तापमानको संयोजन मार्फत पदार्थलाई अर्को २ अवस्थामा रूपान्तरित गर्न सकिन्छ
आश्विन १२, २०७७

सामान्य जगत व्यवहारमा हामीलाई पदार्थका तीन अवस्था बारेको ज्ञान छ।  ती हुन ठोस, द्रव्य (तरल ) र ग्यास।  जुनसुकै पदार्थको निर्माण एटम (परमाणु ) बाट मिलेर भएको हुन्छ।  एटमलाई हजारौ‌ं वर्षसम्म 'द स्मॉलेस्ट बिल्डिंग ब्लक अफ  म्याटर' (पदार्थ निर्माणमा प्रयोग भएको  सबैभन्दा सूक्ष्म कण अर्थात सबै किसिमका पदार्थको  अन्तिम अभिभाज्य इकाई ) मान्नु पर्ने अवस्था रह्यो। तर हजाौं वर्ष पछि थॉमसन, रदरफोर्ड र चैडविकको त्रिमूर्तिले यस मान्यतालाई ध्वस्त गर्दै एटमलाइ पनि खण्डित गरी दिए।

एटम पनि इलेक्ट्रोन, प्रोटोन र न्यूट्रॉन जस्ता सूक्ष्म कणबाट मिलेर बनेको हुने तथ्य-सत्य पत्ता लाग्यो। यी  सूक्ष्म कण (इलेक्ट्रोन, प्रोट्रोन ,न्यूट्रॉन ) को निर्माण अन्य सूक्ष्मतम  कण 'क्वार्क्स'ले मिलेर बनेको हुने  पनि पत्ता लाग्यो।  ६ किसिमका 'क्वार्क' कण जानकारीमा आए ।  बडो गजबको नाम राखियो यिनको-अप क्वार्क (u ), डाउन क्वार्क (d), चार्म क्वार्क(c), स्ट्रेन्ट क्वार्क (s ), टप क्वार्क  (t) र बटम क्वार्क (b)।

'सब एटमिक फिजिक्स' विभिन्न न्यूट्रिनो, टउ , म्युआन ,फोटान,ग्लुआन ,हिग्स बोसान कणसम्म पुगी सकेको छ। विज्ञान  ग्रेभिटिनो,ग्लोइनो ,हिग्सिनो, ग्रेभिटान लगायतका अन्य थुप्रै कण पनि हुने परिकल्पना गर्छ जसको अहिलेसम्म पुष्टि हुन सकेको छैन।  २७ किमी लामो 'लार्ज हैड्रोन  कोलाइडर (Large Hadron Collider) पार्टिकल एक्सीलरेटर' ले हिग्स बोसान मात्रै पत्ता लाउन सक्यो । अब १०० किमी लामो 'पार्टिकल एक्सीलरेटर' बनाउने अभियानमा छ विज्ञान जगत।  यो लेखन 'समय डाइलेसन' कै श्रंखला अन्तर्गत हो, 'सब एटमिक फिजिक्स' बारेको चर्चा होइन, यसबारे सामान्य चर्चा किन गरिएको हो, अगाडि लेख्ने क्रममा ज्ञात हुनेछ। 'सब एटमिक फिजिक्स'लाई यही विराम दिदै प्रसंग अगाडि बढाउछु ।

चर्चा पदार्थको तीन अवस्थाबारे हुँदै थियो। ठोस, द्रव्य र ग्यास।  तपाईले कुन पदार्थका तीनवटै अवस्था हेर्ने मौका पाउनु भएको छ ? शायद सबैका लागि पानी नै सर्व सुलभ उदाहरण हुन्छ होला । पानी जसलाई हामी सामान्तया द्रव्य अवस्थामा पाउछौ आफ्नो चारैतिर। एउटा महत्वपूर्ण कुरा न बिरसनु होला, पदार्थका तीनवटै  अवस्थाको सम्बन्ध तापमानसंग छ।  जस्तो कि पानी कै कुरा गरौ, जीरो डिग्री सेन्टिग्रेड देखि माथि र सय डिग्री सेन्टिग्रेडभन्दा मुनिसम्मको  तापमानमा पानी भन्ने जीनिस द्रव्य अवस्थामा रहन्छ। तर ज़ीरो र सय डिग्री सेन्टिग्रेडको लक्ष्मण रेखा 'क्रस' गर्नसाथ यसको अवस्थामा परिवर्तन आउँछ। यसले जीरो तापमानमा जमेर ठोस अवस्थामा पुगेर हिउँको रूप धारण गर्छ भने  सय डिग्रीको तापमानमा ग्यास अवस्थाको भापमा परिवर्तित हुन्छ । पानीसँग पदार्थको अवस्था परिवर्तनको यो प्रक्रिया जो कोहिले सजिलै आफ्नै घरमा गरेर हेर्नसक्छ। पदार्थको अवस्थाको सम्बन्ध तापमान माथी निर्भर गर्छ।  तपाई पानीसँग तापमानको यो खेल गरेर पानीलाई मन लागि अवस्थामा रूपान्तरित गर्न सक्नु हुन्छ ।

