Lesson 1: Gravitation (गुरुत्वाकर्षण)
English Notes:
• Discovery of Gravitational Force: Sir
Isaac Newton discovered the gravitational force by observing an apple fall
vertically downwards. He concluded that the Earth must be attracting the apple
towards its center. This force is universal, acting between any two objects in
the universe.
• Force and Motion: A force is necessary to
change an object's speed or direction of motion.
• Circular Motion and Centripetal Force: An
object moving in a circular path requires a force directed towards the center,
called centripetal force (F = mv²/r). This force is exerted by the Earth
on the Moon, causing its orbit, and similarly by the Sun on planets.
• Kepler's Laws of Planetary Motion: Based
on observational data, Johannes Kepler formulated three laws describing
planetary motion.
1. First Law: The
orbit of a planet is an ellipse with the Sun at one of the foci.
2. Second Law: The
line joining the planet and the Sun sweeps equal areas in equal intervals of
time.
3. Third Law: The square
of its period of revolution (T) around the Sun is directly proportional
to the cube of the mean distance (r) of the planet from the Sun (T² ∝ r³).
• Newton's Universal Law of Gravitation:
Every object attracts every other object with a force that is directly
proportional to the product of their masses (m₁m₂) and inversely
proportional to the square of the distance (r) between their centers (F = G
m₁m₂/r²).
◦ Gravitational Constant
(G): Its value in SI units is 6.673 x 10⁻¹¹ N m²/kg². It was first
measured experimentally by Henry Cavendish.
• Acceleration due to Gravitational Force (g):
The value of 'g' varies with height above the Earth's surface and is different
on other celestial bodies. On the Moon, 'g' is about 1/6th of its value on
Earth.
• Mass and Weight:
◦ Mass: The amount
of matter present in an object. It is a scalar quantity, its SI unit
is kg, and its value is the same everywhere. It is a measure of
an object's inertia.
◦ Weight: The force
with which the Earth attracts an object (F = mg). It is a vector
quantity, its SI unit is Newton (N), and its direction is towards
the center of the Earth. An object's weight changes from place to place
due to the variation in 'g'.
• Gravitational Waves: Predicted by Einstein
in 1916 as "waves on the fabric of space-time." These are very weak
and were detected in 2016 by instruments like LIGO.
• Free Fall: When an object moves under the
influence of the force of gravity alone. In true free fall, the initial
velocity is zero and increases due to 'g'. True free fall is possible only
in vacuum because air friction and buoyant force oppose motion. Galileo
demonstrated that objects of different masses fall at the same time in free
fall, neglecting air resistance.
• Escape Velocity: The minimum initial
velocity required for an object to overcome the gravitational pull of a
celestial body and escape its influence forever, without falling back.
It can be determined using the law of conservation of energy (vesc =
√(2GM/R)). For Earth, vesc is approximately 11.2 km/s.
Spacecrafts are launched with a velocity greater than the escape velocity to
travel to other planets.
Marathi Notes:
• गुरुत्वाकर्षण बलाचा शोध: सर आयझॅक
न्यूटनने सफरचंद खाली पडताना पाहून गुरुत्वाकर्षण बलाचा शोध लावला. पृथ्वी
सफरचंदाला तिच्या केंद्राकडे आकर्षित करत असावी, असा निष्कर्ष त्यांनी काढला. हे बल
वैश्विक असून, विश्वातील कोणत्याही दोन वस्तूंमध्ये कार्य करते.
• बल आणि गती: वस्तूची गती
किंवा दिशा बदलण्यासाठी बलाची आवश्यकता असते.
• वर्तुळाकार गती आणि अभिकेंद्री बल: वर्तुळाकार
मार्गावर फिरणाऱ्या वस्तूंवर केंद्राच्या दिशेने सतत बल कार्य करते, याला अभिकेंद्री
बल म्हणतात (F = mv²/r). हे बल पृथ्वी चंद्रावर प्रयुक्त करते, ज्यामुळे
चंद्र पृथ्वीभोवती फिरतो, आणि याचप्रमाणे सूर्य ग्रहांवर बल प्रयुक्त करतो.
• केप्लरचे ग्रहांच्या गतीचे नियम: निरीक्षण
केलेल्या माहितीच्या आधारे, जोहान्स केप्लरने ग्रहांच्या गतीचे तीन नियम मांडले.
1. पहिला नियम: ग्रहाची
कक्षा लंबवर्तुळाकार असून, सूर्य त्या
कक्षेच्या एका नाभीवर असतो.
2. दुसरा नियम: ग्रहाला
सूर्याशी जोडणारी सरळ रेषा समान कालावधीत समान क्षेत्रफळ व्यापते.
3. तिसरा नियम: सूर्याभोवती
फिरणाऱ्या ग्रहाच्या परिक्रमण कालावधीचा वर्ग (T) हा त्याच्या
सूर्यापासूनच्या सरासरी अंतराच्या (r) घनाच्या
समप्रमाणात असतो (T² ∝ r³).
• न्यूटनचा वैश्विक गुरुत्वाकर्षणाचा नियम: प्रत्येक
वस्तू दुसऱ्या वस्तूला आकर्षित करते. हे आकर्षण बल त्या वस्तूंच्या वस्तुमानांच्या
गुणाकाराच्या समप्रमाणात आणि त्यांच्यातील अंतराच्या
वर्गाच्या व्यस्त प्रमाणात असते (F = G
m₁m₂/r²).
◦ गुरुत्वीय स्थिरांक (G): SI एककांमध्ये
याचे मूल्य 6.673 x 10⁻¹¹ N m²/kg² आहे. हे हेन्री
कॅव्हेंडिशने प्रथम प्रायोगिकरित्या मोजले.
• गुरुत्वीय बलामुळे होणारे त्वरण (g): 'g' चे मूल्य
पृथ्वीच्या पृष्ठभागावरील उंचीनुसार बदलते आणि इतर खगोलीय पिंडांवर ते वेगळे असते. चंद्रावर 'g' चे मूल्य
पृथ्वीवरील मूल्याच्या सुमारे 1/6 पट असते.
• वस्तुमान आणि वजन:
◦ वस्तुमान: वस्तूमध्ये असलेल्या द्रव्याचे
प्रमाण. ही एक अदिश राशी आहे, तिचे SI एकक kg आहे आणि
तिचे मूल्य सर्वत्र सारखेच असते. हे
वस्तूच्या जडत्वाचे माप आहे.
◦ वजन: ज्या बलाने
पृथ्वी वस्तूला आकर्षित करते (F = mg). ही एक सदिश राशी आहे, तिचे SI एकक न्यूटन (N) आहे आणि
तिची दिशा पृथ्वीच्या केंद्राकडे असते. 'g' च्या
फरकामुळे वस्तूचे वजन ठिकाणानुसार बदलते.
• गुरुत्वीय लहरी: आइन्स्टाईनने
1916 मध्ये 'अवकाश-काळातील
लहरी' म्हणून
त्यांचे अस्तित्व वर्तवले होते. या खूप कमकुवत लहरी असून, LIGO
सारख्या
उपकरणांनी 2016 मध्ये त्या शोधल्या गेल्या.
