1.2-Characteristics of Particles of Matter

1.2-Characteristics of Particles of Matter Important Formulae

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After successful completion of this topic, you should be able to:

  • Demonstrate that matter is made up of tiny particles.
  • Infer that intermolecular space between particles of solids makes diffusion possible between matter.
  • Conclude that particles of matter continuously move during interaction between various forms and change in temperature changes the kinetic energy of particles.

1.2 Characteristics of Particles of Matter

The matter is composed of tiny particles, and these particles exhibit specific characteristics that define the behavior and properties of different states of matter. The primary characteristics are outlined below:

1.2.1 Particles of Matter Have Space Between Them

One of the fundamental characteristics of matter is that there is space between the particles. This space varies according to the state of matter:

  • Solids: In solids, particles are closely packed together, leaving very little space between them. This close arrangement gives solids a definite shape and volume.
  • Liquids: In liquids, the particles are still close but have more space between them compared to solids. This allows liquids to take the shape of their container while maintaining a definite volume.
  • Gases: In gases, the particles are far apart, occupying much more space. This results in gases having neither a definite shape nor a definite volume, allowing them to expand and fill their container.

This characteristic can be illustrated through the concept of compressibility. For instance, gases are easily compressible due to the large spaces between particles, while solids are not compressible due to the tightly packed arrangement of their particles.

1.2.2 Particles of Matter Are Continuously Moving

Another significant characteristic of particles of matter is that they are in constant motion:

  • Solids: Although the particles in solids vibrate, they do not move from their fixed positions. This vibrational motion is limited and does not result in a change of position.
  • Liquids: The particles in liquids move more freely than in solids, allowing them to slide past one another. This motion enables liquids to flow and take the shape of their container.
  • Gases: In gases, particles move rapidly and randomly in all directions. The speed of the particles increases with temperature, and this motion contributes to the pressure exerted by gases on the walls of their container.

This constant movement of particles is a key factor in understanding diffusion, where particles spread from areas of higher concentration to areas of lower concentration. For example, when a drop of ink is added to water, the ink particles diffuse throughout the water due to their constant motion.

1.2.3 Particles of Matter Attract Each Other

Particles of matter also exert attractive forces on each other, which vary based on the state of matter:

  • Solids: The attractive forces between particles in solids are very strong, which keeps them fixed in place and gives solids their definite shape and volume.
  • Liquids: In liquids, the attractive forces are weaker than in solids, allowing particles to slide past each other while still maintaining a cohesive volume.
  • Gases: In gases, the attractive forces between particles are negligible due to the large distances between them. This allows gas particles to move freely and independently.

The strength of the attractive forces is influenced by temperature. As temperature increases, the kinetic energy of particles increases, which can overcome attractive forces, resulting in phase changes such as melting and boiling.


Mpnerem, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons>br/>

1.2-Characteristics of Particles of Matter

पदार्थ के कणों की विशेषताएँ समझने से पहले यह समझना जरूरी है कि पदार्थ का हर एक रूप कणों से मिलकर बना होता है। इन कणों के बीच अंतराल होता है, और ये कण निरंतर गति करते रहते हैं। पदार्थ के कणों की विशेषताएँ निम्नलिखित हैं:

1. कणों की निरंतर गति

पदार्थ के कण हमेशा गतिशील रहते हैं। यह गति कणों के तापमान और ऊर्जा पर निर्भर करती है। ठंडे पदार्थ के कणों की गति धीमी होती है, जबकि गर्म पदार्थ के कण तेजी से गति करते हैं। यह गति अधिकतम उस अवस्था में होती है जब पदार्थ गैस रूप में होता है।

2. कणों के बीच अंतराल

पदार्थ के कणों के बीच एक निश्चित अंतराल होता है। ठोस में यह अंतराल कम होता है, जबकि तरल और गैस में कणों के बीच अंतराल अधिक होता है। गैस में कणों के बीच सबसे ज्यादा अंतराल होता है, जिसके कारण गैसें फैलने और संकुचित होने की क्षमता रखती हैं।

3. आकर्षण बल

पदार्थ के कणों के बीच एक आकर्षण बल होता है, जो कणों को आपस में जोड़ता है। ठोस अवस्था में यह आकर्षण बल सबसे मजबूत होता है, इसलिए ठोस पदार्थ के कण एक-दूसरे के पास रहते हैं। तरल अवस्था में यह बल कम होता है, और गैस अवस्था में यह बल बहुत कम होता है।