हुन त, सुनसँग पनि पानी कै घटना घट्छ, तर तापमान अलिक बढ़ी चाहिन्छ ।पानी अथवा  सुन मात्रै किन तपाईले जाने सुनेका जुनसुकै पदार्थलाई  उसको उपलब्ध अवस्था बाहेक अन्य दुबै अवस्थामा परिवर्तित गर्न सकिन्छ। सुन सामान्य अवस्थामा पृथ्वीमा ठोस किसिमको पदार्थ श्रेणी अन्तर्गत आउँछ । सुनलाई द्रव्यमा रूपान्तरण गर्न  १०६४ डिग्री सेन्टिग्रेडको तापमान चाहिन्छ। यस तापमानमा सुन पगलिन्छ,'मेल्ट' हुन्छ।  तपाईले आफूसँग भएको सुन हेर्दा हेर्दै अदृश्य पार्नु छ भने, तापमान २७०० डिग्री सेन्टीग्रेडपुर्‍याउनु पर्ने हुन्छ ।  यस तापमानमा सुन ग्यास अवस्थामा रूपान्तरित   भएर उडने हुन्छ।

पृथ्वीमा पाइने ठोस, द्रव्य र गैसीय अवस्थाका सबै तत्वलाई  तापमानको 'मैजिक'ले अर्को अवस्थामा लैजान सकिन्छ । पृथ्वीमा पाइने ठोस तत्वहरुलाई  द्रव्य र ग्यैसीय अवस्थामा, द्रव्य तत्वलाई  ठोस र गैसीय अवस्थामा र गैसीय तत्वलाई  द्रव्य र ठोस पदार्थ बनाउन सकिन्छ।

एटमको आपसी संयोजन अथवा संगठनात्मक प्रक्रियाले नै पदार्थका तीनवटा अवस्था ठोस, द्रव्य र ग्यास निर्मित भए। ठोस अवस्थाका पदार्थका एटमको आपसी संयोजन सघन हुन्छ।  एटमको यो संयोजन जति सघन हुन्छ पदार्थ त्यति नै बढ़ी ठोस अथवा कडा हुन्छ।



कुनै पनि ठोस पदार्थलाई  द्रव्यमा रूपान्तरित गर्न चाहिने तापमानलाई  त्यस  पदार्थको 'मेल्टिंग प्वाइंट' , र ग्यास अवस्थामा लैजाने तापमानलाई  सम्बधित ठोस पदार्थको  'भेपोराइजिंग प्वाइंट' भनिन्छ। द्रव्य पदार्थलाई  ठोसमा परिणत गर्ने तापमानलाई  सम्बंधित द्रव्यको 'फ्रीजिंग प्वाइंट' र ग्यासमा रूपांतरित हुने तापमानलाई  'भेपोराइजिंग प्वाइंट ' भनिन्छ। गैसीय पदार्थको   द्रव्य पदार्थमा रूपांतरित हुने तापमानलाई  ती गैसीय वस्तुको 'ब्वायलिंग   प्वाइंट' र ठोसमा बद्लिने तापमानलाई  'मेल्टिंग  प्वाइंट' भनिन्छ।

तपाईहरुलाई ठोस पदार्थ र द्रव्य पदार्थको यो गुण बारे थाहा नै थियो होला। तापमानको  प्रक्रिया गैसीय पदार्थसँग पनि घटित हुन्छ। प्रत्येक गैसीय पदार्थलाई चिस्याउँदा  ती गैस निश्चित चिसो तापमानमा उम्लीदै तरल पदार्थमा र त्यो भन्दा बढी निश्चित चिसो तापमानमा ठोस रूपको आकारमा परिवर्तित हुन्छन्।

