दाब, तापमान, आयतन और गैस के मोलों की संख्या (गैस का "द्रव्यमान") के बीच संबंध। यूनिवर्सल (दाढ़) गैस स्थिरांक R
दाब, तापमान, आयतन और गैस के मोलों की संख्या (गैस का "द्रव्यमान") के बीच संबंध। यूनिवर्सल (मोलर) गैस स्थिरांक आर। क्लेपेरॉन-मेंडेलीव समीकरण = राज्य का आदर्श गैस समीकरण।
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व्यावहारिक प्रयोज्यता की सीमाएं:
सीमा के भीतर, समीकरण की सटीकता पारंपरिक आधुनिक इंजीनियरिंग उपकरणों की तुलना में बेहतर है। इंजीनियर के लिए यह समझना महत्वपूर्ण है कि तापमान बढ़ने पर सभी गैसें महत्वपूर्ण पृथक्करण या अपघटन से गुजर सकती हैं। |
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आइए गैस की मात्रा और द्रव्यमान प्रवाह की समस्याओं को हल करें, यह मानते हुए कि गैस की संरचना नहीं बदलती है (गैस अलग नहीं होती है) - जो कि उपरोक्त अधिकांश गैसों के लिए सही है।
यह समस्या मुख्य रूप से प्रासंगिक है, लेकिन न केवल अनुप्रयोगों और उपकरणों के लिए जिसमें गैस की मात्रा को सीधे मापा जाता है।
वी 1और वी 2, तापमान पर, क्रमशः, टी1और T2जाने दो टी1< T2. तब हम जानते हैं कि:
सहज रूप में, वी 1< वी 2
- वॉल्यूमेट्रिक गैस मीटर के संकेतक अधिक "भारी" होते हैं, तापमान कम होता है
- "गर्म" गैस की लाभदायक आपूर्ति
- "ठंड" गैस खरीदने के लिए लाभदायक
इसका सामना कैसे करें? कम से कम एक साधारण तापमान मुआवजे की आवश्यकता होती है, यानी एक अतिरिक्त तापमान सेंसर से जानकारी को गिनती डिवाइस में फीड किया जाना चाहिए।
यह समस्या मुख्य रूप से प्रासंगिक है, लेकिन न केवल अनुप्रयोगों और उपकरणों के लिए जिसमें गैस वेग सीधे मापा जाता है।
बता दें कि डिलीवरी पॉइंट पर काउंटर () वॉल्यूम संचित लागत देता है वी 1और वी 2, दबाव में, क्रमशः, पी1और पी2जाने दो पी1< पी2. तब हम जानते हैं कि:
सहज रूप में, वी 1>वी 2दी गई शर्तों के तहत समान मात्रा में गैस के लिए। आइए इस मामले के लिए कुछ व्यावहारिक निष्कर्ष निकालने का प्रयास करें:
- वॉल्यूमेट्रिक गैस मीटर के संकेतक अधिक "भारी" होते हैं, दबाव जितना अधिक होता है
- कम दबाव वाली गैस की लाभदायक आपूर्ति
- उच्च दाब गैस खरीदना लाभदायक
इसका सामना कैसे करें? कम से कम एक साधारण दबाव मुआवजे की आवश्यकता होती है, यानी एक अतिरिक्त दबाव सेंसर से जानकारी गिनती डिवाइस को दी जानी चाहिए।
अंत में, मैं यह नोट करना चाहूंगा कि, सैद्धांतिक रूप से, प्रत्येक गैस मीटर में तापमान मुआवजा और दबाव मुआवजा दोनों होना चाहिए। व्यावहारिक रूप से ....
