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औद्योगिक पदार्थों का निर्माण

हर पदार्थ अलग तरीके से बनता है। धातु अयस्क से निकाली, पिघलाई और ढाली या बेली जाती है। सिरेमिक चूर्ण से आकार देकर पकाया जाता है। बहुलक छोटे अणुओं को जोड़कर लंबी शृंखला बनाने से बनते हैं। संमिश्र में मज़बूत रेशे राल या धातु के आधार में मिलते हैं। पदार्थ बनाने का तरीका ही उसकी संरचना और गुण तय करता है।

🎬 कदम-दर-कदम कहानी

  1. धातु: धातु को पिघलाया जाता है, साँचे में डाला जाता है और ठंडा किया जाता है। वह ठोस पुर्ज़ा बन जाती है।
  2. सिरेमिक: ढीले चूर्ण को दबाकर आकार दिया जाता है, फिर बहुत गर्म भट्ठी में पकाया जाता है। कण जुड़ जाते हैं और वह कठोर हो जाता है।
  3. बहुलक: एकलक नाम के छोटे अणु एक के बाद एक जुड़ते हैं। इनसे लंबी शृंखलाएँ बनती हैं। प्लास्टिक शृंखलाओं का उलझा गुच्छा है।
  4. संमिश्र: मज़बूत रेशे परतों में बिछाए जाते हैं, फिर राल खाली जगह भरकर जम जाती है। रेशा मज़बूती देता है, राल सबको जोड़े रखती है।
  5. चारों साथ-साथ। हर एक अलग तरह से शुरू होता है और हर एक ठोस पदार्थ बनकर पूरा होता है।
  6. अब तुम्हारी बारी। एक पदार्थ चुनो और स्लाइडर खींचकर उसे चरण-दर-चरण बनाओ।

टिप: 3D दृश्य को घुमाने के लिए खींचें। ज़ूम के लिए दो उंगलियाँ इस्तेमाल करें।

🤔 आम शंकाएँ और उनके जवाब

धातु को पहले पिघलाना क्यों पड़ता है?

तरल धातु साँचे के हर कोने में बह जाती है। फिर वह ठंडी होकर उसी आकार में ठोस हो जाती है। चरण 0 में रंग बदलते देखो।

पकाने पर सिरेमिक सिकुड़ता क्यों है?

कण जुड़ जाते हैं और उनके बीच की खाली जगह बंद हो जाती है, इसलिए पूरा ब्लॉक छोटा हो जाता है। चरण 1 में दबा ब्लॉक देखो।

सिरेमिक को धातु की तरह पिघला क्यों नहीं लेते?

ज़्यादातर सिरेमिक बहुत ऊँचे ताप पर पिघलते हैं, इसलिए चूर्ण दबाकर पकाना आसान है।

एकलक को कैसे पता चलता है कि कहाँ जुड़ना है?

हर एकलक के सिरे सक्रिय होते हैं। एक का सिरा अगले की शुरुआत से मिलता है और शृंखला बनती है। चरण 2 में मोती जुड़ते दिखते हैं।

रेशों की परतें अलग-अलग दिशा में क्यों रखते हैं?

रेशे अपनी लंबाई की दिशा में सबसे मज़बूत होते हैं। आर-पार की परतें पुर्ज़े को हर दिशा में मज़बूत बनाती हैं। चरण 3 में आर-पार परतें दिखती हैं।

इन चारों में सबसे ज़्यादा ताप किसे चाहिए?

धातु और सिरेमिक को बहुत ऊँचा ताप चाहिए; बहुलकों को कहीं कम। चरण 4 के चित्र मिलाओ।

धातु पदार्थों का निर्माण

ज़्यादातर धातुएँ अयस्क (धातु-यौगिकों वाली चट्टान) के रूप में मिलती हैं। रास्ता यह है:

  1. अयस्क की खुदाई, फिर उसे कुचलना और सांद्रित करना।
  2. निष्कर्षण: लौह अयस्क को कोक और चूना पत्थर के साथ प्रवात भट्ठी (blast furnace) में गर्म करके कच्चा लोहा बनता है। एल्युमिनियम विद्युत अपघटन से बनता है, जिसमें बहुत बिजली लगती है।
  3. शोधन: स्टील कन्वर्टर में हवा या ऑक्सीजन कच्चे लोहे का फालतू कार्बन और अशुद्धियाँ जला देती है, और मिश्रधातु जोड़कर स्टील बनता है।
  4. ढलाई: पिघली धातु साँचे में डाली जाती है और ठंडी होकर पिंड या पुर्ज़ा बन जाती है। पिंडों को फिर बेलकर, पीटकर या खींचकर चादर, छड़ और तार बनाए जाते हैं।

कबाड़ से धातु बनाने में अयस्क से बनाने की तुलना में बहुत कम ऊर्जा लगती है।

सिरेमिक पदार्थों का निर्माण

सिरेमिक महीन चूर्ण (मिट्टी, सिलिका, एल्युमिना) से शुरू होते हैं।

  1. तैयारी: चूर्ण को पीसो और पानी या बाइंडर के साथ मिलाओ।
  2. आकार देना: डाई में दबाओ, पतली मिट्टी का घोल साँचे में डालो (स्लिप कास्टिंग), या नोज़ल से बाहर धकेलो (एक्सट्रूज़न)।
  3. धीरे-धीरे सुखाओ ताकि दरार न पड़े।
  4. लगभग 1000 से 1700 °C पर पकाओ (सिंटरन)। कण एक-दूसरे को छूने की जगह पर जुड़ जाते हैं, पुर्ज़ा कठोर हो जाता है और थोड़ा सिकुड़ता है।
  5. शीशा-लेप (ग्लेज़) (वैकल्पिक): चिकनी, पानी-रोधी सतह के लिए काँच जैसी परत।