• मुक्त पतन: जेव्हा
एखादी वस्तू केवळ गुरुत्वाकर्षण बलाच्या प्रभावाखाली येते. खऱ्या
मुक्त पतनात, सुरुवातीचा वेग शून्य असतो आणि 'g' मुळे तो वाढत जातो. हवेचा घर्षण
आणि उत्प्लावक बल गतीला विरोध करत असल्यामुळे, खरे मुक्त पतन केवळ निर्वात
पोकळीतच शक्य आहे. गॅलिलिओने दाखवून दिले की वेगवेगळ्या वस्तुमानांच्या
वस्तू हवेच्या विरोधाकडे दुर्लक्ष केल्यास मुक्त पतनात एकाच वेळी जमिनीवर पोहोचतात.
• मुक्तिवेग: एखाद्या
वस्तूने गुरुत्वाकर्षण शक्तीच्या प्रभावावर मात करून कायमस्वरूपी
सुटण्यासाठी आणि परत न पडण्यासाठी आवश्यक असलेला किमान
प्रारंभिक वेग. ऊर्जा संवर्धनाच्या नियमाचा वापर करून त्याची गणना
करता येते (vesc = √(2GM/R)). पृथ्वीसाठी मुक्तिवेग अंदाजे 11.2 km/s आहे. अवकाशयान
इतर ग्रहांवर जाण्यासाठी मुक्तिवेगापेक्षा जास्त वेगाने प्रक्षेपित केले जातात.
Lesson 2: Periodic Classification of Elements (मूलद्रव्यांचे आवर्ती
वर्गीकरण)
English Notes:
• Early Classification of Elements:
Initially, elements were broadly classified into metals and nonmetals.
Later, metalloids were identified.
• Dobereiner's Triads (1817):
◦ Johann Dobereiner grouped
three elements with similar chemical properties into triads.
◦ When arranged in
increasing order of atomic mass, the atomic mass of the middle element was
approximately the average of the other two.
◦ Limitation: Not
all then-known elements could be classified into triads.
• Newlands' Law of Octaves (1866):
◦ John Newlands arranged
elements in increasing order of atomic masses, starting with hydrogen.
◦ He found that every
eighth element had properties similar to the first, comparing this to
musical octaves.
◦ Limitations: This
law was only applicable up to Calcium. It placed two elements in some
boxes and elements with different properties under the same note. It did not
have provision for newly discovered elements.
• Mendeleev's Periodic Table (1869-1872 AD):
◦ Dmitri Mendeleev
considered atomic mass as the fundamental property for classification.
◦ He arranged 63 known
elements based on their physical (melting points, boiling points, densities) and
chemical properties (molecular formulae of hydrides and oxides).
◦ Mendeleev's Periodic
Law: "Properties of elements are periodic function of their atomic
masses".
◦ Groups are
vertical columns, and Periods are horizontal rows.
◦ Merits:
▪ Corrected
atomic masses of some elements (e.g., Beryllium from 14.09 to 9.4).
▪ Left
vacant places for undiscovered elements (e.g., eka-boron, eka-aluminum,
eka-silicon) and predicted their properties, which later matched well
with newly discovered elements like Scandium (Sc), Gallium (Ga), and Germanium
(Ge).
▪
Created a 'zero' group for noble gases without disturbing the original
table when they were discovered.
◦ Demerits:
▪ Ambiguity
regarding the sequence of elements with similar whole number atomic masses
(e.g., Cobalt and Nickel).
▪ Challenge
in placing isotopes (same chemical properties but different atomic masses).
▪ Non-uniform
rise in atomic mass, making it difficult to predict new elements.
▪ Uncertain
position of hydrogen (similarities with both alkali metals and halogens).
• Modern Periodic Law (Henry Moseley, 1913 AD):
◦ Henry Moseley
demonstrated that atomic number (Z), which corresponds to the positive
charge on the nucleus (or number of protons), is a more fundamental property
than atomic mass.
◦ Modern Periodic Law:
"Properties of elements are a periodic function of their atomic numbers".
• Modern Periodic Table (Long Form):
◦ Elements are arranged in increasing
order of their atomic numbers.
◦ It has seven
horizontal rows (periods 1-7) and eighteen vertical columns (groups
1-18).
◦ The Lanthanide and
Actinide series are shown separately at the bottom.
◦ The table is now completely
filled with 118 discovered elements.
◦ It is divided into s-block
(groups 1-2), p-block (groups 13-18), d-block (groups 3-12) (transition
elements), and f-block (lanthanides and actinides).
◦ A zig-zag line
separates metals (left) from nonmetals (right), with metalloids along
the border.
• Periodic Trends in the Modern Periodic Table:
◦ Valency: All
elements in the same group have the same number of valence electrons,
hence the same valency. Going down a group, the number of shells
increases.
◦ Atomic Size/Radius:
▪ Down
a Group: Atomic radius increases because new shells are added,
increasing the distance between the nucleus and the outermost electrons.
▪ Across
a Period (left to right): Atomic radius decreases because the
nuclear charge increases (more protons), pulling the valence electrons closer
to the nucleus within the same shell.
◦ Metallic-Nonmetallic
Character:
▪ Metallic
Character (Electropositivity): The tendency of an atom to lose valence
electrons to form cations.
▪ Nonmetallic
Character (Electronegativity): The tendency of an atom to accept
electrons to form anions.
▪ Down
a Group: Metallic character increases because the atomic size
increases, and the effective nuclear charge on valence electrons decreases,
making it easier to lose them.
▪ Across
a Period (left to right): Metallic character decreases and
nonmetallic character increases. This is due to the increasing effective
nuclear charge and decreasing atomic size, making it harder to lose electrons
and easier to gain them.
Marathi Notes:
• मूलद्रव्यांचे सुरुवातीचे वर्गीकरण: सुरुवातीला, मूलद्रव्यांचे
साधारणतः धातू आणि अधातू असे
वर्गीकरण केले जात होते. नंतर, धातुसदृश मूलद्रव्ये ओळखली गेली.
• डोबेरायनरची त्रिके (1817):
◦ योहान डोबेरायनरने समान
रासायनिक गुणधर्म असलेल्या तीन मूलद्रव्यांचे गट करून त्यांना त्रिके म्हटले.
◦ अणुवस्तुमानाच्या वाढत्या क्रमाने
मांडणी केल्यास, मधल्या मूलद्रव्याचे अणुवस्तुमान हे इतर दोन मूलद्रव्यांच्या
अणुवस्तुमानांच्या सरासरीच्या अंदाजे बरोबर होते.
◦ मर्यादा: त्यावेळी
ज्ञात असलेल्या सर्व मूलद्रव्यांचे त्रिकांमध्ये वर्गीकरण करता आले नाही.
• न्यूलँड्सचा अष्टकांचा नियम (1866):
◦ जॉन न्यूलँड्सने मूलद्रव्यांची वाढत्या
अणुवस्तुमानानुसार मांडणी केली, जी हायड्रोजनपासून सुरू झाली.