गैसों के भौतिक गुण और गैसीय अवस्था के नियम गैसों के आणविक-गतिज सिद्धांत पर आधारित होते हैं। गैस अवस्था के अधिकांश नियम एक आदर्श गैस के लिए व्युत्पन्न किए गए थे, जिनमें से आणविक बल शून्य के बराबर होते हैं, और अणुओं का आयतन स्वयं अंतर-आणविक स्थान के आयतन की तुलना में असीम होता है।
वास्तविक गैसों के अणुओं में रेक्टिलिनियर गति की ऊर्जा के अतिरिक्त घूर्णन और कंपन की ऊर्जा होती है। वे एक निश्चित आयतन पर कब्जा कर लेते हैं, अर्थात उनका एक परिमित आकार होता है। वास्तविक गैसों के नियम आदर्श गैसों के नियमों से कुछ भिन्न होते हैं। यह विचलन जितना अधिक होता है, गैसों का दबाव उतना ही अधिक होता है और उनका तापमान कम होता है, इसे संबंधित समीकरणों में एक संपीड़ितता सुधार कारक पेश करके ध्यान में रखा जाता है।
उच्च दबाव में पाइपलाइनों के माध्यम से गैसों का परिवहन करते समय, संपीड़ितता कारक का बहुत महत्व होता है।
1 एमपीए तक गैस नेटवर्क में गैस के दबाव में, एक आदर्श गैस के लिए गैस राज्य के नियम प्राकृतिक गैस के गुणों को काफी सटीक रूप से दर्शाते हैं। उच्च दबाव या कम तापमान पर, समीकरणों का उपयोग किया जाता है जो अणुओं द्वारा कब्जा की गई मात्रा और उनके बीच बातचीत की ताकतों को ध्यान में रखते हैं, या सुधार कारकों को एक आदर्श गैस - गैस संपीड़न कारकों के समीकरणों में पेश किया जाता है।
बॉयल का नियम - मैरियट।
कई प्रयोगों ने स्थापित किया है कि यदि आप एक निश्चित मात्रा में गैस लेते हैं और इसे विभिन्न दबावों के अधीन करते हैं, तो इस गैस का आयतन दबाव के साथ विपरीत रूप से बदल जाएगा। स्थिर तापमान पर गैस के दबाव और आयतन के बीच यह संबंध निम्न सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:
पी 1 / पी 2 \u003d वी 2 / वी 1, या वी 2 \u003d पी 1 वी 1 / पी 2,
कहाँ पे p1और वी 1- प्रारंभिक निरपेक्ष दबाव और गैस की मात्रा; p2और वी 2 - परिवर्तन के बाद गैस का दबाव और आयतन।
इस सूत्र से, आप निम्नलिखित गणितीय व्यंजक प्राप्त कर सकते हैं:
वी 2 पी 2 = वी 1 पी 1 = स्थिरांक।
अर्थात्, इस आयतन के संगत गैस दाब के मान द्वारा गैस के आयतन के मान का गुणनफल एक स्थिर तापमान पर एक स्थिर मान होगा। इस कानून का गैस उद्योग में व्यावहारिक अनुप्रयोग है। यह आपको गैस का आयतन निर्धारित करने की अनुमति देता है जब उसका दबाव बदलता है और गैस का दबाव जब उसकी मात्रा में परिवर्तन होता है, बशर्ते कि गैस का तापमान स्थिर रहे। एक स्थिर तापमान पर गैस का आयतन जितना अधिक होता है, उसका घनत्व उतना ही कम होता जाता है।
आयतन और घनत्व के बीच संबंध सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:
वी 1/वी 2 = ρ 2 /ρ 1 ,
कहाँ पे वी 1और वी 2- गैस द्वारा कब्जा की गई मात्रा; ρ 1 और ρ 2 इन आयतनों के अनुरूप गैस घनत्व हैं।
यदि गैस के आयतन के अनुपात को उनके घनत्व के अनुपात से बदल दिया जाए, तो हम प्राप्त कर सकते हैं:
2 /ρ 1 = पी 2 /पी 1 या 2 = पी 2 1 /पी 1।
यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि एक ही तापमान पर, गैसों का घनत्व सीधे उन दबावों के समानुपाती होता है जिनके तहत ये गैसें स्थित होती हैं, अर्थात गैस का घनत्व (स्थिर तापमान पर) जितना अधिक होगा, उसका दबाव उतना ही अधिक होगा .