काँच रेत, सोडा और चूना लगभग 1500 °C पर पिघलाकर और गाढ़ा-चमकता रहते आकार देकर बनता है। सीमेंट चूना पत्थर और मिट्टी को भट्ठी में गर्म करके, फिर थोड़ा जिप्सम मिलाकर पीसने से बनता है।

बहुलक पदार्थों का निर्माण

बहुलक एकलक नाम के छोटे अणुओं से बनते हैं, जो ज़्यादातर तेल या गैस से मिलते हैं।

नतीजा लंबी शृंखलाओं का ढेर है। इसमें योजक (additives) मिलाए जाते हैं: प्लास्टिसाइज़र नरम बनाता है, रंजक रंग देते हैं, भराव लागत घटाता है। फिर आकार दिया जाता है इंजेक्शन मोल्डिंग (पिघला पदार्थ साँचे में धकेलना), एक्सट्रूज़न (पाइप और चादर), या ब्लो मोल्डिंग (बोतलें) से। थर्मोप्लास्टिक फिर पिघलाए जा सकते हैं; थर्मोसेट एक बार जमकर पक्के हो जाते हैं।

संमिश्र पदार्थों का निर्माण

संमिश्र में प्रबलक (मज़बूत रेशे, जैसे काँच, कार्बन या स्टील की छड़ें) एक आधार (matrix) (राल, धातु या सिरेमिक) में होते हैं, जो रेशों को पकड़ता है और भार उन तक पहुँचाता है।

रेशा-अंश = रेशे का आयतन ÷ कुल आयतन। ज़्यादा रेशे आम तौर पर ज़्यादा मज़बूती देते हैं, एक सीमा तक।

करके देखो: लपेटा अख़बार कमज़ोर होता है, पर कई चादरें परतों में चिपकाओ तो कड़ा तख़्ता बन जाता है। संमिश्र का विचार यही है।

मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ

हल किए गए उदाहरण

1. 10 cm × 10 cm × 5 cm का साँचा लोहे (घनत्व 7.8 g/cm³) से भरा गया। ढलाई का द्रव्यमान ज्ञात करो।

आयतन = 10 × 10 × 5 = 500 cm³. द्रव्यमान = 7.8 × 500 = 3900 g = 3.9 kg.

2. 160 kg शुद्ध Fe₂O₃ से कितना लोहा मिलेगा? (Fe = 56, O = 16)

Fe₂O₃ = 2×56 + 3×16 = 160. इसमें लोहा 2 × 56 = 112 है। तो 160 kg से 112 kg लोहा मिलता है।

3. पॉलीएथीलीन की एक शृंखला में 1000 एथीन इकाइयाँ हैं (हर एक 28 u)। शृंखला का द्रव्यमान ज्ञात करो।

1000 × 28 = 28 000 u.

4. दबा हुआ सिरेमिक ब्लॉक 100 mm लंबा है और पकने के बाद 88 mm हो जाता है। सिकुड़न % ज्ञात करो।

(100 − 88) ÷ 100 × 100 = 12%. इसलिए साँचा लगभग 12% बड़ा बनाना पड़ेगा।

5. 100 cm³ के संमिश्र में 40 cm³ रेशा है। रेशा-अंश ज्ञात करो।

40 ÷ 100 = 0.4, यानी 40%.

आम गलतियाँ

अभ्यास क्विज़

1. कौन-सा चरण सिरेमिक के कणों को जोड़ता है?
2. एल्युमिनियम मुख्यतः बनता है:
3. संमिश्र में आधार (matrix):
4. जो छोटे अणु जुड़कर बहुलक बनाते हैं, वे कहलाते हैं:
5. प्लास्टिक की बोतल बनाने की विधि कौन-सी है?

अभ्यास: खुद जवाब दो

अपना जवाब लिखो या चुनो, फिर जाँचें दबाओ। अटको तो संकेत देखो; जवाब देने के बाद पूरा हल दिखेगा।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

धातुएँ कैसे बनाई जाती हैं?

अयस्क खोदकर सांद्रित किया जाता है, प्रगलन या विद्युत अपघटन से धातु निकाली जाती है, अशुद्धियाँ हटाकर शोधन होता है और फिर पिंड ढाले जाते हैं जिन्हें बेलकर, पीटकर या खींचकर काम की शक्ल दी जाती है।

सिरेमिक को पकाया क्यों जाता है?

ऊँचे ताप पर पकाने (सिंटरन) से चूर्ण के कण जुड़कर एक कठोर, मज़बूत टुकड़ा बन जाते हैं।

बहुलकीकरण के दो मुख्य प्रकार कौन-से हैं?

योगात्मक बहुलकीकरण (एकलक बिना कुछ खोए जुड़ते हैं) और संघनन बहुलकीकरण (हर जोड़ पर पानी जैसा छोटा अणु निकलता है)।

यह कहाँ पढ़ाया जाता है

जापान高校(専門学科)1〜3年Industrial Materials Technology
जापान高校(専門学科)1〜3年Materials Production Technology

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