંદુથી નીચેના કોઈપણ તાપમાને વરાળ સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
આ પ્રક્રિયા બાકી રહેલા પ્રવાહીમાં ઠંડકની અસર પેદા કરે છે.

(N/A) બાષ્પીભવનને સપાટીની ઘટના માનવામાં આવે છે કારણ કે માત્ર પ્રવાહીની સપાટી પર રહેલા કણો જ પૂરતી ગતિજ ઉર્જા ધરાવે છે,જે તેમને તેમની નીચે રહેલા કણો દ્વારા લાગતા આંતરઆણ્વિય આકર્ષણ બળોને તોડવા માટે સક્ષમ બનાવે છે. જ્યારે આ સપાટી પરના કણો પૂરતી ઉર્જા મેળવે છે,ત્યારે તેઓ પ્રવાહી અવસ્થામાંથી મુક્ત થઈને બાષ્પમાં રૂપાંતરિત થાય છે,જ્યારે પ્રવાહીના અંદરના ભાગમાં રહેલા કણો પર તેની કોઈ અસર થતી નથી.

(B) દ્રવ્યની ભૌતિક અવસ્થામાં ફેરફાર ઉર્જાના શોષણ અથવા મુક્તિ સાથે સંકળાયેલ છે.
જ્યારે કોઈ પદાર્થ ઘનમાંથી પ્રવાહી (ગલન) અથવા પ્રવાહીમાંથી વાયુ (બાષ્પીભવન) માં રૂપાંતરિત થાય છે,ત્યારે સિસ્ટમ દ્વારા ઉર્જાનું શોષણ થાય છે.
તેનાથી વિપરીત,જ્યારે કોઈ પદાર્થ વાયુમાંથી પ્રવાહી (ઘનીભવન) અથવા પ્રવાહીમાંથી ઘન (ઠારણ) માં રૂપાંતરિત થાય છે,ત્યારે સિસ્ટમ દ્વારા ઉર્જા મુક્ત થાય છે.
તેથી,ભૌતિક અવસ્થામાં ફેરફાર ત્યારે થાય છે જ્યારે સિસ્ટમને ઉર્જા આપવામાં આવે અથવા તેમાંથી ઉર્જા લેવામાં આવે.

(N/A) બાષ્પોત્સર્જન $(Transpiration)$ એ એવી પ્રક્રિયા છે જેના દ્વારા વનસ્પતિ તેના પર્ણોમાં રહેલા વાયુરંધ્રો $(stomata)$ દ્વારા પાણીને પાણીની વરાળ સ્વરૂપે ગુમાવે છે. જ્યારે કુંડામાં રહેલા છોડને કાચની બરણીથી ઢાંકવામાં આવે છે,ત્યારે બાષ્પોત્સર્જન દરમિયાન મુક્ત થતી પાણીની વરાળ બરણીની અંદર ફસાઈ જાય છે. જેમ જેમ આ પાણીની વરાળ કાચની બરણીની ઠંડી સપાટીના સંપર્કમાં આવે છે,તેમ તેનું સંઘનન $(condensation)$ થાય છે અને બરણીની અંદરની દીવાલો પર પાણીના ઝીણા ટીપાં સ્વરૂપે દેખાય છે.

(B) તળાવની સપાટી પરથી પાણીનું સતત બાષ્પીભવન થતું રહે છે.
બાષ્પીભવન એ ઉષ્માશોષક પ્રક્રિયા છે,જેનો અર્થ છે કે તે પ્રવાહી અવસ્થામાંથી વાયુ અવસ્થામાં બદલાવા માટે આસપાસમાંથી ગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat) શોષી લે છે.
આ ગરમીનું શોષણ આસપાસના વાતાવરણમાં ઠંડકની અસર પેદા કરે છે.
તેથી,જ્યારે આપણે ઉનાળામાં તળાવની નજીક જઈએ છીએ,ત્યારે આપણને ગરમીથી રાહત અનુભવાય છે.

