Homogeneous and heterogeneous system

सर्वांगसम तथा विषम निकाय 

किसी पदार्थ की मात्रा के रासायनिक संघटन तथा भौतिक संरचना के लगातार सर्वांगसम होने को अवस्था कहते | प्रत्येक पदार्थ तीन भौतिक अवस्थाओं में से किसी एक में रह सकता है अर्थात या तो ठोस अवस्था ,द्रव्य अवस्था ,गैसीय अवस्था में रह सकता है | एक निकाय जिसमे पदार्थ की एक अवस्था  होती है ,उसे सर्वांगसम तथा ऐसा निकाय जिसमे पदार्थ की एक से अधिक अवस्थाये होती है ,उसे विषम निकाय कहते है  |  



 अविस्तरात्मक तथा विस्तरीय गुणधर्म 

यदि  गुणधर्म  मान निकाय  के  द्रव्यमान  से  स्वत्रन्त्र हों  तो उन्हें अविस्तरात्मक गुणधर्म कहते है | जैसे-   दाब , तापमान ,घनत्व ,वेग ,ऊंचाई ,श्यानता आदि | 

यदि गुणधर्मो के  मान निकाय के द्रव्यमान के अनुपात में हैं तो उन्हें  विस्तारीय गुणधर्म कहते है | जैसे -  आयतन ,छेत्रफल ,सभी उर्जाये ,  विधुत आवेश ,चुंबकत्व आदि विस्तारत्मक गुणधर्म कहलाते हैं | 




Congruent and heterogeneous bodies

 The continuous congruence of chemical composition and physical structure of a quantity of a substance is called a state.  Every substance can exist in any one of three physical states i.e. either solid state, liquid state, gaseous state.  A system in which there is one state of matter is called a congruent system and a system in which there is more than one state of matter is called a heterogeneous system.


 


  Non-stretched and dilated properties

 If the properties are independent of the mass of the system, then they are called nonlinear properties.  Such as- pressure, temperature, density, velocity, height, viscosity etc.

 If the values ​​of the properties are proportional to the mass of the system, then they are called expandable properties.  Such as - volume, area, all energies, electric charge, magnetism etc. are called expansive properties.




Thermodynamics

 ऊष्मा गतिकी का परिचय 

सभी प्रकार की ऊर्जाओं का एक रूप से दूसरे रूप में रूपांतरण का  ही ऊष्मा गतिकी विज्ञानं में अध्यन किया जाता है | तथा ऊर्जा रूपांतरण के कारण पदार्थो के गुणों पर प्रभावों का भी अध्यन किया करते हैं | ऊष्मा गतिकी विज्ञानं प्रकृति के सामान्य दो नियमो पर आधारित है - 



(1 ) उष्मागतिकी का प्रथम नियम 

(2 ) उष्मागतिकी का द्वित्तीय नियम 

उष्मागतिकी विज्ञान का उपयोग व्यापक रूप से होता है | मैकेनिकल इंजीनियरिंग में इसका उपयोग युक्तियों के अभिकल्पन में करता है | रासायनिक इंजीनियरिंग में इसका उपयोग सभी ऊष्मा स्थान्तरण प्रक्रियाओं ,अवस्था साम्य तथा अभिक्रिया साम्य अवस्थाओं में करता है | अतः उष्मागतिकी विज्ञानं ,द्रव्य की संरचना से सम्बंधित नहीं है | 

अतः उष्मागतिकी विज्ञान ,ऊष्मा स्थांतरण का एक विज्ञान है तथा इसमें पदार्थ के भौतिक गुणों पर प्रभाव का अध्ययन किया जाता है | भाप शक्ति प्लांट्स , अंतर्दहन इंजन ,गैस टरबाइन ,जेट नोदन ,संपीडक ,केमिकल प्लांट्स , वातानुकूलन तथा प्रशीतन प्लांट्स में इसका उपयोग किया जाता है | 

ऊष्मा गतिकी अवस्था तथा निकाय 

उष्मागतिकी में एक एरिया को निर्धारित किया जाता है तथा विचाराधीन एरिया के नकट एक सिमा रेखा खींच ली जाती है | यह सीमा वास्तविक या काल्पनिक हो सकती है और परिवर्तनशील भी हो सकती है | सिमा के अंदर जो भी क्रिया होती है , उसे निकाय कहते है | सीमा के बाहर  के एरिया को परिस्थान कहते है निकाय को परिस्थान से पृथक रखने के लिए एक निकाय की सिमा होती  है यह सीमा या  परविर्तन शील हो  सकती  है या स्थिर हो सकती है | 