प्रकृतिको रचनाधर्मिता बड़ो गजबको छ।  हेर्नुस त ठोस पदार्थलाई तताउँदा पदार्थ आफ्नो रूप परिवर्तन गर्दै तरल हुने, तरल पदार्थलाई तताउँदा पदार्थ स्वरुप परिवर्तन गरी ग्यासमा रूपान्तरित हुने र ग्यासलाई चिस्याउदा गैसीय पदार्थ तरल हुँदै तापमान बढाउँदै लगेमा गैसीय पदार्थ ठोस रूपमा प्रकट हुने।

अक्सीजन, हाइड्रोजन,मिथेन, कार्बन डाइऑक्साइड आदि तत्व पृथ्वीमा प्राकृतिक रूपमा गैसीय अवस्थामा मात्र पाइन्छन्।  अक्सीजनलाई  झोल अथवा  तरल अवस्थामा ल्याउन  आवश्यक पर्ने  'ब्वायलिंग प्वाइंट'  माइनस १८३   डिग्री सेन्टिग्रेड आवश्यक हुन्छ। र, अक्सीजन  ग्यास माइनस २१८ दशमलब ८ डिग्री सेन्टीग्रेडको तापमानमा ठोस रूप ग्रहण गर्छ। सबै ग्यासको 'ब्वायलिंग प्वाइन्ट' (तरल /द्रव्य अवस्थामा आउने  ) र 'मेल्टिंग प्वाइन्ट'( ठोस अवस्थामा आउने)  फरक फरक रहेको हुन्छ।

सबै तत्वको निर्माण एटमबाटै भएको हुन्छ। पृथ्वीमा जति तत्व पाइन्छन ती सबै तत्वका एटम फरक हुन्छन् , तिनको आकार, तौल र अन्य 'फिजिकल प्रोपर्टी' फरक फरक हुन्छ । विभिन्न फरक फरक तत्वका एटम फरक फरक 'फिजिकल प्रोपर्टी'को  हुने कारण  भने एटमभित्र रहेका इलेक्ट्रोन , प्रोटोन र न्यूट्रॉनको संख्याले गर्दा हुन्छ।

प्रकृतिको पहिलो तत्व हाइड्रोजन हो। हाइड्रोजनका एटमको संरचनामा एक इलेक्ट्रोन र एक प्रोट्रोन मात्रै हुन्छ, यसमा न्यूट्रॉन हुँदैन।  दोश्रो तत्व ( ब्रह्माण्ड उत्पत्ति क्रममा ) हीलियम हो। हीलियमको  एटम भने २ इलेक्ट्रोन, २ प्रोट्रोन र २ न्यूट्रॉनले मिलेर बनेको हुन्छ। तपाईलाई   बुझ्न केही गाह्रो भएन होला ।  पहिलो तत्व हाइड्रोजनको एटम १ इलेक्ट्रोन र एक प्रोट्रोनले मिलेर बनेको हो, स्वाभाविक रूपमा यसै तत्वको एटम सबैभन्दा सानो  र हलुको हुनु पर्ने हो, हुन्छ पनि । विज्ञानमा हाइड्रोजनलाई  एटमिक नम्बर १ ले चिनिन्छ र यसको एटमको तौल (mass) सबैभन्दा कम १ दशमलब ००८  'एएमयू' (atomic  mass  units ) रहेको हुन्छ ।

 हीलियम अर्थात दोश्रो तत्व (तत्व निर्माण हुने प्रक्रियामा ) को एटमिक नंबर २ र 'मास' ४ दशमलब ००२६०२ 'एएमयू' रहेको छ। यसैगरी अक्सीजन तत्वको एटम संरचनामा ८ इलेक्ट्रोन, ८ प्रोट्रोन र ८ न्यूट्रॉनको भूमिका रहेको हुन्छ, अर्थात हलुको तत्वबाट भारी तत्व निर्माण हुने क्रम प्रारम्भ भयो।  अक्सीजन पहिलाका दुबै तत्व हाइड्रोजन र हीलियमभन्दा भारी तत्व हो।  यदि अक्सीजन पनि हाइड्रोजन र हीलियम जस्तै हलुको तत्व भएको भए पृथ्वीमा यसको उपलब्धतता नै हुने थिएन। अक्सीजनको 'एटमिक मास' १५ दशमलब  ९९९ 'एएमयू' र एटमिक नंबर ८ रहेको छ।

