आदर्श गैस
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जैसा कि आप सभी जानते हैं कि आदर्श गैस समीकरण PV = nRT होता है, आदर्श गैस समीकरण, आदर्श गैस के आयतन, दाब एवं ताप के बीच के सम्बन्ध को व्यक्त करने वाला समीकरण है। इसे सर्वप्रथम सन १८३४ में बेन्वायट पॉल एमाइल क्लैपिरोन ने प्रकाशित किया था।
आदर्श गैस का समीकरण निम्नवत है:
P V = n RT
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।
सार्वत्रिक गैस नियतांक, R, का मान मापन की विभिन्न इकाइयों में नीचे दिया गया है।
R = 8.315472 J·mol−1·K−1
= 8.314472 m3·Pa·K−1·mol−1
= 8.314472 kPa·L·mol−1·K−1
= 0.08205784 L·atm·K−1·mol−1
= 62.3637 L·mmHg·K−1·mol−1
= 10.7316 ft3·psi·°R−1·lb-mol−1
= 53.34 ft·lbf·°R−1·lbm−1 (for air)
आदर्श गैस की अवधारणा एक अनुमान है जो हमें वास्तविक गैसों के व्यवहार की भविष्यवाणी करने में मदद करती है। आदर्श गैस शब्द का अर्थ है अणुओं से बनी एक सैद्धांतिक गैस, जो कुछ नियमों का पालन करती है:
- आदर्श गैस के अणु एक दूसरे को आकर्षित या प्रतिकर्षित नहीं करते हैं।
- आदर्श गैस अणु प्रत्यास्थ टक्कर द्वारा परस्पर क्रिया करते हैं।
- ये अणु स्वयं कोई आयतन नहीं लेते।
- आदर्श गैस अणु गतिशील बिन्दु कण होते हैं जिनका स्वयं कोई आयतन नहीं होता।
आदर्श गैस नियम
आदर्श गैस नियम दबाव, आयतन, गैस के मोलों की संख्या और तापमान के बीच संबंध दिखाने के लिए बनाया गया है। यह एक काल्पनिक या सैद्धांतिक आदर्श गैस का समीकरण दिखाता है। दबाव और आयतन का एक दूसरे के साथ विपरीत संबंध होता है लेकिन तापमान के साथ इनका सीधा संबंध होता है।
आदर्श गैस समीकरण एक मौलिक संबंध है जिसका उपयोग आदर्श गैसों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए किया जाता है। कक्षा 12 के लिए, यहाँ समीकरण के साथ-साथ संबंधित अवधारणाओं की व्याख्या दी गई है:
आदर्श गैस समीकरण
आदर्श गैस समीकरण इस प्रकार दिया जाता है:
PV=nRT
जहाँ:
P = गैस का दबाव (कुछ संदर्भों के लिए पास्कल, Pa या atm में)
V = गैस का आयतन (लीटर, L या घन मीटर, m³ में)
n = गैस के मोलों की संख्या
R = सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (
R=8.314J K−1mol−1
T = गैस का तापमान (केल्विन में, K)
प्रत्येक घटक को समझना
- दबाव (P): कंटेनर की दीवारों पर प्रति इकाई क्षेत्र में गैस कणों द्वारा लगाया गया बल।
- आयतन (V): गैस द्वारा घेरा गया स्थान।
- मोल (n): मोल में पदार्थ की मात्रा।
गैस स्थिरांक (R): एक स्थिरांक जो दबाव, आयतन और तापमान को जोड़ता है। इसका मान उपयोग की जाने वाली इकाइयों पर निर्भर करता है, लेकिन अक्सर होता है
बॉयल का नियम
बॉयल का पूरा नाम रॉबर्ट बॉयल है और उनके ही नाम पर इस नियम को के नियम को बॉयल का नियम भी कहा गया है , यह स्थिर ताप पर दाब और आयतन में संबंध बताता है इसलिए इसे " दाब - आयतन संबंध" भी कहा जाता है। बॉयल के नियम के अनुसार " स्थिर ताप पर गैस की निश्चित मात्रा (अर्थात मोलों की संख्या) का दाब उसके आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है।"
बॉयल के नियम का गणितीय रूप
गणितीय रूप से बॉयल के नियम को निम्न प्रकार लिखा जा सकता है:
स्थिर T तथा n पर P ∝ .
चार्ल्स का नियम
चार्ल्स का नियम कहता है कि जब किसी गैस का दबाव स्थिर रखा जाता है, तो गैस का आयतन उसके तापमान के सीधे आनुपातिक होता है। इसका तात्पर्य यह है कि जैसे-जैसे गैस का तापमान बढ़ता है, उसका आयतन भी बढ़ता है और जैसे-जैसे तापमान घटता है, आयतन भी घटता जाता है।
गणितीय रूप से, चार्ल्स के नियम को इस प्रकार व्यक्त किया जा सकता है:
जहां V1 और T1 गैस की प्रारंभिक मात्रा और तापमान का प्रतिनिधित्व करते हैं, और V2 और T2 परिवर्तन के बाद गैस की अंतिम मात्रा और तापमान का प्रतिनिधित्व करते हैं।