ऊष्मा गतिकी निकाय 

ऊष्मा गतिकी निकाय कई प्रकार के हो सकते है | यदि निकाय   के अंदर का द्रव्यमान  स्थिर  तथा ऊर्जा  अंतरण होता है  तो ऐसे निकाय को बंद निकाय कहते है | 

 इसी प्रकार  यदि द्रव्यमान और  ऊर्जा दोनों ही  निकाय की सिमा के आर पार  जा सके तो ऐसे निकाय को खुला निकाय कहते है | 

यदि निकाय की सिमा के  आर पार दो ही द्रव्यमान  और ऊर्जा का ट्रांसफर न हो सके तो ऐसे निकाय को विछिन्न निकाय कहते  हैं |



 Introduction to Thermodynamics

 The transformation of all types of energy from one form to another is studied in thermodynamics science.  And also study the effects on the properties of matter due to energy conversion.  Thermodynamics is based on two general laws of nature -

(1) First law of thermodynamics

 (2) Second law of thermodynamics

 The science of thermodynamics is widely used.  In mechanical engineering it is used in the design of devices.  It is used in chemical engineering in all heat transfer processes, state equilibrium and reaction equilibrium states.  Therefore, the science of thermodynamics is not concerned with the structure of matter.

  Therefore, thermodynamics is a science of heat transfer and in this the effect on physical properties of matter is studied.  It is used in steam power plants, internal combustion engines, gas turbines, jet propulsion, compressors, chemical plants, air conditioning and refrigeration plants.

 thermodynamic states and systems

 In thermodynamics, an area is determined and a boundary line is drawn near the area under consideration.  This limit can be real or imaginary and can also be variable.  Whatever action takes place inside the limit  is called system.  The area outside the boundary is called the boundary, to keep the system separate from the space, there is a boundary of a system, this boundary can be changing or it can be constant.



 thermodynamic system

 Thermodynamic systems can be of many types.  If there is mass, constant and energy transfer inside the system, then such a system is called a closed system.

 Similarly, if both mass and energy can cross the boundary of the system, then such a system is called an open system.

 If only two masses and energy cannot be transferred across the boundary of the system, then such a system is called a discrete system.


Identification and testing of materials

 पदार्थो की पहचान तथा टेस्टिंग 

1 . दृष्टि सम्बन्धी टेस्टिंग 

अविनाशकारी टेस्टो में यह सबसे आसान ,सस्ता तथा सबसे अधिक प्रयोग में आने वाला टेस्टिंग है | अतः एक साधारण द्रिष्टि सम्बन्धी टेस्टो के सभी दोषों के आसानी और शीघ्रता से पता किया जा सकता है | यधपि जो बारीक़ दोष हैं ,उनका पता करने के लिए स्पेशल डिग्री  उपकरण /युक्ति का प्रयोग किया जाता है तथा त्रीव प्रकाश आवश्यक होता है | अतः जिस टेस्ट पीस का टेस्ट किया जाना है , उस पर प्रकाश भरपूर तौर पर डाला जाता है | नग्न आँख या किसी ऑप्टिकल की सहायता से किया जाता है | इन सभी ऑप्टिकल्स सहायतों में प्रकाश सिस्टम तथा मैग्नीफाइंग युक्तियाँ लगी होती है | अतः निम्न युक्तियों को द्रिष्टि टेस्टिंग में शामिल किया जाता है - 

1 . ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप 

2 . बोरोस्कोप 

3 . एण्डोस्कोप 

4 . फ्लेक्सिसकोप 

5 . टेलिस्कोप 

6 . होलोग्राफी 

7 . बंद सर्किट टेलीविजन 

8 . माइक्रोप्रोसेसर तथा कम्प्यूटर्स 

9 . इमेज प्रोसेसिंग तथा पैटर्न पहचान तकनीक 

ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप जिनकी मैग्नीफाइंग छमता 10X से 2000X तक होती है ,इन टेस्टो में उपयोग में आता है | 

छेत्र तथा उपयोग 

इन विधि का निम्न कार्यो को दृष्टिगत टेस्टो में उपयोग किया जाता है - 

(1 ) कम्पोनेंट लीकेज 

(2 ) पार्ट्स का गलत अलॉयमेंट 

(3 ) क्रेक्स एंड फ्रैक्चर का टेस्ट्स 

(4 ) Corrosion 

(5 ) वेल्डिंग में दोष 






Material identification and testing

1 .  visual testing

    This is the easiest, cheapest and most used test among non-destructive tests.  Therefore, all the defects of a simple vision test can be detected easily and quickly.  However, to detect the finer defects, special degree equipment / device is used and stereoscopic light is necessary.  Therefore, the test piece which is to be tested, is shed a lot of light on it.  It is done with the help of naked eye or any optical.  All these optical aids are equipped with lighting systems and magnifying devices.  Therefore, the following devices are included in vision testing -