(C) તાપમાનને સેલ્સિયસ માપક્રમમાંથી કેલ્વિન માપક્રમમાં ફેરવવા માટે,આપણે આપેલ સેલ્સિયસ મૂલ્યમાં $273$ ઉમેરીએ છીએ,કારણ કે સંબંધ નીચે મુજબના સૂત્ર દ્વારા વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે:
$K = ^{\circ}C + 273$
$(a)$ $25\,^{\circ}C$ માટે:
$25 + 273 = 298\, K$
$(b)$ $373\,^{\circ}C$ માટે:
$373 + 273 = 646\, K$
તેથી,સાચા મૂલ્યો $298\, K$ અને $646\, K$ છે.

(A) $273 \ K$ તાપમાને,બરફ અને પાણી બંને સમાન તાપમાને હોય છે,પરંતુ તેમની ઉર્જામાં તફાવત હોય છે.
બરફને તેની અવસ્થા ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં બદલવા માટે વધારાની ઉર્જાની જરૂર પડે છે,જેને ગલનગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of fusion) કહેવામાં આવે છે.
જ્યારે બરફનો ઉપયોગ ઠંડક માટે કરવામાં આવે છે,ત્યારે તે જે પદાર્થને ઠંડો કરવાનો હોય તેની પાસેથી આ ગુપ્ત ઉષ્માનું શોષણ કરે છે. આથી,તે જ તાપમાને રહેલા પાણીની સરખામણીમાં બરફ વધુ અસરકારક ઠંડક આપે છે,કારણ કે પાણી પાસે આ વધારાની ઉષ્મા શોષવાની ક્ષમતા હોતી નથી.

(B) ઉકળતા પાણી કરતા વરાળથી વધુ ગંભીર રીતે દાઝી શકાય છે.
આનું કારણ એ છે કે વરાળમાં વધારાની ઉષ્મા હોય છે જેને બાષ્પીભવનની ગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of vaporization) કહેવામાં આવે છે.
જ્યારે વરાળ ત્વચાના સંપર્કમાં આવે છે,ત્યારે તે પાણીમાં રૂપાંતરિત થાય છે અને આ વધારાની ગુપ્ત ઉષ્મા મુક્ત કરે છે,જેના કારણે સમાન તાપમાન ધરાવતા ઉકળતા પાણીની તુલનામાં ત્વચાના પેશીઓને વધુ નુકસાન થાય છે.

(N/A) $A =$ ગલન,જેમાં ઘન અવસ્થા પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$B =$ બાષ્પીભવન,જેમાં પ્રવાહી અવસ્થા વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$C =$ સંઘનન,જેમાં વાયુ અવસ્થા પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$D =$ ઠારણ,જેમાં પ્રવાહી અવસ્થા ઘન અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$E =$ ઉર્ધ્વપાતન,જેમાં ઘન પદાર્થ પ્રવાહી અવસ્થામાં આવ્યા વિના સીધો વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.
$F =$ નિક્ષેપન,જેમાં વાયુ પદાર્થ પ્રવાહી અવસ્થામાં આવ્યા વિના સીધો ઘન અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

(B) એસિટોનનું ઉત્કલનબિંદુ ખૂબ જ નીચું હોય છે. જ્યારે આપણે આપણી હથેળી પર થોડું એસિટોન મૂકીએ છીએ,ત્યારે તેના કણો આપણી હથેળીમાંથી ઉષ્મા ઉર્જા મેળવે છે અને ઝડપથી બાષ્પીભવન પામે છે. બાષ્પીભવનની આ પ્રક્રિયા હથેળીમાંથી ગરમી શોષી લે છે,જેના કારણે ઠંડકનો અનુભવ થાય છે.

(A) ઘન બરફ અને પ્રવાહી પાણી બરફના ગલનબિંદુએ એકસાથે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
બરફનું ગલનબિંદુ $0^{\circ} C$ (અથવા $273.15 \ K$) છે.
આ ચોક્કસ તાપમાને, ઘન અને પ્રવાહી વચ્ચેનું કલા પરિવર્તન સંતુલનમાં હોય છે, જેનો અર્થ છે કે બંને અવસ્થાઓ એકસાથે અસ્તિત્વ ધરાવી શકે છે.

