किसी द्रव को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है । निम्नलिखित में से कौन-सी स्थिति द्रव के उबलने के संगत होगी ?

सही — A, जब वायुमंडलीय दाब वाष्प दाब के बराबर हो जाता है। कोई द्रव उस ताप पर उबलता है जिस पर उसका संतृप्त वाष्प दाब चढ़कर उस दाब के बराबर हो जाता है जो उसकी सतह पर दबाव डाल रहा है। उस ताप से नीचे द्रव के भीतर बनने का प्रयास करने वाला कोई भी वाष्प-बुलबुला तुरंत कुचल दिया जाता है, क्योंकि आसपास का दाब बुलबुले के भीतर वाष्प के दाब से अधिक होता है।

जिस क्षण दोनों दाब बराबर हो जाते हैं, बुलबुले बन सकते हैं और द्रव की पूरी मात्रा में टिके रहकर सतह तक उठ सकते हैं — और यही उबलना है। विकल्प (a) ठीक इसी समानता को व्यक्त करता है, यही कारण है कि उबलते समय द्रव को और गर्म करने से उसका तापमान नहीं बढ़ता; अतिरिक्त ऊष्मा द्रव को वाष्प में बदलने में लग जाती है।

अन्य विकल्प क्यों गलत हैं

• (b)
  जब वायुमंडलीय दाब वाष्प दाब से कम हो जाता है — यह उबाल आरंभ करने की शर्त नहीं है — यह वह स्थिति है जो आपको बाहर से, वायु को पंप करके खींच निकालकर, बनानी होगी। किसी स्थिर बाहरी दाब पर, उबाल आरंभ होते ही द्रव का वाष्प दाब बढ़ना रुक जाता है, क्योंकि तापमान बढ़ना रुक जाता है, इसलिए वह स्वयं से वायुमंडलीय दाब को कभी पार नहीं करता।
• (c)
  जब वायुमंडलीय दाब वाष्प दाब से उच्च हो जाता है — यह किसी ऐसे द्रव की साधारण अवस्था है जो अपने क्वथनांक से नीचे है। अतिरिक्त बाहरी दाब द्रव के भीतर बनने वाले हर वाष्प-बुलबुले को ढहा देता है, इसलिए द्रव केवल अपनी मुक्त सतह से शांतिपूर्वक वाष्पित होता है और उबलता नहीं है।
• (d)
  जब वाष्प दाब वायु दाब के बराबर हो जाता है — यह वही समानता दोहराता है परन्तु 'वायु दाब' शब्द बदल देता है, और आधिकारिक कुंजी इसे सही नहीं मानती। जिस राशि से उबलते द्रव को मेल खाना पड़ता है वह उसकी सतह के ऊपर खड़ा कुल दाब है, जो अकेले वायु का दाब होना आवश्यक नहीं — किसी सीलबंद पात्र में वह स्थान द्रव के अपने वाष्प से भी भरा हो सकता है। इसलिए पाठ्यपुस्तक का कथन वायुमंडलीय दाब का प्रयोग करता है, जो विकल्प (a) का शब्दांकन है।

किसी बंद स्थान में कोई भी द्रव अपने ही वाष्प के साथ एक साम्यावस्था स्थापित कर लेता है, और उस वाष्प का दाब संतृप्त वाष्प दाब कहलाता है। यह तापमान के साथ तीव्रता से बढ़ता है। उबलना उस वक्र पर वह बिंदु है जहाँ संतृप्त वाष्प दाब द्रव को दबाए रखने वाले दाब के बराबर हो जाता है, जिससे वाष्प-बुलबुले केवल सतह पर ही नहीं बल्कि द्रव के भीतर भी टिक सकते हैं। सामान्य क्वथनांक वह तापमान है जिस पर यह एक मानक वायुमंडल पर घटित होता है।

मुख्य तथ्य

• कोई द्रव तब उबलता है जब उसका संतृप्त वाष्प दाब उसकी सतह पर लगे बाहरी दाब के बराबर हो जाता है।
• सामान्य क्वथनांक एक मानक वायुमंडल, 101.325 kPa, पर मापा जाता है; जल के लिए यह 100 डिग्री सेल्सियस है।
• उबलना एक स्थूल परिघटना है — बुलबुले द्रव में सर्वत्र बनते हैं — जबकि वाष्पन केवल मुक्त सतह पर और किसी भी तापमान पर होता है।
• एक घरेलू प्रेशर कुकर लगभग 0.8 से 1 बार के गेज दाब पर चलता है, जिस पर जल लगभग 121 डिग्री सेल्सियस पर उबलता है।

सामान्य भ्रम

• यह मान लेना कि बुलबुलों को बाहर धकेलने के लिए वाष्प दाब को वायुमंडलीय दाब से अधिक होना ही चाहिए; बराबरी ही पर्याप्त है, और उबाल आरंभ होते ही तापमान बढ़ना रुक जाता है।
• विकल्प (a) और (d) को सरसरी तौर पर पढ़ जाना, जो एक ही समानता को भिन्न शब्दों में व्यक्त करते हैं — चिह्नित करने से पहले सूची के अंत तक पढ़िए।
• उबाल को वाष्पन के साथ भ्रमित कर देना; वाष्पन को किसी दाब-समानता की आवश्यकता नहीं और यह हर तापमान पर होता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  किसी पर्वतीय स्थल पर जल 100 डिग्री सेल्सियस से कम तापमान पर मुख्यतः इसलिए उबलता है क्योंकि

  • (a)वहाँ वायुमंडलीय दाब कम होता है
  • (b)वहाँ वायु अधिक ठंडी होती है
  • (c)वहाँ जल का वाष्प दाब अधिक होता है
  • (d)वहाँ के जल में घुले लवण कम होते हैं
  उत्तर(a) वहाँ वायुमंडलीय दाब कम होता है — वाष्प दाब को उससे मेल खाने के लिए कम चढ़ना पड़ता है, इसलिए समानता कम तापमान पर ही पहुँच जाती है।
• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  उबाल और वाष्पन के बारे में निम्नलिखित में से कौन-सा कथन सही है?

  • (a)दोनों ही सतही परिघटनाएँ हैं
  • (b)उबाल एक स्थूल परिघटना है जबकि वाष्पन एक सतही परिघटना है
  • (c)दोनों ही स्थूल परिघटनाएँ हैं
  • (d)वाष्पन एक स्थूल परिघटना है जबकि उबाल एक सतही परिघटना है
  उत्तर(b) उबाल एक स्थूल परिघटना है जबकि वाष्पन एक सतही परिघटना है — उबलते द्रव में सर्वत्र बुलबुले बनते हैं, जबकि वाष्पन केवल मुक्त सतह से अणु निकालता है।