Physics‎ > ‎

පදාර්ථ හා ශක්තිය

posted May 2, 2018, 12:37 AM by Upali Salpadoru   [ updated May 2, 2018, 12:49 AM ]
        



මෙම වචන දෙක ඉතා ලිහිල් ලෙස භාවිතා වන නමුදු එ්වා පැහැදිලි අයුරින් විස්තර කිරීම තරමක් අපහසු කාර්යයකි.

පදාර්ථ ?

පදාර්ථයක් (matter or material) නම් ස්කන්ධයක් හා පරිමාවක් තිබිය  යුතු ය.


පරිමාව හෙවත් ප්‍රමානය දිග, පලල ආදී මිණුම් වලින් ලැබේ.

එහෙත් ස්කන්ධය ?

එය වසතුවක බර නොවේ. (බර යනු බලයකි. එය මැණිය යුත්තේ නිව්ටන් එ්කකයෙනි.)


නිව්ටන්ගේ දෙවන නියමයට අනුව ස්කන්ධය යනු පදාර්ථයන් ගේ ලක්ෂණයකි; කිසියම් ස්කන්ධයක ට අසමසම(unbalanced) බලයක් යෙදීමෙන් ප්‍රවේගයෙහි (velocity) වෙනසක් ඇති වෙයි.

(ප්‍රවේගය නම්, වේගය වැඩිකිරීමක්, අඩුකිරීමක් හෝ චලන දිශාව වෙනස් කිරීමෙකි.)

ස්කන්ධය මණින එ්කකය කිලොග්‍රෑමයයි.(kg). එය අදිශ රාශියකි (scalar). (එනම් එයට දිශාවක් නොමැත.)

සම්මත කිලොග්‍රෑමය ඉතාමත් සුරක්ශිතව පැරිසියේ තැන්පත් කර තිබේ.

පරමාණු මැනීමේදී ‘පරමානු ස්කන්ධ එ්කකය’ (amu) හෙවත්  (u) භාවිතා වෙයි. කාබන් -12, අයිසටෝපය පරමාණු ස්කන්ධ එ්කක 12 කි.


           1 ‘amu’ = 1.66054-27 kg.

           බලය ?

කිසියම් ස්කන්ධයකට ත්වරණයක් සිදුකිරීමට ඇති හැකියාව බලයක් ලෙස හැදින් වේ.

නිව්ටන් ගේ නියමය.

ඹ්නෑම ස්කන්ධයක ත්වරණය, බලයට අනුලෝමවද, ස්කන්ධයට ප්‍රතිලෝමව ද විචලනය      F =  ma.

    බලය = ස්කන්ධය x ත්වරණය

බලය මැණීමේ එ්කකය ‘නිව්ටන’ (N)යයි. නිව්ටන් එකක් වන බලයකට එක කිලෝග්‍රෑමයක් (kg) උදෙසා තත්පරයට,  තත්පරයට මීටර එක බැගින් ත්වරණයක් ඳිය හැකිය.

බලය වනාහී දෛශිකයකි.

ශක්තිය.


ස්කන්ධයකට බලයක් යෙඳීමෙන් ශක්ති විපර්යාසයක් ඇතිවෙයි. කිසියම් වස්තුවක් ඉහලට තල්ලු කිරීමක් සලකන්න. චලනය නිසා වස්තුවෙහි චාලක ශක්තිය හටගනී. වස්තුව ගුරැත්වාකර්ෂණයට එරෙහිව ඉහල නැගීම නිසා එහි විභව ශක්තිය ජනනය වෙයි. මෙවැනි ශක්ති විපර්යාස කාර්යයක් (work) ඉටු කිරීමයි. කාර්යය හා ශක්තිය එකම එ්කකයකින් මනිනු ලැබේ. එම එ්කකය ‘ජූල්’(Joul) ලෙස හැදින්වෙ යි.

කාර්යයක් ඉටුකිරීමට ඇති හැකියාව’ ශක්තියයි.

‘ජූල්’ එකක කාර්ය ප්‍රමානයක් උදෙසා ‘ජූල්’ එකක ශක්ති ප්‍රමානයක් වැය කළ යුතු ව‍ෙයි.

කාර්යය = බලය × විස්ථාපනය(දුර ) .

