योग्य उत्तर: पर्याय (1) स्निग्धता वाढते (Viscosity increases)
सविस्तर स्पष्टीकरण:
•
वायूंची स्निग्धता (Viscosity of Gases):
•
स्निग्धता (Viscosity) म्हणजे द्रायूच्या (द्रव किंवा वायू) थरांमधील अंतर्गत घर्षण किंवा वाहण्यास होणारा विरोध.
•
वायूंच्या स्निग्धतेची यंत्रणा: वायूंच्या थरांमध्ये स्निग्धता ही रेणूंच्या यादृच्छिक गतीमुळे (Random Thermal Motion) एका थरातून दुसऱ्या थरात होणाऱ्या संवेगाच्या हस्तांतरणामुळे (Transfer of Momentum) निर्माण होते.
•
तापमान वाढल्याचा परिणाम:
•
जेव्हा वायूचे तापमान वाढवले जाते, तेव्हा वायूच्या रेणूंची गतिज ऊर्जा (Kinetic Energy) वाढते.
•
रेणूंचा सरासरी वेग वाढल्याने ($v_{\text{rms}} \propto \sqrt{T}$), वेगवेगळ्या थरांमधील रेणूंची आदळआपट (Collisions) आणि रेणूंचे एकमेकांच्या थरात वेगाने जाणे प्रचंड वाढते.
•
या वाढीव संवेग देवाणघेवाणीमुळे वायूंच्या थरांमधील अंतर्गत विरोध वाढतो.
•
म्हणूनच तापमान वाढल्यास वायूंची स्निग्धता वाढते ($\eta \propto \sqrt{T}$).
•
महत्त्वाचा फरक (द्रव वि. वायू):
•
द्रवांमध्ये: तापमान वाढल्यास रेणूंमधील आंतररेण्वीय आकर्षण बल (Cohesive forces) कमकुवत होते, ज्यामुळे द्रवांची स्निग्धता कमी होते.
•
वायूंमध्ये: आंतररेण्वीय बल नगण्य असते, त्यामुळे संवेग हस्तांतरण वाढल्याने वायूंची स्निग्धता वाढते.
वारंवार विचारला जाणारा फरक:
•
तापमान वाढले $\rightarrow$ द्रवाची स्निग्धता घटते (उदा. गरम केलेले तेल किंवा मध पातळ होते).
•
तापमान वाढले $\rightarrow$ वायूची स्निग्धता वाढते (कारण रेण्वीय संवेग हस्तांतरणाचा वेग वाढतो).
translate
English Explanation / स्पष्टीकरण:
Correct Answer: Option (1) Viscosity increases
Detailed Explanation:
•
Molecular Dynamics of Fluid Viscosity:
•
Viscosity ($\eta$) measures the internal shear resistance of fluid layers moving relative to each other.
•
In gases, viscous drag does not originate from intermolecular cohesive attraction (which is negligible due to large intermolecular distances), but from momentum transport across velocity gradients caused by the thermal diffusion of gas molecules.
•
Effect of Temperature on Gas Viscosity:
•
As temperature ($T$) rises, the root-mean-square thermal velocity of gas molecules increases in proportion to the square root of absolute temperature ($v_{\text{rms}} \propto \sqrt{T}$).
•
Molecules traverse between adjacent flowing layers at higher speeds and collide more frequently, causing a dramatic increase in cross-stream momentum exchange.
•
This heightened rate of momentum transfer directly amplifies internal shear stress; consequently, the viscosity of gases increases with rising temperature ($\eta \propto \sqrt{T}$).
•
Crucial Contrast with Liquids:
•
In liquids, viscosity is governed by cohesive intermolecular bonds. Heating weakens these cohesive bonds, causing liquid viscosity to decrease rapidly.
•
Liquids: Temperature $\uparrow \implies$ Viscosity $\downarrow$ (e.g., hot lubricating oil becomes less viscous).
•
Gases: Temperature $\uparrow \implies$ Viscosity $\uparrow$ (due to enhanced molecular diffusion and momentum transfer).
