निम्नलिखित में से कौन सा कारक सामान्यतः किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ाता है?

व्याख्या:

निम्नलिखित में से कौन सा कारक सामान्यतः किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ाता है?

परिभाषा: भंगुरता एक पदार्थ का गुण है जो यह दर्शाता है कि कोई पदार्थ बिना महत्वपूर्ण विकृति के कितनी आसानी से फ्रैक्चर या टूट सकता है। यह लचीलेपन के विपरीत है। भंगुर पदार्थ फ्रैक्चर से पहले अपेक्षाकृत कम ऊर्जा अवशोषित करते हैं, यहां तक कि उच्च शक्ति वाले भी। भंगुर पदार्थों के सामान्य उदाहरणों में काँच और सिरेमिक शामिल हैं।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: निम्न तापमान

यह विकल्प सही ढंग से एक ऐसे कारक की पहचान करता है जो सामान्यतः किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ाता है। जब किसी पदार्थ का तापमान कम किया जाता है, तो टूटने से पहले उसकी प्लास्टिक रूप से विकृत होने की क्षमता कम हो जाती है, और यह फ्रैक्चर के लिए अधिक प्रवण हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि निम्न तापमान पदार्थ की क्रिस्टल संरचना के भीतर विस्थापन की गतिशीलता को कम करते हैं, जो इसके प्लास्टिक विकृति से गुजरने की क्षमता में बाधा डालता है। परिणामस्वरूप, पदार्थ निम्न तापमान पर अधिक भंगुर व्यवहार प्रदर्शित करते हैं।

अतिरिक्त व्याख्या:

जब पदार्थ निम्न तापमान के अधीन होते हैं, तो उनके क्रिस्टल जालक में परमाणु कम कंपन करते हैं। इस कम परमाणु कंपन से पदार्थ की प्लास्टिक रूप से विकृत होने की क्षमता में कमी आती है। उदाहरण के लिए, धातुओं में, विस्थापन (क्रिस्टल जालक में दोष जो प्लास्टिक विकृति की अनुमति देते हैं) की गतिशीलता निम्न तापमान पर काफी कम हो जाती है। विस्थापन गतिशीलता में यह कमी का मतलब है कि पदार्थ प्लास्टिक विकृति के माध्यम से ऊर्जा को अवशोषित करने में कम सक्षम है, जिससे यह भंगुर तरीके से फ्रैक्चर करने की अधिक संभावना बन जाता है।

यह घटना विशेष रूप से स्टील जैसी सामग्रियों में महत्वपूर्ण है, जो एक महत्वपूर्ण तापमान पर लचीले से भंगुर व्यवहार में संक्रमण कर सकती है जिसे लचीला-से-भंगुर संक्रमण तापमान (DBTT) के रूप में जाना जाता है। DBTT से नीचे, स्टील बहुत अधिक भंगुर हो जाता है और तनाव के अधीन होने पर विनाशकारी रूप से विफल होने की अधिक संभावना होती है।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: उच्च मिश्र धातु सामग्री

उच्च मिश्र धातु सामग्री विभिन्न तरीकों से किसी पदार्थ के यांत्रिक गुणों को प्रभावित कर सकती है, जो शामिल विशिष्ट मिश्र धातु तत्वों पर निर्भर करता है। जबकि कुछ मिश्र धातु तत्व किसी पदार्थ की कठोरता और शक्ति को बढ़ा सकते हैं, वे जरूरी नहीं कि उसकी भंगुरता को बढ़ाएँ। कुछ मामलों में, मिश्र धातु तत्व वास्तव में किसी पदार्थ की सख्ती और लचीलेपन में सुधार कर सकते हैं। इसलिए, उच्च मिश्र धातु सामग्री एक सामान्य कारक नहीं है जो भंगुरता को बढ़ाता है।

विकल्प 3: उच्च तापमान

उच्च तापमान सामान्यतः पदार्थों की लचीलेपन को उनकी भंगुरता के बजाय बढ़ाते हैं। ऊंचे तापमान पर, किसी पदार्थ में परमाणुओं में उच्च गतिज ऊर्जा होती है, जिससे परमाणु कंपन और विस्थापन की अधिक गतिशीलता होती है। यह बढ़ी हुई विस्थापन गतिशीलता पदार्थ को अधिक आसानी से प्लास्टिक रूप से विकृत करने की अनुमति देती है, जिससे यह भंगुर फ्रैक्चर के लिए कम प्रवण हो जाता है। इसलिए, उच्च तापमान एक ऐसा कारक नहीं है जो भंगुरता को बढ़ाता है।

विकल्प 4: उच्च विकृति दर

उच्च विकृति दर किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ा सकती है, लेकिन यह प्रभाव अधिक जटिल है और पदार्थ और विशिष्ट परिस्थितियों पर निर्भर करता है। जब किसी पदार्थ को उच्च विकृति दर के अधीन किया जाता है, तो उसके पास प्लास्टिक विकृति से गुजरने का कम समय होता है, जिससे अधिक भंगुर व्यवहार हो सकता है। हालाँकि, यह प्रभाव भंगुरता पर निम्न तापमान के प्रभाव जितना सामान्य या महत्वपूर्ण नहीं है। इसलिए, जबकि उच्च विकृति दर भंगुरता में योगदान कर सकती है, यह प्राथमिक कारक नहीं है।

निष्कर्ष:

किसी पदार्थ की भंगुरता को प्रभावित करने वाले कारकों को समझना विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्री का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण है, खासकर उन वातावरणों में जहां निम्न तापमान का सामना करना पड़ता है। निम्न तापमान एक प्राथमिक कारक है जो सामान्यतः पदार्थों की भंगुरता को बढ़ाता है, क्योंकि यह उनकी प्लास्टिक विकृति से गुजरने की क्षमता को कम करता है। यह ज्ञान उन सामग्रियों और संरचनाओं को डिजाइन करने के लिए आवश्यक है जिन्हें तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला के तहत विश्वसनीय रूप से संचालित करना चाहिए।