उदाहरण। 760 मिमी एचजी के दबाव में गैस की मात्रा। कला। और 0 डिग्री सेल्सियस का तापमान 300 मीटर 3 है। 1520 mm Hg के दाब पर यह गैस कितने आयतन पर कब्जा करेगी। कला। और उसी तापमान पर?
760 मिमीएचजी कला। = 101329 पा = 101.3 केपीए;
1520 मिमीएचजी कला। = 202658 पा = 202.6 केपीए।
दिए गए मानों को प्रतिस्थापित करना वी, पी 1, पी 2सूत्र में, हम प्राप्त करते हैं, एम 3:
वी 2= 101, 3-300/202,6 = 150.
गे-लुसाक का नियम।
निरंतर दबाव में, बढ़ते तापमान के साथ, गैसों की मात्रा बढ़ जाती है, और तापमान घटने के साथ, यह घट जाती है, अर्थात निरंतर दबाव में, समान मात्रा में गैस का आयतन उनके पूर्ण तापमान के सीधे आनुपातिक होता है। गणितीय रूप से, स्थिर दबाव पर गैस के आयतन और तापमान के बीच का संबंध इस प्रकार लिखा जाता है:
वी 2 / वी 1 \u003d टी 2 / टी 1
जहाँ V गैस का आयतन है; टी परम तापमान है।
यह इस सूत्र से निकलता है कि यदि गैस के एक निश्चित आयतन को स्थिर दाब पर गर्म किया जाता है, तो यह उतनी ही बार बदलेगा, जितनी बार इसका निरपेक्ष तापमान बदलता है।
यह स्थापित किया गया है कि जब किसी गैस को स्थिर दाब पर 1°C तक गर्म किया जाता है, तो उसका आयतन प्रारंभिक आयतन के 1/273.2 के बराबर स्थिर मान से बढ़ जाता है। इस मान को तापीय प्रसार गुणांक कहा जाता है और इसे p से दर्शाया जाता है। इसे ध्यान में रखते हुए, गे-लुसाक कानून निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है: स्थिर दबाव पर गैस के दिए गए द्रव्यमान की मात्रा तापमान का एक रैखिक कार्य है:
वी टी = वी 0 (1 + βt या वी टी = वी 0 टी/273.
चार्ल्स का कानून।
स्थिर आयतन पर, गैस की स्थिर मात्रा का निरपेक्ष दबाव उसके निरपेक्ष तापमान के सीधे आनुपातिक होता है। चार्ल्स का नियम निम्नलिखित सूत्र द्वारा व्यक्त किया जाता है:
पी 2 / पी 1 \u003d टी 2 / टी 1 या पी 2 \u003d पी 1 टी 2 / टी 1
कहाँ पे पी 1और पी 2- पूर्ण दबाव; टी1और टी 2गैस का निरपेक्ष तापमान है।
सूत्र से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि एक स्थिर आयतन पर, ताप के दौरान गैस का दबाव उसके निरपेक्ष तापमान में कई गुना बढ़ जाता है।