तत्व निर्माण प्रक्रियामा यसैगरी विभिन्न तत्वका फरक फरक एटम निर्माण भएर  पृथक पृथक तत्व अस्तित्वमा आए । एटम निर्माण प्रक्रियामा संलग्न सूक्ष्म कण इलेक्ट्रोन, प्रोट्रोन र न्यूट्रॉनको संख्या र लीला नर्तन(orbiting ) नै फरक फरक एटमको निर्माण हुने कारण र एटमको आपसी संयोजन अथवा संगठनात्मक प्रक्रियाले नै पदार्थका तीनवटा अवस्था ठोस, द्रव्य र ग्यास निर्मित भए। ठोस अवस्थाका पदार्थका एटमको आपसी संयोजन सघन हुन्छ।  एटमको यो संयोजन जति सघन हुन्छ पदार्थ त्यति नै बढ़ी ठोस अथवा कडा हुन्छ।

एटमको आपसी संयोजन विरल हुँदा पदार्थ द्रव्य अवस्थामा उपस्थित हुन्छ ।  कुनै  तरल (द्रव्य )पदार्थ बाक्लो र कुनै पातलो हुनुमा एटमको आपसी संयोजनको  विरलताका कारणले नै हुन्छ। र जुन तत्वका एटमको आपसी संयोजन अति विरल हुन्छ त्यों तत्व ग्यसीय अवस्थामा रहन्छ। प्रकृतिमा पाइने तीनवटै अवस्थाका तत्वलाई जुनसुकै अवस्थामा (अर्को २ अवस्थामा ) रूपान्तरित गर्न सकिन्छ।

अक्सीजन-हाइड्रोजनको डल्ला बनाउन सकिन्छ, 'स्वीमिंग पुल' नै बनाउन सकिन्छ।  अक्सीजनको 'स्वीमिंग पुल' बनाई पौड़ी खेल्न माइनस १८३ डिग्री सेन्टीग्रेड तापमान आवश्यक हुन्छ भने हाइड्रोजनमै पौडीने इच्छा छ भने तापमान माइनस २५२ दशमलब ८७ को इन्तज़ाम गर्नु पर्ने हुन्छ। तपाई आफ्नो प्रेयसीलाई  शुद्ध हाइड्रोजनले बनेको गर - गहनाले सजिएको हेर्न चाहनु  हुन्छ भने पनि उपाय छ। यसका लागि तपाईँले माइनस २५९ दशमलब १४ डिग्री सेन्टीग्रेड तापमान भएको कोठा निर्माण गर्नुपर्छ।  यस तापमानमा हाइड्रोजन डल्लो पर्छ। डल्लो परेको हाइड्रोजनलाई  मन लागी आकारमा ढालेर विभिन्न गहना बनाई प्रियसीलाई 'गिफ्ट' गर्नुस।  यस गहनाको आनन्द लिने आवश्यक शर्त यति मात्रै हो, तपाईँको प्रियसीले त्यस कोठाबाट बाहिर जान पाउँदीनन। तर एउटा कुराको होश गर्नु होला है, कोठाको तापमान माइनस २७३ दशमलब १५ डिग्री सेन्टीग्रेड  नपुगोस कतै !  सबै कुरा बर्बाद होला नि ! हाइड्रोजनका मात्रै होइन, तपाईँका  आफ्नै एटम समाप्त हुन पुग्छन यस तापमानमा।  प्रकृतिमा एटमको निर्माण यसभन्दा उच्च तापमानमा भएको हो। यस तापमानमा एटमको संरचना नै ध्वस्त हुन्छ।

यसै गरी हीराको झोल बनाउन सकिन्छ। यसका लागि तापमान ४०२७ डिग्री सेन्टीग्रेड  आवश्यक  हुन्छ  अर्थात हीरामा पनि पौड़ी खेल्न सकिन्छ। ४०२७ डिग्रीमा हीरा पगाल्नुस  र पौडीने आनन्द लिनुस ।  

यो पनि 

हिँड्दा / दगुर्दा तपाईँको आकार सानो हुन्छ, गतिमा आकार खुम्चिन्छ !

ब्रह्माण्ड मै समयका भिन्न गति : हिन्दु शास्त्रहरूमा विभिन्न लोकमा फरक फरक समयको व्याख्या

'टाइम डाइलेसन'बारेमा हिन्दुशास्त्र : प्रकाशको गतिमा समय र पदार्थ दुवैको मृत्यु हुन्छ !

समयको पोस्टमार्टम : समयको मूल यूनिट सेकेण्ड के हो ?

१ लिटर पेट्रोलमा २० किमी गुड्ने कारलाई प्रकाशको गतिमा १ घण्टा गुडाउन कति पेट्रोल चाहिन्छ ?


म साहित्य,कला,धर्म, दर्शन, अध्यात्म, विज्ञान लगायत कुनै पनि विधाको विज्ञ हाेइन ।