Gibbs–Thomson equation
گبز-تھامسن اثر، عام طبیعیات کے استعمال میں، مڑے ہوئے سطح یا انٹرفیس میں بخارات کے دباؤ یا کیمیائی صلاحیت میں تغیرات سے مراد ہے۔ مثبت انٹرفیسیل توانائی کا وجود اعلی منحنیت کے ساتھ چھوٹے ذرات بنانے کے لیے درکار توانائی میں اضافہ کرے گا، اور یہ ذرات بخارات کے دباؤ میں اضافہ ظاہر کریں گے۔ اوسٹ والڈ-فرونڈلیچ مساوات دیکھیں۔ مزید خاص طور پر، گبز-تھامسن اثر اس مشاہدے سے مراد ہے کہ چھوٹے کرسٹل بڑے کرسٹل کے مقابلے میں کم درجہ حرارت پر اپنے مائع پگھلنے کے ساتھ توازن میں ہیں۔ محدود جیومیٹری کے معاملات میں، جیسے کہ سوراخ دار میڈیا کے اندر موجود مائع، یہ منجمد نقطہ/پگھلنے والے نقطہ میں افسردگی کا باعث بنتا ہے جو سوراخ کے سائز کے الٹا متناسب ہوتا ہے، جیسا کہ گبز-تھامسن مساوات کے ذریعہ دیا گیا ہے۔ اس تکنیک کا سوراخ کے سائز کی پیمائش کے لیے گیس ایڈسورپشن کے استعمال سے گہرا تعلق ہے، لیکن یہ کیلون مساوات کے بجائے گبز-تھامسن مساوات کا استعمال کرتی ہے۔ یہ دونوں یوسیاہ ولارڈ گبز کے گبز مساوات کے مخصوص معاملات ہیں: کیلون مساوات مستقل درجہ حرارت کا معاملہ ہے، اور گبز-تھامسن مساوات مستقل دباؤ کا معاملہ ہے۔ اس رویے کا کیپلری اثر سے گہرا تعلق ہے اور دونوں تناؤ کے تحت انٹرفیسیل سطح کے منحنی پن کی وجہ سے بلک فری انرجی میں تبدیلی کی وجہ سے ہیں۔ اصل مساوات صرف الگ تھلگ ذرات پر لاگو ہوتی ہے، لیکن سطح کے تعامل کی اصطلاحات کے اضافے کے ساتھ (عام طور پر رابطہ گیلا کرنے والے زاویے کے لحاظ سے ظاہر کیا جاتا ہے) مائعوں اور سوراخ دار میڈیا میں ان کے کرسٹل پر لاگو کرنے کے لیے ترمیم کی جا سکتی ہے۔ اس طرح اس نے سوراخ کے سائز کی تقسیم کی پیمائش کے لیے مختلف متعلقہ تکنیکوں کو جنم دیا ہے۔ (تھرموپورومیٹری اور کروپورومیٹری دیکھیں۔) گبز-تھامسن اثر پگھلنے اور منجمد ہونے والے نقطہ دونوں کو کم کرتا ہے، اور ابلتے نقطہ کو بھی بڑھاتا ہے۔ تاہم، تمام مائع نمونے کی سادہ ٹھنڈک عام طور پر غیر توازن سپر کولنگ کی حالت کا باعث بنتی ہے اور صرف بالآخر غیر توازن منجمد ہونے کا باعث بنتی ہے۔ توازن منجمد ہونے کے واقعے کی پیمائش حاصل کرنے کے لیے، ضروری ہے کہ پہلے کسی نمونے کو سوراخوں کے باہر اضافی مائع کے ساتھ منجمد کرنے کے لیے کافی ٹھنڈا کیا جائے، پھر نمونے کو گرم کیا جائے جب تک کہ سوراخوں میں موجود مائع پگھل نہ جائے، لیکن بلک مواد اب بھی منجمد ہے۔ پھر، دوبارہ ٹھنڈا کرنے پر توازن منجمد ہونے کے واقعے کی پیمائش کی جا سکتی ہے، کیونکہ بیرونی برف پھر سوراخوں میں بڑھ جائے گی۔ یہ درحقیقت ایک "برف کی دراندازی" کی پیمائش ہے (cf. پارے کی مداخلت)، اور اس طرح جزوی طور پر گلے کے سوراخوں کی خصوصیات کے بارے میں معلومات فراہم کر سکتی ہے۔ پگھلنے کے واقعہ سے سوراخ کے جسم کے بارے میں زیادہ درست معلومات فراہم کرنے کی توقع کی جا سکتی ہے۔ ذرات کے لیے اپنے مائع میں قطر کے ایک الگ تھلگ کروی ٹھوس ذرہ کے لیے، ساختی پگھلنے کے نقطہ کے افسردگی کے لیے گبز تھامسن مساوات لکھی جا سکتی ہے: جہاں: TmB = بلک پگھلنے کا درجہ حرارت σsl = ٹھوس-مائع انٹرفیس توانائی (فی یونٹ ایریا) Hf = فیوژن کی بلک اینتھالپی (فی گرام مواد) ρs = ٹھوس r کی کثافت = نینو پارٹیکل کا رداس سوراخوں میں موجود مائعوں کے لیے سوراخ دار نظاموں کی محدود جیومیٹری میں کرسٹل کی نشوونما اور پگھلنے پر بہت سی مماثل مساوات کا اطلاق کیا جا سکتا ہے۔ تاہم کرسٹل مائع انٹرفیس کے لیے جیومیٹری کی اصطلاح مختلف ہو سکتی ہے، اور غور کرنے کے لیے اضافی سطحی توانائی کی اصطلاحات ہو سکتی ہیں، جنہیں گیلا کرنے والے زاویے کی اصطلاح کے طور پر لکھا جا سکتا ہے۔ زاویہ عام طور پر 180° کے قریب سمجھا جاتا ہے۔ سلنڈریکل سوراخوں میں کچھ شواہد موجود ہیں کہ منجمد انٹرفیس کروی ہو سکتا ہے، جبکہ پگھلنے والا انٹرفیس سلنڈریکل ہو سکتا ہے، جو سلنڈریکل سوراخوں میں ماپا تناسب کی ابتدائی پیمائش پر مبنی ہے۔ اس طرح ایک غیر گیلا کرسٹل اور اس کے اپنے مائع کے درمیان ایک کروی انٹرفیس کے لیے، قطر کے لامحدود سلنڈریکل سوراخ میں، ساختی پگھلنے کا نقطہ ڈپریشن اس طرح دیا جاتا ہے: آسان مساوات گبز-تھامسن مساوات کو ایک کمپیکٹ شکل میں لکھا جا سکتا ہے: جہاں گبز-تھامسن گتانک مختلف مائعوں اور مختلف انٹرفیسیل جیومیٹریز (کروی/سلنڈریکل/پلانر) کے لیے مختلف اقدار فرض کرتا ہے۔ مزید تفصیل میں:، جہاں: انٹرفیسیل شکل پر منحصر ایک ہندسی مستقل ہے، ایک مستقل ہے جس میں ٹھوس-مائع نظام کے کرسٹل ٹھوس کے لیے مخصوص پیرامیٹرز شامل ہیں، اور یہ ایک انٹرفیسیل توانائی کی اصطلاح ہے۔ تاریخ 1886 کے اوائل میں، رابرٹ وان ہیلم ہولٹز (جرمن طبیعیات دان ہرمن وان ہیلم ہولٹز کے بیٹے) نے مشاہدہ کیا تھا کہ باریک بکھرے ہوئے مائعوں میں بخارات کا دباؤ زیادہ ہوتا ہے۔ 1906 تک، جرمن فزیکل کیمسٹ فریڈرک ولہیم کوسٹر (1861-1917) نے پیش گوئی کی تھی کہ چونکہ باریک پلورائزڈ اتار چڑھاؤ والے ٹھوس کا بخارات کا دباؤ بلک ٹھوس کے بخارات کے دباؤ سے زیادہ ہوتا ہے، اس لیے باریک پاؤڈر کا پگھلنے کا نقطہ بلک ٹھوس سے کم ہونا چاہیے۔ تفتیش کاروں جیسے روسی فزیکل کیمسٹ پاول نیکولیویچ پاولوو (یا پاولو (جرمن میں)، 1872-1953 اور پیٹر پیٹرووچ وان ویمرون (1879-1935)، دوسروں کے درمیان، اس طرح کے پگھلنے والے نقطہ ڈپریشن کی تلاش کی اور بالآخر مشاہدہ کیا۔ 1932 تک، چیک تفتیش کار پال کبلکا (1900-1956) نے مشاہدہ کیا تھا کہ فعال چارکول میں آیوڈین کا پگھلنے کا نقطہ 100 ڈگری سینٹی گریڈ تک گھٹا ہوا ہے۔ تفتیش کاروں نے تسلیم کیا کہ پگھلنے والے مقام کا دباؤ اس وقت ہوتا ہے جب سطح کی توانائی میں تبدیلی مرحلے کی منتقلی کی پوشیدہ حرارت کے مقابلے میں اہم ہوتی ہے، جو حالت بہت چھوٹے ذرات کے معاملے میں حاصل ہوتی ہے۔ نہ تو یوسیاہ ولارڈ گبز اور نہ ہی ولیم تھامسن (لارڈ کیلون) نے گبز-تھامسن مساوات اخذ کی۔ اس کے علاوہ، اگرچہ بہت سے ذرائع کا دعوی ہے کہ برطانوی طبیعیات دان جے جے تھامسن نے 1888 میں گبز-تھامسن مساوات اخذ کی تھی، لیکن انہوں نے ایسا نہیں کیا۔ 20 ویں صدی کے اوائل میں، تفتیش کاروں نے گبز-تھامسن مساوات کے پیش رو اخذ کیے۔ تاہم، 1920 میں، گبز-تھامسن مساوات کو پہلی بار اپنی جدید شکل میں آزادانہ طور پر کام کرنے والے دو محققین نے اخذ کیا تھا: فریڈرک میسنر، جو اسٹونین-جرمن فزیکل کیمسٹ گستاو ٹیمن کے طالب علم تھے، اور ارنسٹ ری (1896-1921)، جو ویانا یونیورسٹی میں آسٹریا کے طبیعیات دان تھے۔ ان ابتدائی تفتیش کاروں نے اس تعلق کو "گبز-تھامسن" مساوات نہیں کہا۔ یہ نام 1910 یا اس سے پہلے تک استعمال میں تھا۔ اس نے اصل میں دو مراحل کے درمیان انٹرفیس کے ذریعے سالیوٹس کے جذب سے متعلق مساوات کا حوالہ دیا-وہ مساوات جو گبز اور پھر جے جے تھامسن نے اخذ کی تھیں۔ لہذا، "گبز-تھامسن" مساوات کے نام سے، "تھامسن" سے مراد جے جے تھامسن ہے، نہ کہ ولیم تھامسن (لارڈ کیلون)۔ 1871 میں، ولیم تھامسن نے ایک مساوات شائع کی جس میں کیپلری ایکشن کو بیان کیا گیا اور مائع بخارات کے انٹرفیس کی منحنیت کو بخارات کے دباؤ سے متعلق کیا گیا: جہاں: = رداس کے مڑے ہوئے انٹرفیس پر بخارات کا دباؤ = فلیٹ انٹرفیس پر بخارات کا دباؤ () = = سطح کا تناؤ = بخارات کی کثافت = مائع کی کثافت، = مڑے ہوئے انٹرفیس کے پرنسپل حصوں کے ساتھ منحنیت کا ریڈی۔ 1885 کے اپنے مقالے میں، رابرٹ وان ہیلم ہولٹز (جرمن طبیعیات دان ہرمن وان ہیلم ہولٹز کے بیٹے) نے دکھایا کہ کس طرح اوسٹ والڈ-فرینڈلیچ مساوات کیلون کی مساوات سے اخذ کی جا سکتی ہے۔ اس کے بعد گبز-تھامسن مساوات کو کلاسیئس-کلاپیرون تعلق کی مربوط شکل کا استعمال کرتے ہوئے ایک سادہ متبادل کے ذریعے اوسٹ والڈ-فرینڈلیچ مساوات سے اخذ کیا جا سکتا ہے: گبز-تھامسن مساوات کو مراحل کے درمیان انٹرفیس کی توانائی کے لیے گبز کی مساوات سے بھی براہ راست اخذ کیا جا سکتا ہے۔ یہ بات قابل ذکر ہے کہ ادب میں ابھی تک اس مخصوص مساوات کے بارے میں اتفاق رائے نہیں ہے جس سے "گبز-تھامسن مساوات" کا نام مراد ہے۔ مثال کے طور پر، کچھ مصنفین کے معاملے میں، یہ "اوسٹ والڈ-فرینڈلیچ مساوات" کا دوسرا نام ہے-جسے، بدلے میں، اکثر "کیلون مساوات" کہا جاتا ہے-جبکہ دوسرے مصنفین کے معاملے میں، "گبز-تھامسن رشتہ" گبز فری انرجی ہے جو انٹرفیس کو بڑھانے کے لیے درکار ہے، اور اسی طرح۔ حوالہ جات تھرموڈینامک مساوات سرفیس سائنس