आइए सुनिश्चित करें कि गैस के अणु वास्तव में एक दूसरे से काफी दूर स्थित हैं, और इसलिए गैसें अच्छी तरह से संपीड़ित हैं। आइए एक सिरिंज लें और इसके पिस्टन को लगभग सिलेंडर के बीच में रखें। हम सिरिंज के छेद को एक ट्यूब से जोड़ते हैं, जिसका दूसरा सिरा कसकर बंद होता है। इस प्रकार, कुछ हवा प्लंजर के नीचे सिरिंज बैरल में और ट्यूब में फंस जाएगी।कुछ हवा प्लंजर के नीचे बैरल में फंस जाएगी। अब सिरिंज के मूवेबल पिस्टन पर लोड डालते हैं। यह नोटिस करना आसान है कि पिस्टन थोड़ा गिर जाएगा। इसका मतलब है कि हवा का आयतन कम हो गया है। दूसरे शब्दों में, गैसें आसानी से संकुचित हो जाती हैं। इस प्रकार, गैस के अणुओं के बीच पर्याप्त रूप से बड़े अंतराल होते हैं। पिस्टन पर भार रखने से गैस का आयतन कम हो जाता है। दूसरी ओर, वजन निर्धारित होने के बाद, पिस्टन, थोड़ा कम होने पर, नई संतुलन स्थिति में रुक जाता है। इस का मतलब है कि पिस्टन पर वायुदाब का बलबढ़ता है और फिर से भार के साथ पिस्टन के बढ़े हुए भार को संतुलित करता है। और चूंकि पिस्टन का क्षेत्र अपरिवर्तित रहता है, हम एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष पर आते हैं।
जब किसी गैस का आयतन घटता है तो उसका दाब बढ़ जाता है।
आइए उसी समय याद रखें कि प्रयोग के दौरान गैस का द्रव्यमान और उसका तापमान अपरिवर्तित रहा. आयतन पर दबाव की निर्भरता को निम्नानुसार समझाया जा सकता है। जैसे-जैसे गैस का आयतन बढ़ता है, उसके अणुओं के बीच की दूरी बढ़ती जाती है। प्रत्येक अणु को अब एक प्रभाव से पोत की दीवार के साथ अगले तक अधिक दूरी तय करने की आवश्यकता होती है। अणुओं का औसत वेग अपरिवर्तित रहता है। नतीजतन, गैस के अणु बर्तन की दीवारों से कम बार टकराते हैं, और इससे गैस के दबाव में कमी आती है। इसके विपरीत, जब गैस की मात्रा कम हो जाती है, तो इसके अणु अधिक बार बर्तन की दीवारों से टकराते हैं, और गैस का दबाव बढ़ जाता है। जैसे-जैसे गैस का आयतन घटता है, उसके अणुओं के बीच की दूरी कम होती जाती है।
तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता
पिछले प्रयोगों में, गैस का तापमान अपरिवर्तित रहा, और हमने गैस के आयतन में परिवर्तन के कारण दबाव में परिवर्तन का अध्ययन किया। अब उस मामले पर विचार करें जब गैस का आयतन स्थिर रहता है और गैस का तापमान बदल जाता है। द्रव्यमान भी अपरिवर्तित रहता है। आप एक पिस्टन के साथ एक सिलेंडर में एक निश्चित मात्रा में गैस रखकर और पिस्टन को ठीक करके ऐसी स्थितियां बना सकते हैं
स्थिर आयतन पर गैस के दिए गए द्रव्यमान के तापमान में परिवर्तन
तापमान जितना अधिक होगा, गैस के अणु जितनी तेजी से चलते हैं.