◦ त्याला असे आढळले की प्रत्येक
आठव्या मूलद्रव्याचे गुणधर्म पहिल्या मूलद्रव्यासारखे होते, याची तुलना
त्याने संगीतातील अष्टकांशी केली.
◦ मर्यादा: हा नियम
केवळ कॅल्शियमपर्यंतच लागू होता. काही चौकोनांमध्ये
त्याने दोन मूलद्रव्ये ठेवली आणि भिन्न गुणधर्म असलेली मूलद्रव्ये एकाच स्वरात
ठेवली. नवीन शोधलेल्या मूलद्रव्यांसाठी यात कोणतीही तरतूद नव्हती.
• मेंडेलीव्हची आवर्तसारणी (1869-1872
इ.स.):
◦ दमित्री मेंडेलीव्हने अणुवस्तुमानाला
मूलद्रव्याचा मूलभूत गुणधर्म मानले.
◦ त्याने 63 ज्ञात
मूलद्रव्यांची त्यांच्या भौतिक (द्रवणांक, उत्कलनांक, घनता) आणि
रासायनिक गुणधर्मांनुसार (हायड्राइड्स आणि ऑक्साइड्सची रेणुसूत्रे) वाढत्या
अणुवस्तुमानानुसार मांडणी केली.
◦ मेंडेलीव्हचा आवर्ती नियम: "मूलद्रव्यांचे
गुणधर्म हे त्यांच्या अणुवस्तुमानांचे आवर्ती फल असतात".
◦ गण हे उभे
स्तंभ आहेत आणि आवर्त आडव्या ओळी आहेत.
◦ गुण:
▪ काही
मूलद्रव्यांचे अणुवस्तुमान सुधारले (उदा.
बेरिलियमचे 14.09 वरून 9.4).
▪ शोध न
लागलेल्या मूलद्रव्यांसाठी रिकाम्या जागा सोडल्या (उदा.
एका-बोरॉन, एका-अॅल्युमिनियम, एका-सिलिकॉन) आणि त्यांचे
गुणधर्म वर्तवले, जे नंतर स्कँडियम (Sc), गॅलियम (Ga), आणि
जर्मेनियम (Ge) यांसारख्या नवीन शोधलेल्या मूलद्रव्यांशी जुळले.
▪ राजवायूंचा
शोध लागल्यावर, मूळ सारणीला धक्का न लावता त्यांच्यासाठी 'शून्य' गण तयार केला.
◦ त्रुटी:
▪ कोबाल्ट आणि
निकेल यांसारख्या समान पूर्णअंकी अणुवस्तुमान असलेल्या मूलद्रव्यांच्या क्रमाबद्दल
संदिग्धता होती.
▪ समस्थानिकांना (समान
रासायनिक गुणधर्म पण भिन्न अणुवस्तुमान) जागा देण्याचे आव्हान होते.
▪ अणुवस्तुमानातील
वाढ एकसमान दराने नव्हती, ज्यामुळे नवीन मूलद्रव्यांचा शोध लागण्याची शक्यता
वर्तवणे कठीण झाले.
▪ हायड्रोजनची
अनिश्चित जागा (अल्क धातू आणि हॅलोजन या दोघांशीही गुणधर्म साधर्म्य
दर्शवतो).
• आधुनिक आवर्ती नियम (हेन्री मोसले, 1913 इ.स.):
◦ हेन्री मोसलेने दाखवून दिले की अणुअंक (Z), जो
केंद्रकावरील धनप्रभार (किंवा प्रोटॉनची संख्या) दर्शवतो, हा
अणुवस्तुमानापेक्षा अधिक मूलभूत गुणधर्म आहे.
◦ आधुनिक आवर्ती नियम: "मूलद्रव्यांचे
गुणधर्म हे त्यांच्या अणुअंकांचे आवर्ती फल असतात".
• आधुनिक आवर्तसारणी (दीर्घ रूप):
◦ मूलद्रव्ये त्यांच्या
अणुअंकांच्या वाढत्या क्रमाने मांडलेली आहेत.
◦ यात सात आडव्या
ओळी (आवर्त 1-7) आणि अठरा उभे
स्तंभ (गण 1-18) आहेत.
◦ लॅन्थानाइड आणि अॅक्टिनाइड श्रेणी तळाशी
स्वतंत्रपणे दर्शविल्या आहेत.
◦ ही सारणी आता 118 शोधलेल्या
मूलद्रव्यांनी पूर्णपणे भरलेली आहे.
◦ ती s-खंड (गण 1-2), p-खंड (गण 13-18),
d-खंड (गण 3-12) (संक्रमण मूलद्रव्ये), आणि f-खंड (लॅन्थानाइड
आणि अॅक्टिनाइड) मध्ये विभागलेली आहे.
◦ एक नागमोडी
रेषा धातूंना (डावीकडे) अधातूंपासून (उजवीकडे) वेगळे करते, तर धातुसदृश
मूलद्रव्ये या रेषेच्या सीमेवर असतात.
• आधुनिक आवर्तसारणीतील आवर्ती कल:
◦ संयुजा: एकाच गणातील सर्व
मूलद्रव्यांमध्ये संयुजा इलेक्ट्रॉनची संख्या समान असते, त्यामुळे
त्यांची संयुजा समान असते. गणात वरतून खाली
जाताना, कवचांची संख्या वाढते.
◦ अणु-आकारमान/अणुत्रिज्या:
▪ गणात खाली जाताना: अणुत्रिज्या वाढते कारण नवीन
कवचांची भर पडते, ज्यामुळे केंद्रक आणि बाह्यतम इलेक्ट्रॉनमधील अंतर
वाढते.
▪ आवर्तनात
(डावीकडून उजवीकडे जाताना): अणुत्रिज्या कमी होते कारण
केंद्रकीय प्रभार (प्रोटॉनची संख्या) वाढतो, ज्यामुळे त्याच कवचातील संयुजा इलेक्ट्रॉन
केंद्रकाकडे अधिक आकर्षित होतात.
◦ धातू-अधातू गुणधर्म:
▪ धातू
गुणधर्म (विद्युत धनता): अणूची संयुजा
इलेक्ट्रॉन गमावून धनायन बनवण्याची प्रवृत्ती.
▪ अधातू
गुणधर्म (विद्युत ऋणता): अणूची इलेक्ट्रॉन
स्वीकारून ऋणायन बनवण्याची प्रवृत्ती.
▪ गणात खाली
जाताना: धातू गुणधर्म वाढतो कारण अणुचा
आकार वाढतो आणि संयुजा इलेक्ट्रॉनवरील प्रभावी केंद्रकीय प्रभार कमी होतो, ज्यामुळे
इलेक्ट्रॉन गमावणे सोपे होते.
▪ आवर्तनात
(डावीकडून उजवीकडे जाताना): धातू गुणधर्म कमी होतो आणि अधातू
गुणधर्म वाढतो. हे वाढलेल्या प्रभावी केंद्रकीय
प्रभावामुळे आणि कमी झालेल्या अणुच्या आकारामुळे होते, ज्यामुळे
इलेक्ट्रॉन गमावणे कठीण होते आणि मिळवणे सोपे होते.