(N/A) સૂકો બરફ એ ઘન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ છે.
તેને તેની ઘન અવસ્થા જાળવી રાખવા માટે ઊંચા દબાણ હેઠળ સંગ્રહિત કરવામાં આવે છે.
જ્યારે દબાણ ઘટાડીને $1$ વાતાવરણ કરવામાં આવે છે,ત્યારે સૂકો બરફ ઉર્ધ્વપાતન (sublimation) પામે છે,જેનો અર્થ છે કે તે પ્રવાહી અવસ્થામાં આવ્યા વિના સીધો જ ઘન અવસ્થામાંથી વાયુ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે.

(B) પ્રવાહીનું તેના ઉત્કલનબિંદુથી નીચેના કોઈપણ તાપમાને વરાળમાં રૂપાંતર થવાની ઘટનાને $\text{બાષ્પીભવન}$ (Evaporation) કહેવામાં આવે છે। ઉત્કલનથી વિપરીત, જે પ્રવાહીના સમગ્ર જથ્થામાં ચોક્કસ તાપમાને થાય છે, બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે જે કોઈપણ તાપમાને થઈ શકે છે।

(B) જ્યારે અત્તરની શીશી ખોલવામાં આવે છે,ત્યારે પ્રવાહી અત્તરનું બાષ્પીભવન થઈને વાયુના કણોમાં રૂપાંતર થાય છે. આ કણો ઉચ્ચ ગતિજ ઉર્જા ધરાવે છે અને બધી દિશાઓમાં યાદચ્છિક રીતે ગતિ કરે છે. પ્રસરણની પ્રક્રિયા દ્વારા,આ કણો હવામાં ભળી જાય છે અને આખા રૂમમાં ફેલાઈ જાય છે,તેથી જ આપણે દૂરથી પણ તેની સુગંધ અનુભવી શકીએ છીએ.

(N/A) સમાન તાપમાને પાણીના અણુઓ પાસે બરફના અણુઓ કરતા વધુ ઉર્જા હોય છે,જેનું મુખ્ય કારણ 'ગલનગુપ્ત ઉષ્મા' (latent heat of fusion) છે.
જ્યારે બરફ પાણીમાં રૂપાંતરિત થાય છે,ત્યારે તે ચોક્કસ માત્રામાં ઉષ્મા ઉર્જાનું શોષણ કરે છે,જેને ગલનગુપ્ત ઉષ્મા કહેવામાં આવે છે.
આ ઉર્જાનો ઉપયોગ બરફના કણો વચ્ચેના આકર્ષણ બળને તોડવા અને તેની અવસ્થાને ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં બદલવા માટે થાય છે.
આ ઉર્જા તાપમાનમાં વધારો કર્યા વગર પાણીના અણુઓ દ્વારા શોષાય છે,તેથી પાણીના અણુઓમાં આ વધારાની ઉર્જા સંગ્રહિત હોય છે,જે તેમને સમાન તાપમાને બરફના અણુઓ કરતા વધુ ઉર્જાવાન બનાવે છે.

(A) તાપમાનને કેલ્વિન $(K)$ માંથી સેલ્સિયસ $(^{\circ}C)$ માં ફેરવવા માટે,આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરો: $T(^{\circ}C) = T(K) - 273$.
$300 \ K$ માટે: $300 - 273 = 27^{\circ}C$.
તાપમાનને સેલ્સિયસ $(^{\circ}C)$ માંથી કેલ્વિન $(K)$ માં ફેરવવા માટે,આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરો: $T(K) = T(^{\circ}C) + 273$.
$-10^{\circ}C$ માટે: $-10 + 273 = 263 \ K$.

(N/A) પદાર્થનું ગલનબિંદુ એ તેના આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળની પ્રબળતાનું સીધું માપદંડ છે.
વધુ મજબૂત આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળને તોડવા માટે વધુ ઉર્જા (ઉષ્મા સ્વરૂપે) ની જરૂર પડે છે,જેથી પદાર્થ ઘન અવસ્થામાંથી પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થઈ શકે.
તેથી,ઊંચું ગલનબિંદુ સૂચવે છે કે કણો એકબીજા સાથે મજબૂત આંતરઆણ્વીય બળો દ્વારા જોડાયેલા છે,જ્યારે નીચું ગલનબિંદુ નબળા આકર્ષણ બળો સૂચવે છે.