4. ठोस, तरल और गैस की अवस्थाएँ

कणों के आकर्षण बल और अंतराल के आधार पर पदार्थ तीन अवस्थाओं में पाया जाता है:

  • ठोस: ठोस अवस्था में कणों के बीच मजबूत आकर्षण बल होता है, और कण एक निश्चित स्थान पर स्थिर रहते हैं।
  • तरल: तरल अवस्था में कणों के बीच आकर्षण बल थोड़ा कमजोर होता है, जिससे कण एक दूसरे के पास रहते हुए भी स्वतंत्रता से स्थान बदल सकते हैं।
  • गैस: गैस अवस्था में कणों के बीच आकर्षण बल बहुत कम होता है, और कण बहुत तेजी से गति करते हुए बहुत बड़े अंतराल में फैले होते हैं।
5. तापमान और द्रव्यमान का प्रभाव

पदार्थ के कणों की गति तापमान पर निर्भर करती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, कणों की गति भी बढ़ती है। इससे कणों के बीच का अंतराल बढ़ जाता है, और पदार्थ का विस्तार होता है। ठोस पदार्थों में, जहां कण आपस में निकट होते हैं, तापमान बढ़ने पर वे अधिक गति नहीं कर पाते हैं, जबकि गैसों में यह प्रभाव अधिक स्पष्ट होता है।

6. दबाव और विस्तार

गैसों में कणों के बीच अधिक अंतराल होता है, जिससे दबाव में परिवर्तन होने पर गैस का विस्तार या संकुचन होता है। जब गैस पर दबाव बढ़ता है, तो कणों के बीच का अंतराल घटता है और गैस संकुचित होती है। इसके विपरीत, जब दबाव घटता है, तो गैस का विस्तार होता है। यह संबंध आदर्श गैसों के लिए निम्नलिखित सूत्र से व्यक्त किया जा सकता है:

पीवी = nRT,

जहां,

  • P = दबाव,
  • V = आयतन,
  • n = मोलों की संख्या,
  • R = गैस स्थिरांक,
  • T = तापमान।

यह सूत्र दर्शाता है कि किसी गैस का दबाव, आयतन और तापमान आपस में जुड़े हुए होते हैं।

7. पदार्थ की अवस्थाओं के परिवर्तन

कणों की गति और आकर्षण बल की प्रकृति के कारण पदार्थ विभिन्न अवस्थाओं में परिवर्तित हो सकता है। जब ठोस पदार्थ गर्म होता है, तो उसकी अवस्था तरल में बदल जाती है, और जब तरल पदार्थ अधिक गर्म होता है, तो वह गैस में परिवर्तित हो जाता है। इसके विपरीत, जब गैस ठंडी होती है, तो वह तरल और फिर ठोस में बदल जाती है।

1. Which of the following are matter?
Chair, air, love, smell, hate, almonds, thought, cold, lemon water, smell of perfume.
2. Give reasons for the following observation:
The smell of hot sizzling food reaches you several metres away, but to get the smell from cold food you have to go close.
3. A diver is able to cut through water in a swimming pool. Which property of matter does this observation show?
4. What are the characteristics of the particles of matter?

Solution:

1. Which of the following are matter?

Chair, air, almonds, lemon water, and the smell of perfume are matter. Matter is anything that has mass and occupies space. Love, hate, thought, and smell are not matter as they do not have physical presence.

2. Give reasons for the following observation:

The smell of hot sizzling food travels faster due to the higher kinetic energy of its molecules, allowing them to diffuse quickly. Cold food has lower energy, resulting in slower diffusion, hence requiring proximity to detect its smell.

3. A diver is able to cut through water in a swimming pool. Which property of matter does this observation show?

This observation demonstrates the property of fluidity. Liquids, like water, can flow and allow objects to move through them easily, showcasing their ability to change shape while retaining volume.

4. What are the characteristics of the particles of matter?

Particles of matter are extremely small, have spaces between them, are in constant motion, and attract each other. The degree of motion and attraction varies depending on the state of matter (solid, liquid, or gas).

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