Lesson 3: Chemical Reactions and Equations (रासायनिक अभिक्रिया व
समीकरणे)
English Notes:
• Chemical vs. Physical Change:
◦ Physical Change:
Changes in state or form (e.g., melting ice, evaporation of water).
Composition remains the same, often temporary and reversible.
◦ Chemical Change:
Changes in composition of matter, resulting in new substances
(e.g., cooking food, ripening fruit, milk turning to curd). Permanent changes
involving chemical reactions.
• Chemical Reaction: A process in which
substances (reactants) undergo bond breaking and are transformed into
new substances (products) by forming new bonds. (e.g., Coal (carbon) +
Oxygen → Carbon dioxide).
• Chemical Equation: A brief
representation of a chemical reaction using chemical formulae.
◦ Word Equation: A
simple way to represent a reaction using names (e.g., Copper sulphate + Zinc
dust → Zinc sulphate + Copper).
• Rules for Writing Chemical Equations:
1. Reactants are
written on the left side, and products on the right side,
with an arrow (→) in between indicating the direction.
2. If there are two or more
reactants or products, they are linked by a plus sign (+).
3. Physical states
are indicated by (g) for gas, (l) for liquid, (s) for
solid, and (aq) for aqueous solution. A downward arrow (↓)
indicates a precipitate, and an upward arrow (↑) indicates a gas.
4. Heat supplied is
shown by a triangle (Δ) above the arrow, and heat released by + Heat
on the product side.
5. Specific conditions
(temperature, pressure, catalyst) are indicated above or below the arrow.
6. Special
information/names can be written below the formulae.
• Balanced vs. Unbalanced Equation:
◦ Balanced Equation:
The number of atoms of each element is the same on both sides of the
equation (reactants and products). This aligns with the Law of Conservation
of Mass.
◦ Unbalanced Equation:
The number of atoms of each element is not the same on both sides.
• Steps in Balancing a Chemical Equation (Trial
and Error Method):
1. Write the chemical
equation from the word equation.
2. Compare the number of
atoms of each element on both sides to check if it's balanced.
3. Start balancing with the
compound containing the maximum number of atoms. Select an element with unequal
atom counts on both sides. Apply coefficients (factors) to the compounds to
balance, without changing their formulae.
4. Continue balancing other
elements until all are equal on both sides.
5. Write the final balanced
equation.
• Types of Chemical Reactions:
1.
Combination Reaction: Two or
more reactants combine to form a single product (e.g., NH₃(g) + HCl(g) →
NH₄Cl(s);
2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s);
CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq)).
2.
Decomposition Reaction: A single
reactant breaks down into two or more products (e.g., CaCO₃(s) → CaO(s) +
CO₂(g);
2H₂O₂(l) → 2H₂O(l) + O₂(g)). This often requires heat,
light, or electricity.
3. Displacement
Reaction: A more reactive element displaces a less reactive element
from its compound (e.g., Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) + Cu(s)).
4. Double Displacement
Reaction: Ions in the reactants exchange places to form a precipitate.
(e.g., AgNO₃(aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq)).
• Endothermic and Exothermic
Processes/Reactions:
◦ Endothermic
Processes/Reactions: Heat is absorbed from the surroundings (e.g.,
melting ice, dissolving potassium nitrate in water). This often leads to a decrease
in temperature.
◦ Exothermic
Processes/Reactions: Heat is given away/released to the surroundings
(e.g., formation of ice, dissolving sodium hydroxide in water, diluting
concentrated sulphuric acid). This often leads to an increase in temperature.
• Rate of Chemical Reaction (Factors Affecting):
1. Nature of the
Reactants: More reactive substances tend to react faster (e.g., Aluminum
reacts faster than Zinc with dilute HCl).
2. Size of the Particles
of Reactants: Smaller particle size (powder) leads to a larger surface area
and thus a faster reaction rate (e.g., Shahabad tile powder reacts faster than
pieces with HCl).
3. Temperature of the
Reaction: Generally, increasing the temperature increases the rate of
reaction.
4. Concentration of
Reactants: Higher concentration of reactants usually leads to a faster reaction
rate.
5. Catalyst: A
substance that changes (usually increases) the rate of a chemical
reaction without undergoing any chemical change itself.
• Oxidation and Reduction:
◦ Oxidation: A
reaction that involves combination with oxygen or removal of hydrogen
(e.g., 2Mg + O₂ → 2MgO; CH₃-CH₂-OH → CH₃-COOH). Substances that bring about
oxidation are called oxidants or oxidizing agents (e.g., KMnO₄,
K₂Cr₂O₇).
◦ Reduction: A
reaction that involves gaining hydrogen or losing oxygen (e.g.,
NiO + H₂ → Ni + H₂O). Substances that bring about reduction are called reductants
or reducing agents.
◦ Redox Reaction:
Oxidation and reduction reactions occur simultaneously. The reductant
gets oxidized by the oxidant, and the oxidant gets reduced by the reductant.
• Corrosion: The oxidation of metals
due to interaction with various components of the atmosphere, leading to their
damage (e.g., rusting of iron (Fe₂O₃.xH₂O)).
◦ Prevention of
Corrosion:
▪ Painting:
Creates a barrier to air and moisture.
▪ Oiling/Greasing.
▪ Galvanizing:
Coating iron or steel with a thin layer of zinc. Zinc corrodes
preferentially as it is more electropositive than iron.
▪ Tinning:
Coating metals with a layer of molten tin (e.g., on copper/brass vessels
to prevent poisonous greenish layer formation).
▪ Anodization:
Forming a thicker, strong oxide layer on metals like aluminum or copper by
electrolysis.
▪ Electroplating:
Coating a less reactive metal onto a more reactive metal by electrolysis (e.g.,
silver-plated spoons, gold-plated ornaments).
▪ Alloying:
Forming a homogeneous mixture of a metal with other metals or nonmetals
(e.g., bronze (Cu+Sn), stainless steel (Fe+Cr+C)) to decrease corrosion
intensity. An amalgam is an alloy where one metal is mercury.
• Rancidity: The foul odor and taste
that develops in old cooking oil or fried food when it undergoes air
oxidation. This can be prevented by using antioxidants or storing
food in airtight containers.
Marathi Notes:
• रासायनिक विरुद्ध भौतिक बदल:
◦ भौतिक बदल: द्रव्याची केवळ अवस्था
किंवा रूप बदलते (उदा. बर्फ वितळणे, पाण्याचे बाष्पीभवन). रचना तीच
राहते, अनेकदा
तात्पुरते आणि प्रतिवर्ती असतात.
◦ रासायनिक बदल: द्रव्याच्या रचनेत बदल होतो, ज्यामुळे नवीन पदार्थ
तयार होतात (उदा. अन्न शिजणे, फळ पिकणे, दुधाचे दही होणे). हे रासायनिक
अभिक्रियांमुळे होणारे कायमस्वरूपी बदल आहेत.