(B) જ્યારે ઘન પદાર્થ પીગળવાનું શરૂ કરે છે,ત્યારે આપવામાં આવતી ઉષ્મા ઉર્જાનો ઉપયોગ ઘન પદાર્થના કણો વચ્ચેના આકર્ષણ બળોને તોડવા માટે થાય છે.
આ ઉર્જાને ગલનગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of fusion) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
કારણ કે આ ઉર્જા અવસ્થા બદલવામાં (ઘનમાંથી પ્રવાહીમાં) વપરાય છે,તેથી તે કણોની ગતિજ ઉર્જામાં વધારો કરતી નથી,અને તેથી જ્યાં સુધી સંપૂર્ણ ઘન પદાર્થ પીગળી ન જાય ત્યાં સુધી પદાર્થનું તાપમાન અચળ રહે છે.

(A) શરીરનું તાપમાન ઘટાડવા માટે બરફ વધુ અસરકારક છે.
કારણ: $0^{\circ}C$ તાપમાને રહેલો બરફ $0^{\circ}C$ તાપમાનના પાણી કરતા શરીર પાસેથી વધુ ઉષ્મા ઉર્જાનું શોષણ કરે છે,કારણ કે તે ઘનમાંથી પ્રવાહી અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ પ્રક્રિયા માટે ગલનગુપ્ત ઉષ્મા (latent heat of fusion) ની જરૂર પડે છે,જે આશરે $334 \ J/g$ જેટલી હોય છે. તેથી,બરફ ઓગળવા માટે શરીર પાસેથી વધુ ગરમી ખેંચે છે,જેના પરિણામે સમાન તાપમાનના પાણીની તુલનામાં તે વધુ ઠંડક આપે છે.

(A) સેલ્સિયસને કેલ્વિનમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે,આપણે આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરીએ છીએ: $T(K) = T(^{\circ}C) + 273.15$. તેથી,$50^{\circ}C = 50 + 273.15 = 323.15 K$ (અથવા આશરે $323 K$).
$(b)$ પ્રવૃત્તિ: બે પાત્રો લો,એક સાંકડો ગ્લાસ અને એક પહોળી રકાબી. બંનેમાં સમાન માત્રામાં પાણી ભરો. તેમને સમાન સમય માટે સમાન વાતાવરણમાં રાખો. થોડા સમય પછી,પાણીના સ્તરનું અવલોકન કરો. રકાબીમાં પાણીનું સ્તર ગ્લાસ કરતા વધુ ઘટશે,જે દર્શાવે છે કે સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધવાથી બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.

(N/A) બાષ્પીભવનની પ્રક્રિયા દરમિયાન, પ્રવાહીના કણો આકર્ષણ બળને તોડીને બાષ્પ અવસ્થામાં રૂપાંતરિત થવા માટે આસપાસના વાતાવરણમાંથી ઉર્જાનું શોષણ કરે છે. આસપાસના વાતાવરણમાંથી ઉર્જાનું આ શોષણ થવાથી આસપાસની જગ્યા ગરમી ગુમાવે છે, જેના પરિણામે ઠંડકની અસર અનુભવાય છે.
$(b)$ રોજિંદા જીવનના બે ઉદાહરણો નીચે મુજબ છે:
$1.$ ઉનાળામાં સુતરાઉ કપડાં પહેરવા: સુતરાઉ કાપડ પાણીનું સારું શોષક છે, જે આપણા શરીરનો પરસેવો શોષી લે છે અને તેને વાતાવરણમાં બાષ્પીભવન માટે ખુલ્લું પાડે છે. આ બાષ્પીભવન માટે જરૂરી ગુપ્ત ઉષ્મા આપણા શરીરની સપાટી પરથી લેવાય છે, જેનાથી આપણને ઠંડક અનુભવાય છે.
$2.$ ડેઝર્ટ કુલર દ્વારા ઠંડક: કુલરની અંદરનું પાણી બાષ્પીભવન પામે છે, જે આસપાસની હવામાંથી ગરમીનું શોષણ કરે છે, જેના પરિણામે રૂમમાં આવતી હવાનું તાપમાન ઘટે છે.