 1.  optical microscope

 2 .  borescope

 3.  endoscope

 4.  flex scope

5.  telescope

 6.  holography

 7.  closed circuit television

 8.  microprocessors and computers

9.  Image processing and pattern recognition techniques

 Optical microscopes whose magnifying power ranges from 10X to 2000X are used in these tests.

area and use

 These methods are used in tests in view of the following tasks -

 (1) Component leakage

 (2) Wrong alignment of parts

 (3) Tests for cracks and fractures

 (4) Corrosion

 (5) Defect in welding


Biomaterial and semiconducting materials

बायोमैटेरियल  (Biomaterials)तथा सेमीकंडक्टिंग (Semiconducting ) मैटेरियल 


बायोमैटेरियल --

मानव शरीर  में  जो पार्ट बीमारी ग्रसित हो जाता है या डैमेज हो जाता है उनके  स्थान पर  बायोमैटैरियल  से निर्मित कॉम्पोनेन्ट  बदला जाता है | अतः इन मैटेरियल को टॉक्सिक नहीं होना चाहिए तथा बॉडी टिशूज के साथ किसी प्रकार का विपरीत प्रभाव उत्पन्न नहीं करना चाहिए | अतः मेटल्स ,सेरेमिक्स ,पॉलिमर्स ,कम्पोजिट तथा  सेमीकंडक्टर्स का उपयोग बायोमैटेरिअल  के तरह किया जा सकता है


सेमीकंडक्टर  (Semiconductors  )  

सेमि कंडक्टर्स  में विधुतीय गुण होते है तथा ये गुण विद्युतीय कंडक्टर्स तथा  विधुत कुचालक ले गुणों के मध्य होते हैं | इसके  अतिरिक्त  इनमे यदि अशुद्धि के परमाणु की थोड़ी मात्रा उपस्थित रहती है तो ये मैटेरियल  उन अशुद्धियों के विरूद्ध काफी एक्टिव रहते है | इंटीग्रेटेड सर्किटरो का विकास इन्ही के कारण  हुआ है तथा समस्त इलेक्ट्रानिक तथा  कम्प्यूटर उद्द्योगो  में  एक त्रीव  विकास  इन्ही के कारण  पिछले कुछ दशक में दिखाई दिया है | 

Biomaterials and Semiconducting Materials

 biomaterial-

 In the human body, the part which gets diseased or gets damaged, is replaced by a component made of biomaterial.  Therefore, these materials should not be toxic and should not cause any adverse effect with body tissues.  Therefore metals, ceramics, polymers, composites and semiconductors can be used as biomaterials.

 Semiconductors

 Semi conductors have electrical properties and these properties are in between the properties of electrical conductors and insulators.  Apart from this, if small amount of impurity atoms are present in them, then these materials remain very active against those impurities.  The development of integrated circuits has happened because of these and a rapid development in all the electronic and computer industries has appeared due to these in the last few decades.

Classification of engineering tests

Classification of engineering tests(इंजीनियरिंग टेस्ट का वर्गीकरण )

पदार्थो पर टेस्ट दो प्रकार के होते हैं -

1 .   अविनाशकारी टेस्ट (Non-Destructive test ) 

अविनाशकारी टेस्ट में पदार्थ का बना भाग टेस्ट के पश्चात टूटता नहीं है अतः इसका उपयोग उस उद्देश्य की प्राप्ति के लिए किया जाता है   जिसके लिए इसका निर्माण किया गया था | अतः रेडिओग्राफी ,अल्ट्रासोनिक इंसपेक्शन आदि इस श्रेणी में आते हैं | 

अविनाशकारी टेस्ट के लिए निम्न विधिया प्रयोग में लायी जाती है। --


1 .   एक्स-किरण रेडियोग्राफी (X-ray Radiography )

2  .  गामा -किरण रेडिओग्राफी (Gama-ray Radiography)

3.    चुंबकीय कण टेस्ट (magnetic Particle Inspection )

4.    अल्ट्रासोनिक टेस्ट (Ultrasonic testing )

5.     विधुतीय विधि (Electric method)

6.   डैम्पिंग विधि (Damping method)