इसलिए,
सबसे पहले, पोत की दीवारों पर अणुओं का प्रभाव अधिक बार होता है;
दूसरे, दीवार पर प्रत्येक अणु का औसत प्रभाव बल बड़ा हो जाता है। यह हमें एक और महत्वपूर्ण निष्कर्ष पर लाता है। जैसे-जैसे गैस का तापमान बढ़ता है, उसका दबाव बढ़ता जाता है। आइए याद रखें कि यह कथन सत्य है यदि गैस का द्रव्यमान और आयतन उसके तापमान में परिवर्तन के दौरान अपरिवर्तित रहता है।
गैसों का भंडारण और परिवहन।
मात्रा और तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता का उपयोग अक्सर इंजीनियरिंग और रोजमर्रा की जिंदगी में किया जाता है। यदि गैस की एक महत्वपूर्ण मात्रा को एक स्थान से दूसरे स्थान तक ले जाना आवश्यक है, या जब गैसों को लंबे समय तक संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है, तो उन्हें विशेष मजबूत धातु के जहाजों में रखा जाता है। ये बर्तन उच्च दबाव का सामना करते हैं, इसलिए, विशेष पंपों की मदद से, गैस के महत्वपूर्ण द्रव्यमान को उनमें पंप किया जा सकता है, जो सामान्य परिस्थितियों में सैकड़ों गुना अधिक मात्रा में होता है। चूंकि सिलिंडरों में गैसों का दबाव कमरे के तापमान पर भी बहुत अधिक होता है, इसलिए उन्हें कभी भी गर्म नहीं करना चाहिए या उनमें किसी भी तरह से छेद करने का प्रयास नहीं करना चाहिए, यहां तक कि उपयोग के बाद भी।
भौतिकी के गैस नियम।
गणना में वास्तविक दुनिया की भौतिकी अक्सर कुछ हद तक सरलीकृत मॉडल तक कम हो जाती है। गैसों के व्यवहार का वर्णन करने के लिए यह दृष्टिकोण सबसे अधिक लागू होता है। प्रयोगात्मक रूप से स्थापित नियमों को विभिन्न शोधकर्ताओं ने भौतिकी के गैस कानूनों में कम कर दिया और "आइसोप्रोसेस" की अवधारणा के उद्भव के रूप में कार्य किया। यह प्रयोग का एक ऐसा मार्ग है, जिसमें एक पैरामीटर एक स्थिर मान रखता है। भौतिकी के गैस नियम गैस के मुख्य मापदंडों के साथ काम करते हैं, अधिक सटीक रूप से, इसकी भौतिक अवस्था। तापमान, आयतन और दबाव। एक या एक से अधिक मापदंडों में परिवर्तन से संबंधित सभी प्रक्रियाओं को थर्मोडायनामिक कहा जाता है। एक समस्थानिक प्रक्रिया की अवधारणा को इस कथन में घटाया जाता है कि राज्य में किसी भी परिवर्तन के दौरान, एक पैरामीटर अपरिवर्तित रहता है। यह तथाकथित "आदर्श गैस" का व्यवहार है, जिसे कुछ आरक्षणों के साथ वास्तविक पदार्थ पर लागू किया जा सकता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, वास्तविकता कुछ अधिक जटिल है। हालांकि, उच्च निश्चितता के साथ, एक स्थिर तापमान पर गैस के व्यवहार को बॉयल-मैरियोट कानून का उपयोग करने की विशेषता है, जिसमें कहा गया है:
आयतन और गैस के दबाव का गुणनफल एक स्थिर मान है। यदि तापमान में परिवर्तन नहीं होता है तो यह कथन सत्य माना जाता है।
इस प्रक्रिया को इज़ोटेर्मल कहा जाता है। इस मामले में, तीन अध्ययन किए गए मापदंडों में से दो बदल जाते हैं। शारीरिक रूप से, सब कुछ सरल दिखता है। फुलाए हुए गुब्बारे को निचोड़ें। तापमान अपरिवर्तित माना जा सकता है। और परिणामस्वरूप, आयतन में कमी के साथ गेंद के अंदर का दबाव बढ़ेगा। दो मापदंडों के उत्पाद का मूल्य अपरिवर्तित रहेगा। उनमें से कम से कम एक का प्रारंभिक मूल्य जानकर आप आसानी से दूसरे के संकेतकों का पता लगा सकते हैं। "भौतिकी के गैस नियमों" की सूची में एक और नियम एक ही दबाव में गैस के आयतन