එ්කක වශයෙන් :-  ජූල් = නිව්ටන් x මීටර.


ශක්ති ප්‍රබේධ.
ශක්තිය විවිධ වේශයෙන් පවතිනමුත්, එ්වා ඉතා පහසුවෙන් එකිනෙකට පරිවර්තනය වෙයි.

ශක්තිය උපත ලබන්නේ තාරකා අභ්‍යන්තරයේ ය. පෘථිවිය ට  එනුයේ සූර්යයා තුල සිදුවන න්‍යෂටි බද්ධයේ ඳී මුදාහැරෙන ශක්තියයි. පෘථිවිය මධ්‍යයේ ද ඇතිවන ශක්තියෙන්  පාෂාණ ද්‍රව අවස්ථාවට පත් කරයි. ඔ්නෑම ශක්ති ප්‍රබේදයක මූලාරම්භය න්‍යෂ්ටික ශක්තිය යි.

සූර්ය ශක්තිය විෂ්වයට විහිදෙනුයේ විද්යුත් චුම්බක තරංග වශයෙනි. තරංග ලෙස නම් කෙරුන ද එ්වා අංශූ ලක්ෂණ ද ප්‍රගුන කරයි.(fපෝටෝන.)

පෘථිවියට ලැබෙන සූර්ය කිරණ පදාර්ථ සමග ගැටීමෙන් විවිධ ප්‍රබේදයනට හැරෙයි.

වායු ගෝලයේ ද පෘථිවි තලයේ ද ඇති පරමාණු සූර්ය කිරණ උරාගැනීමෙන් කම්පන ශක්තිය වැඩි කරයි. අප මෙය තාප ශක්තිය ලෙස හදුන්වනු ලැබේ. ජලාශයන් හි ඇති පරමාණු වාෂ්ප වී තව දුරටත් ප්‍රසාරණය වීමෙන් ඝනත්වය අඩු වෙයි. සැහල්ලු වායුව ඉහල නගිමින් විභව ශක්තිය රැස්කරගනී.

ශාක පත්‍ර වල තිබෙන ක්ලොරෆිල් හිරුගෙන් ලැබෙන ආලෝක ශක්තිය උකහාගෙන ආහාර නිපදවයි. ආහාර තුල තිබෙන ශක්ති ය රසායනික ශක්තිය නම් වේ.

ශක්ති ප්‍රබේද සාරාංශ ය.


1.පදාර්ථයන් හි චලනය ලෙස පවතින්නේ චාලක ශක්තියයි.(දෙදරීම්,තරංග හා අංශූන් චලනයන්ද අයත් ය.)

2.පදාර්ථ වල පිහිටීම අනුව ගැබ් වන ශක්තිය විභව ශක්තියයි.  (උදාහරණ:-ගුරුත්ව විභව, හා ප්‍රත්‍යාස්ථ විභව)

3.පරමාණු වල ඉලෙක්ට්‍රොන බැඳීම් හෝ කැඩීමේ දී පිටවන හෝ රැස්වන ශක්තිය රසායන ශක්තියයි.

4.ඉලෙක්ට්‍රොන හෝ අයන එක්රැස්වීමෙන් හෝ ධාවනයෙන් උපදින ශක්තිය විද්යුත් ශක්තියයි.

5.කිසිම පදාර්ථයක අවෂ්‍යතාවයක් නොමැතිව ශක්තිය සම්ප්‍රේෂණය වන්නේ විද්යුත් වුම්බක තරංග වලිනි.(උදාහරණ: අාලෝකය, ගුටන් විදුලි තරංග)

6.සෑම ශක්ති විශේෂයකම සම්භවය න්‍යෂටික ශක්තියයි. මෙම ශක්ති වශේෂය ලැබෙනුයේ න්‍යෂටික විපර්යාස වලිනි.

පදාර්ථ හා ශක්තිය අතර වෙනස.

සියවස් කිහිපයකට පෙර පදාර්ථ හා ශක්තිය දෙපිලකට බෙදීම පහසු කාර්යයක් විය. අද එය තරමක අසීරු කාරියකි. මේ පිලිබදව ගවේෂණයකට පදාර්ථ තුලට එබිකම් කළ යුතුය.