2.     विनाशकारी टेस्ट ( Destructive test)

इन टेस्ट में टेस्ट के पश्चात कार्यखण्ड या पार्ट या तो टूट जाते है और या कार्य योग्य नहीं रह पाते हैं अतः ये टेस्ट विनाशकारी कहलाते हैं | इन टेस्ट को यांत्रिक  टेस्ट भी कहते हैं | अतः तनाव या तनन टेस्ट ,कठोरता टेस्ट ,संघात टेस्ट ,संपीडन टेस्ट , कर्तन टेस्ट या वेंडिंग टेस्ट ,ऐठन टेस्ट ,फटीग टेस्ट तथा क्रीप टेस्ट इस श्रेणी में आते हैं | 


यांत्रिक पदार्थो के विनाशकारी टेस्ट के लिए निम्न विधिया प्रयोग में लायी जाती हैं -

1 .   तनन टेस्ट (Tensile test)

2.    कठोरता टेस्ट (Hardness test)

3.    संघात टेस्ट (Impact test)

4.   संपीड़न टेस्ट (Compression test)

5.   कर्तन टेस्ट या  नमन टेस्ट (Shear test  or Bending test)

6.    फटीग टेस्ट (fatigue test) 

7.     क्रीप टेस्ट (Creep test )




classification of engineering tests

 There are two types of tests on substances -

 1.  Non-Destructive Test-

 In non-destructive test, the made part of the substance does not break after the test, so it is used to achieve the purpose for which it was made.  Therefore, radiography, ultrasonic inspection etc. come under this category.

The following methods are used for non-destructive test.  --

 1 .  X-ray Radiography

 2  .  Gamma-ray Radiography

 3.  Magnetic Particle Inspection

 4.  Ultrasonic testing

 5.  Electric method

6.  Damping method


 2.  Destructive Test

 In these tests, after the test, the workpiece or part is either broken and or is not able to remain functional, so these tests are called destructive.  These tests are also called mechanical tests.  Hence Tension Test, Toughness Test, Impact Test, Compression Test, Shear Test or Vending Test, Tension Test, Fatigue Test and Creep Test come in this category.

The following methods are used for the destructive test of mechanical materials -

1.  Tensile test

 2.  Hardness test

 3.  Impact test

 4.  Compression test

 5.  Shear test or Bending test


 6.  Fatigue test


 7.  Creep test

Miscellaneous Material

 Miscellaneous Material (विविध पदार्थ ) 

इंजीनियरिंग  में बहुत से विविध पदार्थ प्रयोग किये जाते है जो निम्नलिखित प्रकार से हैं -

1 .   अपघर्षक पदार्थ (abrasive Material ) 

अपघर्षक पदार्थो का उपयोग समान्यतः ग्राइंडिंग पट्टियों आदि के निर्माण में किया जाता है | ये तेज कोरो(sharp edge )

वाले छोटे -छोटे कणों के रूप में होते है तथा काफी कठोर होते हैं | इन छोटे -छोटे कणो के बंधक पदार्थ (Bonding material) के साथ मिलाकर ग्राइंडिंग पहिया बनाया जाता है | ये पार्ट्स को घिसने या सतह को साफ एवं परिस्कृत करने में उपयोग में लाये जाते हैं | 

समान्यता प्राकृतिक अपघर्षक पदार्थ जैसे क्वार्ट्ज़ (Quartz),एमरी ,(Emery), तथा कोरण्डम का उपयोग ग्राइंडिंग पहियों को बनाने में किया जाता है | समान्यता कृतिम अपघर्षक पदार्थ जैसे सिलिकॉन कार्बाइड तथा एलुमिनियम ऑक्साइड का उपयोग ग्राइंडिंग पट्टिया बनाने में किया जाता है | 

अपघर्षक पदार्थो के प्रकार (Type of abrasive material)

अपघर्षक पदार्थ दो प्रकार के होते है -

( a)  प्राकृतिक अपघर्षक पदार्थ 

(b)   कृतिम अपघर्षक पदार्थ 


Miscellaneous Material

 Many different materials are used in engineering which are as follows -

 1 .  Abrasive Material

 Abrasive materials are generally used in the manufacture of grinding strips etc.  This sharp edge They are in the form of small particles and are quite hard.  The grinding wheel is made by mixing these small particles with the bonding material.  These are used to rub parts or to clean and refine surfaces. Generally, natural abrasive materials such as quartz, emery, and corundum are used to make grinding wheels.  Generally, synthetic abrasives such as silicon carbide and aluminum oxide are used to make grinding plates.