• रासायनिक अभिक्रिया: एक
प्रक्रिया ज्यात पदार्थ (अभिकारक) बंध तोडून आणि नवीन बंध
तयार करून नवीन पदार्थांमध्ये (उत्पादने) रूपांतरित होतात. (उदा. कोळसा
(कार्बन) + ऑक्सिजन → कार्बन डायऑक्साइड).
• रासायनिक समीकरण: रासायनिक
सूत्रांचा वापर करून रासायनिक अभिक्रियेचे संक्षिप्त प्रतिनिधित्व.
◦ शाब्दिक समीकरण: नावांचा
वापर करून अभिक्रिया दर्शवण्याचा एक सोपा मार्ग (उदा. कॉपर सल्फेट + जस्त धूळ → जस्त सल्फेट + कॉपर).
• रासायनिक समीकरण लिहिण्याचे नियम:
1. अभिकारक डाव्या
बाजूला, आणि उत्पादने उजव्या बाजूला लिहितात, त्यांच्यामध्ये
दिशा दर्शवणारा बाण (→) असतो.
2. दोन किंवा अधिक अभिकारक किंवा
उत्पादने असल्यास, त्यांना अधिक (+) चिन्हाने जोडले जाते.
3. भौतिक अवस्था वायूसाठी (g), द्रवासाठी (l), घनासाठी (s), आणि जलीय
द्रावणासाठी (aq) चिन्हांकित
केल्या जातात. खाली जाणारा बाण (↓) अवक्षेप
दर्शवतो, आणि वर जाणारा
बाण (↑) वायू दर्शवतो.
4. दिलेली उष्णता बाणाच्या वर त्रिकोण (Δ) द्वारे
दर्शविली जाते, आणि बाहेर पडणारी उष्णता उत्पादनांच्या बाजूला + उष्णता द्वारे
दर्शविली जाते.
5. विशिष्ट अटी (तापमान, दाब, उत्प्रेरक)
बाणाच्या वर किंवा खाली दर्शविल्या जातात.
6. विशेष माहिती/नावे सूत्रांच्या
खाली लिहिता येतात.
• संतुलित विरुद्ध असंतुलित समीकरण:
◦ संतुलित समीकरण: समीकरणाच्या
दोन्ही बाजूंना (अभिकारक आणि उत्पादने) प्रत्येक मूलद्रव्याच्या अणूंची
संख्या समान असते. हे वस्तुमान अक्षय्यतेच्या नियमाशी सुसंगत आहे.
◦ असंतुलित समीकरण: प्रत्येक
मूलद्रव्याच्या अणूंची संख्या दोन्ही बाजूंना समान नसते.
• रासायनिक समीकरण संतुलित करण्याच्या पायऱ्या
(प्रयत्न-प्रमाद पद्धत):
1. शाब्दिक समीकरणातून रासायनिक
समीकरण लिहा.
2. ते संतुलित आहे की नाही हे
तपासण्यासाठी दोन्ही बाजूंना प्रत्येक मूलद्रव्याच्या अणूंची संख्या तुलना करा.
3. सर्वाधिक अणू असलेल्या संयुगापासून
संतुलित करणे सुरू करा. दोन्ही बाजूंना असमान अणू संख्या असलेल्या मूलद्रव्याची
निवड करा. संयुगांना गुणांक (coefficients) लावा, त्यांचे
सूत्र न बदलता.
4. सर्व मूलद्रव्ये दोन्ही बाजूंना
समान होईपर्यंत संतुलित करणे सुरू ठेवा.
5. अंतिम संतुलित समीकरण पुन्हा लिहा.
• रासायनिक अभिक्रियेचे प्रकार:
1.
संयोग अभिक्रिया: दोन किंवा
अधिक अभिकारक एकत्र येऊन एकच उत्पादन तयार करतात (उदा. NH₃(g) +
HCl(g) → NH₄Cl(s);
2Mg(s) + O₂(g) → 2MgO(s);
CaO(s) + H₂O(l) → Ca(OH)₂(aq)).
2.
अपघटन अभिक्रिया: एकच अभिकारक दोन किंवा
अधिक उत्पादनांमध्ये विघटित होतो (उदा. CaCO₃(s)
→ CaO(s) + CO₂(g);
2H₂O₂(l) → 2H₂O(l) + O₂(g)). यासाठी अनेकदा उष्णता, प्रकाश
किंवा वीज आवश्यक असते.
3.
विस्थापन अभिक्रिया: एक अधिक
क्रियाशील मूलद्रव्य कमी क्रियाशील मूलद्रव्याला त्याच्या
संयुगातून विस्थापित करते
(उदा. Zn(s) + CuSO₄(aq) → ZnSO₄(aq) +
Cu(s)).
4.
दुहेरी विस्थापन अभिक्रिया: अभिकारकांमधील
आयनांची अदलाबदल होऊन अवक्षेप (precipitate)
तयार होतो.
(उदा. AgNO₃(aq)
+ NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO₃(aq)).
• उष्माग्राही आणि उष्मादायी प्रक्रिया/अभिक्रिया:
◦ उष्माग्राही प्रक्रिया/अभिक्रिया: वातावरणातून उष्णता
शोषली जाते (उदा. बर्फ वितळणे, पोटॅशियम नायट्रेट पाण्यात विरघळवणे). यामुळे अनेकदा तापमान घटते.
◦ उष्मादायी प्रक्रिया/अभिक्रिया: वातावरणात उष्णता दिली
जाते/बाहेर टाकली जाते (उदा. बर्फ तयार होणे, सोडियम हायड्रॉक्साइड पाण्यात
विरघळवणे, संहत
सल्फ्युरिक आम्ल सौम्य करणे). यामुळे अनेकदा तापमान
वाढते.
• रासायनिक अभिक्रियेचा दर (प्रभावित करणारे घटक):
1. अभिकारकांचे स्वरूप: अधिक
क्रियाशील पदार्थ अधिक वेगाने अभिक्रिया करतात (उदा. अॅल्युमिनियम जस्तापेक्षा
विरल HCl सोबत जलद
अभिक्रिया करते).
2. अभिकारकांच्या कणांचा आकार: कणांचा आकार
जितका लहान, तितके पृष्ठफळ जास्त आणि त्यामुळे अभिक्रियेचा दर जलद असतो (उदा. शहाबादी
फरशीची भुकटी HCl सोबत तुकड्यांपेक्षा जलद अभिक्रिया करते).
3. अभिक्रियेचे तापमान: साधारणतः, तापमान
वाढवल्यास अभिक्रियेचा दर वाढतो.
4. अभिकारकांची सांद्रता: अभिकारकांची
सांद्रता जास्त असल्यास अभिक्रियेचा दर वाढतो.
5. उत्प्रेरक: एक पदार्थ
जो रासायनिक अभिक्रियेचा दर बदलतो (साधारणतः वाढवतो), पण स्वतः
कोणताही रासायनिक बदल अनुभवत नाही.
