आदर्श व्यवहार से विचलन

जैसा कि आप सभी जानते हैं कि आदर्श गैस समीकरण PV = nRT होता है,

जहां:

P = गैस का दबाव

V = गैस का आयतन

n = गैस के मोलों की संख्या

R = आदर्श गैस स्थिरांक

T = केल्विन में तापमान

हालाँकि, वास्तविक गैसें कुछ शर्तों के तहत आदर्श व्यवहार से विचलित हो जाती हैं। ये विचलन उच्च दबाव और कम तापमान पर अधिक स्पष्ट होते हैं। इन विचलनों के दो मुख्य कारण हैं: आणविक आयतन और अंतर-आणविक बल।

आणविक आयतन

आदर्श गैस नियम में, यह माना जाता है कि गैस के कणों का आयतन उस कंटेनर के आयतन की तुलना में नगण्य होता है जिसमें वे हैं। हालाँकि, उच्च दबाव और कम तापमान पर, गैस के अणुओं द्वारा लिया गया आयतन महत्वपूर्ण हो जाता है। इससे गैस कणों के घूमने के लिए उपलब्ध मात्रा में कमी हो जाती है, जिससे प्रेक्षित मात्रा आदर्श गैस नियम द्वारा अनुमानित मात्रा से कम हो जाती है।

अंतर-आणविक बल

वास्तविक गैसों में अंतर-आण्विक बल (जैसे वॉनडर वाल् बल) होते हैं जो गैस अणुओं को आकर्षित या प्रतिकर्षित करते हैं। आकर्षण बलों के कारण दाब में कमी आती है (चूंकि अणु एक साथ खींचे जाते हैं) और प्रतिकारक बलों के कारण दाब में वृद्धि होती है (क्योंकि अणु अलग हो जाते हैं)। ये बल कम तापमान पर अधिक महत्वपूर्ण हो जाते हैं, जिससे आदर्श व्यवहार से विचलन होता है।

इन विचलनों को ध्यान में रखते हुए, जोहान्स डिडेरिक वॉनडर वाल् द्वारा दो सुधार कारक प्रस्तावित किए गए थे:

वंडरवॉल समीकरण

यह समीकरण गैस कणों की सीमित मात्रा और अंतर-आणविक बलों को ध्यान में रखते हुए आदर्श गैस नियम को समायोजित करता है:

$\left({\frac {p+a}{V^{2}}}\right)(V-nb)=nRT$

जहां 'a' और 'b' प्रत्येक गैस के लिए विशिष्ट वॉनडर वाल् बल स्थिरांक हैं।

संपीड़न कारक (Z)

संपीड़न कारक को समान परिस्थितियों में आदर्श गैस नियम द्वारा अनुमानित मात्रा के लिए गैस की वास्तविक मात्रा के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। Z आदर्श व्यवहार से विचलन को इंगित करता है।

अभ्यास प्रश्न

• आदर्श गैस समीकरण क्या है?
• वंडरवॉल समीकरण लिखिए, जिसमें a और b क्या प्रदर्शित करता है?