 Type of abrasive material

There are two types of abrasive materials -

 (a) natural abrasive material

(b)  artificial abrasive material

लौह धातुओं का वर्गीकरण

 लौह धातुओं का वर्गीकरण (Classification of ferrous metals)

1.    कच्चा लोहा (Pig iron)

2 .    ढलवाँ लोहा (Cast iron)

3.     पिटवा लोहा  (Wrought iron)

4.    स्टील (Steel)

      कच्चा लोहा एक मूल  धातु हैं | कच्चे लोहे का सोधन (Refining) करके ही ढलवां लोहा , पिटवा लोहा तथा स्टील का उत्पादन किया जाता है | 

इसी प्रकार पिटवा लोहा (wrought iron) आयरन की सबसे पुरानी किस्म है | इसमें उच्च शुद्धता का आयरन होता है तथा आयरन सिलिकेट होता है | इसमें कार्बन की मात्रा बहुत कम होती है तथा आयरन सिलिकेट ,जिसे स्लैग (Slag) भी कहते हैं |  

इसी प्रकार कास्ट आयरन मूलतः एक एलाय ही  है जिसमे आयरन ,कार्बन तथा सिलिकॉन मुख्यतः होते हैं | विभिन्न गुणों वाले कास्ट आयरन का भी उत्पादन किया जा रहा है | 


लोहा प्राप्ति के श्रोत (Sources of Iron )

लोहे को शोधन करने के लिए लौह अयस्कों (Iron ores) का शोधन (Refining) किया जाता है | लौह अयस्क पृथ्वी में प्रचुर मात्रा में उपलब्ध है जिन्हे खदानों से निकाला जाता है | पृथ्वी से निकाले जाने वाले लौह अयस्क विभिन्न नामों से जाने जाते हैं | विभिन्न  आयरन अयस्क सामान्यता लोहे के  ऑक्साइड ,sulfide तथा कार्बोनेट आदि के रूप में होते हैं 

विभिन्न आयरन अयस्क निम्नलिखित हैं -

मैग्नेटाइट (Magnetite)

 हैमेटाइट (Hematite)

लिमोनाइट (Limonite)

सिडेराइट (Siderite)


Classification of ferrous metals

 1.  Pig iron

 2 .  Cast iron

3.  Wrought iron(Wrought iron)

 4.  Steel

Cast iron is a basic metal.  Cast iron, wrought iron and steel are produced only by refining cast iron.Similarly, wrought iron is the oldest type of iron.  It contains high purity iron and iron silicate.  It contains very less amount of carbon and iron silicate, which is also called slag.

 Similarly, cast iron is basically an alloy which mainly consists of iron, carbon and silicon.  Cast iron with different properties is also being produced.

 Sources of Iron

 Refining of iron ores is done for refining iron.  Iron ore is available in abundance in the earth which is extracted from mines.  Iron ore extracted from the earth is known by various names.  Various iron ores are usually in the form of iron oxide, sulfide and carbonate etc.

Following are the different iron ores -

 Magnetite

 Hematite

 Limonite

Siderite

Mechanical properties of engineering material)

 इंजीनियरिंग पदार्थो के यांत्रिक गुण (Mechanical properties of engineering material)
मुख्य यांत्रिक गुण निम्नलिखित होते हैं -

(अ )  सामर्थ्य (Strength)
(ब )   प्रत्यास्थयता (Elasticity)
(स )   प्लास्टिकता (Plasticity)
(द )   नम्यता (Flexibility)
(य )    तन्यता (Ductility)
(र )     कठोरता (Hardness)
(ल )    कड़ापन  (Toughness)
(व )     कुट्यता (Malleability)
(श )    श्रान्त (Fatigue)
(स )     विसर्पण (Creep)
(ह )     संघट्ट प्रतिरोध (Impact Resistance)
(घ )     दुर्नम्यता (Stiffness)


Mechanical properties of engineering material

 The main mechanical properties are the following:

 (a) Strength

 (b) Elasticity

 (c) Plasticity

 (D) Flexibility

 (E) Ductility

 (R) Hardness

 (L)  Toughness (Toughness)

 (v) Malleability

 (S) Fatigue

 (C) Creep

 (h) Impact Resistance

 (d) Stiffness

Homogeneous and heterogeneous system

सर्वांगसम तथा विषम निकाय  किसी पदार्थ की मात्रा के रासायनिक संघटन तथा भौतिक संरचना के लगातार सर्वांगसम होने को अवस्था कहते | प्रत्येक पदार्थ...