• ऑक्सिडीकरण आणि क्षपण:
◦ ऑक्सिडीकरण: ज्या
अभिक्रियेत ऑक्सिजनशी संयोग होतो किंवा हायड्रोजन
काढून टाकला जातो (उदा. 2Mg + O₂ → 2MgO; CH₃-CH₂-OH →
CH₃-COOH). ऑक्सिडीकरण घडवून आणणाऱ्या पदार्थांना ऑक्सिडक किंवा
ऑक्सिडायझिंग एजंट म्हणतात (उदा. KMnO₄, K₂Cr₂O₇).
◦ क्षपण: ज्या
अभिक्रियेत हायड्रोजन मिळवला जातो किंवा ऑक्सिजन
गमावला जातो (उदा. NiO + H₂ → Ni + H₂O). क्षपण घडवून
आणणाऱ्या पदार्थांना क्षपणक किंवा रिड्यूसिंग एजंट म्हणतात.
◦ रेडॉक्स अभिक्रिया: ऑक्सिडीकरण
आणि क्षपण अभिक्रिया एकाच वेळी घडतात. क्षपणक ऑक्सिडकाने ऑक्सिडाइज होतो
आणि ऑक्सिडक क्षपणकाने रिड्यूस होतो.
• क्षरण (Corrosion): वातावरणातील
विविध घटकांशी संपर्क साधल्यामुळे धातूंचे ऑक्सिडीकरण होऊन
त्यांचे नुकसान होणे (उदा. लोखंडाला गंज लागणे
(Fe₂O₃.xH₂O)).
◦ क्षरण प्रतिबंध:
▪ रंग लावणे: हवा आणि आर्द्रतेपासून
अडथळा निर्माण करतो.
▪ तेल/ग्रीस
लावणे.
▪ जस्त विलेपन
(Galvanizing): लोखंड किंवा
पोलादावर जस्ताचा पातळ थर लावणे. जस्त
लोखंडापेक्षा अधिक विद्युतधन असल्याने ते प्राधान्याने गंजते.
▪ कथलीकरण (Tinning): धातूंवर वितळलेल्या
कथिलचा थर चढवणे (उदा. तांब्याच्या/पितळेच्या भांड्यांवर
विषारी हिरवा थर तयार होण्यापासून रोखण्यासाठी).
▪ धनाग्रीकरण
(Anodization): अॅल्युमिनियम
किंवा तांब्यासारख्या धातूंवर विद्युत अपघटनाद्वारे जाड, मजबूत
ऑक्साइड थर तयार करणे.
▪ विद्युत
विलेपन (Electroplating): कमी क्रियाशील धातूचा थर विद्युत
अपघटनाद्वारे अधिक क्रियाशील धातूवर चढवणे (उदा. चांदीचा मुलामा चढवलेले चमचे, सोन्याचा
मुलामा चढवलेले दागिने).
▪ संमिश्रीकरण
(Alloying): धातूंना
किंवा अधातूंना विशिष्ट प्रमाणात मिसळून एकजिनसी मिश्रण तयार करणे
(उदा. ब्राँझ (तांबे + कथिल), स्टेनलेस स्टील (लोह + क्रोमियम + कार्बन)) ज्यामुळे
क्षरणाची तीव्रता कमी होते. ज्या संमिश्रामध्ये एक धातू पारा असतो, त्याला पारदसंमिश्र
(Amalgam) म्हणतात.
• खवटपणा (Rancidity): जुन्या
खाद्यतेलाला किंवा तळलेल्या पदार्थांना हवा-ऑक्सिडीकरणामुळे येणारा वाईट वास
आणि चव. हे अँटिऑक्सिडंट्स वापरून
किंवा पदार्थ हवाबंद डब्यात साठवून
रोखता येते.
Lesson 4: Effects of Electric Current (विद्युत धारेचे परिणाम)
English Notes:
• Energy Transfer in Electric Circuit: In an
electric circuit, chemical energy from the cell is converted into electrical
energy, which can then be transformed into other forms like heat or light.
• Heating Effects of Electric Current:
◦ When an electric current
flows through a resistor, heat is produced. This is due to the
conversion of electrical energy into heat.
◦ This principle is used in
various heating appliances like electric heaters, irons, boilers, and toasters.
◦ Nichrome alloy is
preferred for heating elements over pure metals because of its high
resistivity and high melting point.
◦ Tungsten metal is
used to make the filament of an electric bulb because of its very high
melting point (3422 °C).
◦ The practical unit for
measuring electrical energy is kilowatt-hour (kWh), rather than Joule.
• Magnetic Effects of Electric Current:
◦ Oersted's Discovery
(1820): Hans Christian Oersted observed that when a current passes
through a metal wire, a magnetic needle near the wire deflects. This
demonstrated the relationship between electricity and magnetism.
◦ Right Hand Thumb Rule:
For a straight current-carrying conductor, if you imagine holding the wire in
your right hand with your thumb pointing in the direction of the current,
then your curled fingers indicate the direction of the magnetic field lines
around the wire.
◦ Magnetic Field of a
Solenoid: A solenoid (a coil of wire) carrying current produces a magnetic
field similar to that of a bar magnet. The magnetic field inside the
solenoid is uniform and parallel to its axis.
• Force on a Current-Carrying Conductor in a
Magnetic Field:
◦ A current-carrying
conductor placed in a magnetic field experiences a force, causing it to
move, especially if the current direction is perpendicular to the magnetic
field.
◦ Fleming's Left-Hand
Rule: This rule helps determine the direction of this force. If the forefinger
points in the direction of the magnetic field, the middle finger
points in the direction of the current, then the thumb will point
in the direction of the force (motion).
• Electric Motor:
◦ Principle: Based
on the force experienced by a current-carrying conductor in a magnetic field,
resulting in rotation.
◦ Construction and
Working: An electric motor consists of an insulated copper coil (armature)
placed between the poles of a magnet. The ends of the coil are connected to split
rings (commutator), which are in contact with carbon brushes. When
current flows, forces act on the coil, causing it to rotate. The split rings
reverse the current direction in the coil every half rotation, ensuring
continuous rotation in the same direction.
• Electromagnetic Induction (Michael Faraday,
1831):
◦ Faraday discovered that
an electric current can be produced in a conductor by a moving magnet or
by a changing magnetic field around a stationary conductor.
◦ Faraday's Experiment:
When a magnet is moved near a coil (or a solenoid with current is moved
relative to another coil), a current is induced in the coil, causing a
galvanometer to deflect.
◦ Fleming's Right Hand
Rule: This rule helps determine the direction of the induced current.
If the thumb points in the direction of the motion of the conductor,
the forefinger points in the direction of the magnetic field,
then the middle finger will point in the direction of the induced
current.
• Electric Generator:
◦ Principle: Based
on the principle of electromagnetic induction, where mechanical energy is
converted into electrical energy [implied].
◦ Working: A coil
rotates in a magnetic field, inducing an electric current. For an AC generator,
slip rings and brushes are used to collect the alternating current.