පදාර්ථ සෑදී ඇත්තේ පරමාණු වලිනි. පරමාණු අාකෘතිය කාලාන්තරයක් තුල විකාෂණය වෙමින් පවතී.

එහි කෙටි සටහනක් සිතුවමින් මෙසේය:-


ඩමොක්‍රිටස්

460 bc.

“තව දුරටත් බෙදිය නොහැකි අංශුවයි”

ජෝන් J තොම්සන්.

1904


“ ඍණ අංශූන් ඇතුලත්ව ඇති ධන විද්යුත්ය අාරොපිත ජාලයකින් සමන්විත ගෝලාකාර අංශුවකි..”

හන්තාරෝ නගාඹකා.

1904.

”ධන අාරෝපිත කේන්ද්‍රයක් වටා සෘණ අාරොපිත වලලු ඇත ,  සෙනසුරු ග්‍රහයාගේ මෙනි.

1908 ඳී ඹහු මෙම මතය අත්හලේ ය.

අර්නස්ට් රදර්ෆඩ්

1911

“පරමාණු අධික ස්කන්ධයකින් යුත් ධන අාරෝපිත කේන්ද්‍රයකින් සම්විත වන අතර ඉතාමත් අෑතින් ඉලෙක්ට්‍රොන භ්‍රමනය වෙයි “



පදාර්ථ ස්වභාවය සහ ශක්තිය පිලිබද නිසි අවබෝධයක් ලැබීමට අදාල වන සොයගැනීම් සමහරක් මෙසේ ය.


කාලය

විද්‍යාඥයා

සොයාගැනීම./සේවය.

1766-1844


ජෝන් ඩෝල්ටන්.

පරමාණුක වාදය ඉදිරිපත් කිරීම. මෙහි හරය අදට ද වලංගු ය.

1896

හෙන්රි බෙකරල්.

යුරේනියම් චලින් නිකුත් වන x කිරණ වලට අසමාන කිරණ විශේෂයක් සොයාගැනීම.


පියර‍ෙ කියුරි

මාරී කියුරී.

මේ කිරණ එතෙක් දැන සිටි කිසිම ප්‍රතික්‍රියාවකට අසු නොවන බැවින් එ් උදෙසා විකිරණශ්‍රීල(Radioactivity) ලෙස නම් කෙරින.

1897

ජෝන් තෝමස්

කැතෝඩ කිරණ සෘණ අංශූන් ගෙ න් සමන්විත බැව් සොයාගන්නා ලඳි. එ්වා ඉලෙක්ට්‍රොන ය.

1904

JJ තොම්සන්.

පරමාණුවක අභ්‍යන්රය දැක්වෙන අාකෘතියක් ඉදරිපත් කෙරින. (Plum pudding model)

1905

ඇලබ’ට් අයිනස්ටයින්


විශේෂ සාපේක්ෂ වාදයට අනුව පදාර්ථ ශක්තියට පෙරලීම ගනනය කළ හැකියි. එයට අවශ්‍ය සූත්‍රය නම්

ශක්තිය = ස්කන්ධය x ආලෝක ප්‍රවේගය 2.


E = m c 2

1905

මැක්ස් ප්ලෑන්ක් හා අයිනස්ටයින්.

ආලෝකය තරංග වශයෙන් මෙන්ම අංශූන් ලෙසද හැසිරෙන බැවි පෙන්වීය.


1906

අර්නස්ට් රදෆඩ්

විකිරණශීලී කිරණ වර්ග තුනකින් සමන්විත බැව් සොයා ගන්නා ලදි. එ්වා ඇල්ෆා α, බීටාβ හා ගැමා යනුවෙන් නම් කෙරින.

1907

තෝමස් බොයිඩ්

ඇල්ෆා කිරණ වේගවත්හීලියම් අයන බැව් සොයාගති. He 2+.

1908

මහාචාර්ය හැනස් ගයිග’ හා සැමුවල් මා’ස්ඩන්.

රද’ෆඩ් තුමාගේ උපදෙස් අනුව, ස්වර්ණ පත්‍ර පරීකෂණය,  සාර්තකව ඉටුකරන ලදි.

1909

රොබ’ට් මිලිකන්.

ඉලෙක්ට්‍රෝණයක ස්කන්ධය ගණනය කලේය.