(N/A) અવલોકન: ગરમ પાણી ધરાવતા બીકર $(A)$ માં પોટેશિયમ પરમેંગેનેટનો જાંબલી રંગ ઠંડા પાણી ધરાવતા બીકર $(B)$ ની સરખામણીમાં વધુ ઝડપથી ફેલાય છે.
કારણ: પ્રસરણ એ કણોની વધુ સાંદ્રતાવાળા વિસ્તારમાંથી ઓછી સાંદ્રતાવાળા વિસ્તાર તરફની ગતિ છે. પ્રસરણનો દર તાપમાનના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. જેમ પાણીનું તાપમાન વધે છે,તેમ પાણીના અણુઓની ગતિજ ઉર્જા વધે છે,જેના કારણે પોટેશિયમ પરમેંગેનેટના કણો વધુ ઝડપથી ગતિ કરે છે અને મિશ્રિત થાય છે.

(N/A) દ્રવ્યની ત્રણ અવસ્થાઓનું આંતરરૂપાંતરણ અણુઓની $KE$ (ગતિજ ઉર્જા) અને આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળ વચ્ચેના સંતુલન પર આધાર રાખે છે.
$1$. જ્યારે તાપમાન વધે છે,ત્યારે અણુઓની $KE$ વધે છે,જે તેમને આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે,જેના પરિણામે ઘનમાંથી પ્રવાહી અને પ્રવાહીમાંથી વાયુમાં રૂપાંતર થાય છે.
$2$. તેનાથી વિપરીત,જ્યારે તાપમાન ઘટે છે,ત્યારે અણુઓની $KE$ ઘટે છે,જેનાથી આંતરઆણ્વીય આકર્ષણ બળ વધુ અસરકારક બને છે,જે વાયુમાંથી પ્રવાહી અને પ્રવાહીમાંથી ઘન અવસ્થામાં રૂપાંતર તરફ દોરી જાય છે.

(N/A) બાષ્પીભવન: ઉત્કલનબિંદુથી નીચેના કોઈપણ તાપમાને પ્રવાહીનું વરાળમાં રૂપાંતર થવાની ઘટનાને બાષ્પીભવન કહે છે. સુતરાઉ કપડાં નાયલોન કરતાં પાણીનું શોષણ વધુ સારી રીતે કરે છે. ઉનાળા દરમિયાન,સુતરાઉ કપડાં પરસેવો શોષી લે છે,જેનું બાષ્પીભવન થવાથી શરીરને ઠંડક મળે છે.
$(b)$ ના,તે સમાન નથી. ઉત્કલન એ એક જથ્થાત્મક ઘટના છે જે ઉત્કલનબિંદુ તરીકે ઓળખાતા ચોક્કસ તાપમાને થાય છે. જ્યારે બાષ્પીભવન એ સપાટી પર થતી ઘટના છે જે ઉત્કલનબિંદુથી નીચેના કોઈપણ તાપમાને થઈ શકે છે.

(N/A) બાષ્પીભવન નીચેના પરિબળો પર આધાર રાખે છે:
$(i)$ સપાટીનું ક્ષેત્રફળ: સપાટીનું ક્ષેત્રફળ વધારવાથી બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.
$(ii)$ તાપમાન: તાપમાન વધવાથી કણોની ગતિજ ઉર્જા વધે છે,જેનાથી બાષ્પીભવન ઝડપી બને છે.
$(iii)$ ભેજ (હવાની શુષ્કતા): હવામાં ભેજનું પ્રમાણ ઓછું હોય ત્યારે બાષ્પીભવન ઝડપી થાય છે.
$(iv)$ પવનની ગતિ: પવનની ગતિ વધવાથી સપાટી પરથી પાણીની વરાળના કણો દૂર થાય છે,જે બાષ્પીભવનને વેગ આપે છે.
$(v)$ પ્રવાહીનો સ્વભાવ: જે પ્રવાહીનું ઉત્કલનબિંદુ ઓછું હોય તેનું બાષ્પીભવન ઝડપથી થાય છે.
$(vi)$ સપાટી પરનું દબાણ: વાતાવરણીય દબાણ ઘટવાથી બાષ્પીભવનનો દર વધે છે.