Marathi Notes:
• विद्युत परिपथात ऊर्जेचे वहन: विद्युत
परिपथात, घटातील
रासायनिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतरित होते, जी नंतर उष्णता किंवा
प्रकाशासारख्या इतर ऊर्जा प्रकारांमध्ये रूपांतरित होऊ शकते.
• विद्युत धारेचे उष्णता परिणाम:
◦ जेव्हा विद्युत प्रवाह रोधातून
वाहतो, तेव्हा उष्णता
निर्माण होते. हे विद्युत ऊर्जेचे उष्णता ऊर्जेमध्ये रूपांतर
झाल्यामुळे होते.
◦ या तत्त्वाचा उपयोग विद्युत हीटर, इस्त्री, बॉयलर आणि
टोस्टर यांसारख्या विविध गरम करणाऱ्या उपकरणांमध्ये केला जातो.
◦ शुद्ध धातूंऐवजी नायक्रोम संमिश्र गरम
करणाऱ्या घटकांसाठी पसंत केले जाते, कारण त्याची रोधकता उच्च असते आणि उत्कलनांकही
उच्च असतो.
◦ विद्युत बल्बचा फिलामेंट
बनवण्यासाठी टंगस्टन धातू वापरला जातो, कारण त्याचा उत्कलनांक
खूप उच्च असतो (3422 °C).
◦ विद्युत ऊर्जा मोजण्यासाठी
व्यावहारिक एकक किलोवॅट-तास (kWh) आहे, ज्युल नव्हे.
• विद्युत धारेचे चुंबकीय परिणाम:
◦ ओर्स्टेडचा शोध (1820): हॅन्स
ख्रिश्चन ओर्स्टेडने निरीक्षण केले की, जेव्हा धातूच्या
तारेतून विद्युत प्रवाह जातो, तेव्हा तारेजवळील चुंबकीय सुई
विचलित होते. याने वीज आणि चुंबकत्व यांच्यातील संबंध दर्शविला.
◦ उजव्या हाताचा अंगठ्याचा नियम: सरळ
विद्युतवाहक तारेला आपल्या उजव्या हातात पकडल्यास, अंगठा विद्युत धारेच्या दिशेने असेल, तर आपली वळलेली बोटे
तारेभोवतीच्या चुंबकीय बलरेषांची दिशा दर्शवतात.
◦ सॉलिनॉइडमधील प्रवाहामुळे चुंबकीय
क्षेत्र: सॉलिनॉइड (तारेचे वेटोळे) मधून प्रवाह गेल्यास ते बार
मॅग्नेटसारखे चुंबकीय क्षेत्र तयार करते. सॉलिनॉइडच्या आतील चुंबकीय क्षेत्र
एकसमान आणि त्याच्या अक्षाला समांतर असते.
• चुंबकीय क्षेत्रात विद्युतवाहक तारेवर कार्य करणारे
बल:
◦ चुंबकीय क्षेत्रात ठेवलेल्या
विद्युतवाहक तारेवर बल कार्य करते, ज्यामुळे ती फिरते, विशेषतः जर
प्रवाहाची दिशा चुंबकीय क्षेत्राला लंब असेल.
◦ फ्लेमिंगचा डाव्या हाताचा नियम: हे बल
कोणत्या दिशेने कार्य करते हे ठरवण्यासाठी हा नियम उपयुक्त आहे. जर तर्जनी चुंबकीय
क्षेत्राच्या दिशेने असेल, मध्यमा विद्युत
प्रवाहाच्या दिशेने असेल, तर अंगठा बलाची
(गतीची) दिशा दर्शवेल.
• विद्युत चलित्र (Electric
Motor):
◦ तत्त्व: चुंबकीय
क्षेत्रात विद्युतवाहक तारेवर कार्य करणाऱ्या बलावर आधारित, ज्यामुळे
फिरणे घडते.
◦ रचना आणि कार्य: विद्युत
चलित्रामध्ये चुंबकाच्या ध्रुवांमध्ये एक रोधक आवरण असलेली तांब्याच्या तारेची
कॉइल (आर्मेचर) असते. कॉइलची टोके स्प्लिट रिंग्ज (कम्यूटेटर) ला जोडलेली
असतात, जे कार्बन
ब्रशच्या संपर्कात असतात. जेव्हा प्रवाह वाहतो, तेव्हा
कॉइलवर बले कार्य करतात, ज्यामुळे ती फिरते. स्प्लिट रिंग्ज प्रत्येक
अर्ध-रोटेशननंतर कॉइलमधील प्रवाहाची दिशा उलटवतात, ज्यामुळे एकाच दिशेने सतत फिरणे
सुनिश्चित होते.
• विद्युतचुंबकीय प्रवर्तन (Electromagnetic
Induction) (मायकेल फॅराडे, 1831):
◦ फॅराडेने शोधले की, फिरणाऱ्या
चुंबकामुळे किंवा स्थिर वाहकाभोवती बदलणाऱ्या चुंबकीय
क्षेत्रामुळे वाहकामध्ये विद्युत प्रवाह निर्माण होऊ शकतो.
◦ फॅराडेचा प्रयोग: जेव्हा
चुंबक कॉइलजवळ फिरवला जातो (किंवा प्रवाहित सॉलिनॉइड दुसऱ्या कॉइलजवळ हलवला जातो), तेव्हा
कॉइलमध्ये प्रवाह प्रेरित होतो, ज्यामुळे गॅल्व्हानोमीटर विचलित होते.
◦ फ्लेमिंगचा उजव्या हाताचा नियम: हा नियम प्रेरित
प्रवाहाची दिशा ठरवण्यासाठी मदत करतो. जर अंगठा वाहकाच्या
गतीच्या दिशेने असेल, तर्जनी चुंबकीय
क्षेत्राच्या दिशेने असेल, तर मध्यमा प्रेरित
प्रवाहाच्या दिशेने असेल.
• विद्युत जनित्र (Electric
Generator):
◦ तत्त्व: विद्युतचुंबकीय
प्रवर्तनाच्या तत्त्वावर आधारित, जेथे यांत्रिक ऊर्जेचे विद्युत ऊर्जेमध्ये रूपांतर केले
जाते.
◦ कार्य: एक कॉइल
चुंबकीय क्षेत्रात फिरते, ज्यामुळे विद्युत प्रवाह प्रेरित होतो. AC जनरेटरसाठी, स्लिप
रिंग्ज आणि ब्रश प्रत्यावर्ती प्रवाह जमा करण्यासाठी वापरले
जातात.
Lesson 5: Heat (उष्णता)
English Notes:
• Heat vs. Temperature:
◦ Heat: A form of energy
transfer from a hotter object to a colder object due to a temperature
difference.
◦ Temperature: A
measure of the average kinetic energy of the particles in a substance,
indicating its hotness or coldness.
◦ The unit of heat is Joule
(J).
• Latent Heat of Phase Transformation:
◦ Latent Heat: The heat
energy absorbed or released during a change of state (phase change) without
a change in temperature.
◦ Latent Heat of Fusion:
Heat absorbed when a solid changes to a liquid at its melting point. For ice,
the temperature remains 0°C until all ice melts, despite continuous heating.