1911

අර්නස්ට් රදෆඩ්

ධන ආරෝපිත න්‍යෂ්ටියකින් සමන්විත පරමාණු ආකෘතිය ඉදිරිපත් කිරීමෙන් ස්වර්ණ පත්‍ර පරීක්ෂණයේ සොයාගැනීම් පැහැදිලි කළේ ය.


1913

ප්‍රෙඩරික් සොඩී.

මූල ද්‍රව්‍යයක පරමාණු වල නියුට්‍රෝණ සංඛාව වෙනස් විය හැකිය යි මතයක් ඉදිරිපත් කළේ ය. මේවා සමස්ථානික වශයෙන් අද හැදින් වේ.

1919

ආත’ එඩිංටන්.

ආලෝකය සූර්යයා පසු කිරීමේ දී, ගරුතව බලයට අනුකූලව වක්‍ර වන බැව් සොයාගත්තේ ය.  මෙය අයින්ස්ටය්න් ගේ අනාවැකියක් සනා ථ කිරීමෙකි.

1924

ලුවී ද බ්‍රොග්ලී.

පරමාණු, ඉලෙක්ට්‍රෝණ, හා ප්‍රෝටෝන වැනි අංශූන් ධාවනය තරංග වශයෙන් ද සැලකිය හැකි බැව් සොයාගන්නා ලදි.  


ස්කන්ධ ද්‍යෝෂය (Mass defect)

ඔිනෑම සමස්ථානයක ස්කන්ධය, එය සෑදී ඇති අංශූන් ගේ සකන්ධ එකතුවට සමාන විය යතු බැවි අපගේ අපේක්ෂාවයි.  එහෙත් එය ඉලෙසින් සිදු නොවන බව මෙයින් පැහැදිලි වේ.

පරමාණුවක සකන්ධය හා එහි ඇති අංශූන් ගේ ස්කන්ධය.


හීලියම් -4 සමස්ථානික ය.

හීලියම් පරමාණු ස්කන්ධය    

         4He2   = 4.0026 u


U = පරමාණු ස්කන්ධ එ්කක.

අඩංගු අංශූන් ස්කන්ධය.


2නියුට්‍රෝන  = 2x 1.0087 …..= 2.0174

2ප්‍රොටෝන  = 2 x 1.007276…=2.01455

2 ඉලෙක්ට්‍රෝන = 2 x 0.0005    ..= 0,001.1

එකතුව………………= 4.03305 u

ස්කන්ධ ද්‍යෝෂය   =

4.03305 -4.0026 = 0.03045 u.


හීලියම් සමස්ථානිකයේ ස්කන්ධය ,එහි ඇති අංශූන් ගේ ස්කන්ධය නොවනුයේ , අංශූන් එක්වීමේ දී විශාල ශක්ති ප්‍රමානයක් පිට වීම නිසා ය.

ස්කන්ධ ද්‍යෝෂය  එම ශක්ති ප්‍රමානයේ ස්කන්ධයයි.

මෙය අප කලින් ලබාගත්තා වූ දැනුමට පටහැනි සංසිද් ධියකි.

ස්කන්ධයක් සහිත දේ පදාර්ථ ලෙසත් ස්කන්ධයක් නොමැත්තේ ශක්ති ප්‍රබේදයනට බවත් අපගේ ඇදහීම විය. එහෙත් එය දැන් දෙදරා ගොස් තිබේ.

1905 දී අයින්ස්ටයින් ඉදිරිපත් කළ විශේෂ සාපේක්ෂතා වාදයට අනුව ශක්තිය බවට පත් වනුයේ පදාර්ථම ය.

එම ගනණය සදහා මෙම සමීකරණය ඉවහල් වෙයි.

ශක්තිය    = ස්කන්ධය X  ආලෝක ප්‍රවේගය Xආලෝක ප්‍රවේගය.

  ජූල්  = කිලොග්‍රෑම්  (3 x 10 8)    x (3 x 10 8)

                      E = mc 2

ස්කන්ධ ද්‍යෝෂය  කිලෝග්‍රෑම් වලට හැරවීම.

1කි u = 1.6605-27  kg.

              0.03045 u  = 1.6605-27  kg. X 0.03045 =
Comments