◦ Latent Heat of
Vaporization: Heat absorbed when a liquid changes to a gas at its boiling
point. For water, the temperature remains 100°C until all water converts to
steam.
• Regelation: The phenomenon where ice melts
under pressure and refreezes when the pressure is removed. This is due to the
lowering of the melting point of ice with increasing pressure.
• Anomalous Behaviour of Water:
◦ Unlike most liquids,
water exhibits peculiar behaviour when heated from 0°C to 4°C. Instead of
expanding, it contracts.
◦ At 4°C, water has its
minimum volume and maximum density.
◦ Above 4°C, it expands
like other liquids.
◦ Importance: This behaviour
is crucial for aquatic life in cold regions. Water at 4°C sinks to the
bottom, allowing fish and other organisms to survive below the frozen surface.
It also explains why water pipes burst in winter when water freezes and
expands.
• Dew Point and Humidity:
◦ Humidity: The amount
of water vapor present in the atmosphere.
◦ Absolute Humidity:
The mass of water vapor per unit volume of air (measured in kg/m³).
◦ Relative Humidity:
The ratio of the actual mass of water vapor present in a given volume of air
to the mass of water vapor required to saturate that volume of air at the same
temperature, expressed as a percentage.
◦ Dew Point Temperature:
The temperature at which the air becomes saturated with water vapor upon
cooling, leading to the condensation of water vapor as dew.
◦ If relative humidity is
above 60%, air feels humid; below 60%, it feels dry.
• Specific Heat Capacity:
◦ Definition: The amount
of heat energy required to raise the temperature of a unit mass of a substance
by one degree Celsius (or Kelvin).
◦ Different substances have
different specific heat capacities, meaning they absorb different amounts of
heat for the same temperature rise (e.g., iron, copper, and lead spheres
heating wax to different depths).
◦ Heat absorbed/lost (Q) =
mass (m) × specific heat capacity (c) × change in temperature (ΔT) (Q = m × c ×
ΔT).
• Heat Exchange / Principle of Heat Exchange:
◦ When a hot object and
a cold object exchange heat in an isolated system (where no energy
flows in or out of the system), the hot object loses heat, and the cold object
gains heat.
◦ This exchange continues
until both objects reach the same temperature (thermal equilibrium).
◦ Principle: Heat
energy lost by the hot object = Heat energy gained by the cold object.
◦ A calorimeter is
used to measure specific heat capacity using the mixing method, based on this
principle.
Marathi Notes:
• उष्णता विरुद्ध तापमान:
◦ उष्णता: तापमानातील
फरकामुळे उष्ण वस्तूपासून थंड वस्तूकडे होणारे ऊर्जेचे वहन.
◦ तापमान: पदार्थातील
कणांच्या सरासरी गतिज ऊर्जेचे माप, जे त्याची
उष्णता किंवा शीतलता दर्शवते.
◦ उष्णतेचे एकक ज्युल (J) आहे.
• अवस्थांतराची अप्रकट उष्णता:
◦ अप्रकट उष्णता: तापमानात
बदल न होता पदार्थाच्या अवस्था बदलादरम्यान शोषली जाणारी
किंवा दिली जाणारी उष्णता ऊर्जा.
◦ विलयनाची अप्रकट उष्णता: घन
पदार्थाचे द्रवणात रूपांतर होताना शोषली जाणारी उष्णता. बर्फासाठी, सतत उष्णता
दिल्यावरही सर्व बर्फ वितळेपर्यंत तापमान 0°C राहते.
◦ बाष्पीभवनाची अप्रकट उष्णता: द्रवाचे
वायूमध्ये रूपांतर होताना शोषली जाणारी उष्णता. पाण्यासाठी, सर्व पाणी
वाफेत रूपांतरित होईपर्यंत तापमान 100°C राहते.
• पुनर्हिमायन: दाबामुळे
बर्फ वितळतो आणि दाब काढल्यावर तो पुन्हा गोठतो, या घटनेला पुनर्हिमायन म्हणतात. हे दाब
वाढल्याने बर्फाचा द्रवणांक कमी झाल्यामुळे होते.
• पाण्याचे असंगत वर्तन:
◦ बहुतेक द्रवांच्या विपरीत, पाणी 0°C ते 4°C पर्यंत गरम
केल्यावर प्रसरण न पावता आकुंचन पावते.
◦ 4°C ला पाण्याचे
आकारमान सर्वात कमी आणि घनता सर्वात जास्त असते.
◦ 4°C च्या वर, ते इतर
द्रवांप्रमाणे प्रसरण पावते.
◦ महत्त्व: हे वर्तन थंड
प्रदेशातील जलचरांसाठी महत्त्वाचे आहे. 4°C वरील पाणी
तळाशी बुडते, ज्यामुळे मासे आणि इतर जीव गोठलेल्या पृष्ठभागाखालील पाण्यात जगू शकतात. हिवाळ्यात
पाण्याच्या नळांना तडे का जातात, हे देखील या वर्तनामुळे स्पष्ट होते.
• विशिष्ट उष्णता क्षमता:
◦ व्याख्या: एका एकक
वस्तुमानाच्या पदार्थाचे तापमान एक अंश सेल्सिअसने (किंवा
केल्विनने) वाढवण्यासाठी आवश्यक असलेली उष्णता ऊर्जा.
◦ वेगवेगळ्या पदार्थांची विशिष्ट
उष्णता क्षमता वेगवेगळी असते, याचा अर्थ समान तापमान वाढवण्यासाठी ते वेगवेगळ्या
प्रमाणात उष्णता शोषून घेतात (उदा. लोखंड, तांबे आणि शिसे यांच्या गोळ्या
मेणावर वेगवेगळ्या खोलीपर्यंत जातात).
◦ शोषलेली/दिलेली उष्णता (Q) = वस्तुमान (m) × विशिष्ट
उष्णता क्षमता (c) × तापमानातील बदल (ΔT) (Q = m × c × ΔT).
• उष्णता विनिमय / उष्णता विनिमयाचे तत्त्व:
◦ जेव्हा उष्ण वस्तू
आणि थंड वस्तू एका अलग ठेवलेल्या प्रणालीमध्ये (जिथे प्रणालीतून ऊर्जा आत किंवा
बाहेर जात नाही) उष्णतेची देवाणघेवाण करतात, तेव्हा उष्ण
वस्तू उष्णता गमावते आणि थंड वस्तू उष्णता मिळवते.
◦ ही देवाणघेवाण दोन्ही वस्तू समान
तापमानाला (थर्मल समतोल) येईपर्यंत सुरू राहते.
◦ तत्त्व: उष्ण
वस्तूने गमावलेली उष्णता ऊर्जा = थंड वस्तूने मिळवलेली उष्णता ऊर्जा.
◦ या तत्त्वावर आधारित मिश्रण पद्धत
वापरून विशिष्ट उष्णता क्षमता मोजण्यासाठी कॅलरीमीटर वापरले जाते.
Comments
Post a Comment