और उसके तापमान में परिवर्तन है। इसे "आइसोबैरिक प्रक्रिया" कहा जाता है और इसे गे-लुसाक के नियम का उपयोग करके वर्णित किया गया है। गैस के आयतन और तापमान का अनुपात अपरिवर्तित रहता है। यह किसी दिए गए द्रव्यमान में दबाव के निरंतर मूल्य की स्थिति के तहत सच है। शारीरिक रूप से भी, सब कुछ सरल है। यदि आपने कभी गैस लाइटर चार्ज किया है या कार्बन डाइऑक्साइड अग्निशामक यंत्र का उपयोग किया है, तो आपने इस कानून का प्रभाव "लाइव" देखा है। आग बुझाने वाले कनस्तर या घंटी से निकलने वाली गैस तेजी से फैलती है। उसका तापमान गिर जाता है। आप अपनी त्वचा को फ्रीज कर सकते हैं। अग्निशामक के मामले में, कार्बन डाइऑक्साइड बर्फ के पूरे गुच्छे बनते हैं, जब गैस, कम तापमान के प्रभाव में, जल्दी से गैसीय से ठोस अवस्था में बदल जाती है। गे-लुसाक कानून के लिए धन्यवाद, किसी भी समय किसी भी गैस की मात्रा को जानकर, गैस का तापमान आसानी से पता लगाया जा सकता है। भौतिकी के गैस नियम भी निरंतर कब्जे वाले आयतन की स्थिति के तहत व्यवहार का वर्णन करते हैं। इस तरह की प्रक्रिया को आइसोकोरिक कहा जाता है और चार्ल्स के कानून द्वारा वर्णित किया गया है, जिसमें कहा गया है: निरंतर आयतन के साथ, गैस के तापमान के दबाव का अनुपात किसी भी समय अपरिवर्तित रहता है।वास्तव में, हर कोई नियम जानता है: आप एयर फ्रेशनर और गैस वाले अन्य जहाजों को दबाव में गर्म नहीं कर सकते। मामला एक विस्फोट के साथ समाप्त होता है। जो होता है ठीक वैसा ही चार्ल्स का नियम वर्णन करता है। तापमान बढ़ रहा है। उसी समय, दबाव बढ़ता है क्योंकि मात्रा नहीं बदलती है। उस समय सिलेंडर का विनाश होता है जब संकेतक स्वीकार्य से अधिक हो जाते हैं। तो, कब्जा की गई मात्रा और मापदंडों में से एक को जानकर, आप आसानी से दूसरे का मूल्य निर्धारित कर सकते हैं। यद्यपि भौतिकी के गैस नियम कुछ आदर्श मॉडल के व्यवहार का वर्णन करते हैं, वास्तविक प्रणालियों में गैस के व्यवहार की भविष्यवाणी करने के लिए उन्हें आसानी से लागू किया जा सकता है। विशेष रूप से रोजमर्रा की जिंदगी में, आइसोप्रोसेस आसानी से समझा सकते हैं कि एक रेफ्रिजरेटर कैसे काम करता है, हवा की एक ठंडी धारा एयर फ्रेशनर की कैन से क्यों उड़ती है, जिससे एक कक्ष या गेंद फट जाती है, एक स्प्रिंकलर कैसे काम करता है, और इसी तरह।
एमकेटी की मूल बातें।
पदार्थ का आणविक-गतिज सिद्धांत- समझाने का तरीका थर्मल घटना, जो थर्मल घटना और प्रक्रियाओं को पदार्थ की आंतरिक संरचना की विशेषताओं से जोड़ता है और थर्मल गति को निर्धारित करने वाले कारणों का अध्ययन करता है। इस सिद्धांत को केवल 20वीं शताब्दी में मान्यता दी गई थी, हालांकि यह पदार्थ की संरचना के प्राचीन यूनानी परमाणु सिद्धांत से आता है।
गति की विशिष्टताओं और पदार्थ के सूक्ष्म कणों की परस्पर क्रिया द्वारा तापीय परिघटना की व्याख्या करता है
यह I. न्यूटन के शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों पर आधारित है, जो सूक्ष्म कणों की गति के समीकरण को प्राप्त करने की अनुमति देता है। फिर भी, उनकी विशाल संख्या (किसी पदार्थ के 1 सेमी 3 में लगभग 10 23 अणु होते हैं) के कारण, शास्त्रीय यांत्रिकी के नियमों का उपयोग करके प्रत्येक अणु या परमाणु की गति का विशिष्ट रूप से वर्णन करना असंभव है। इसलिए, गर्मी के एक आधुनिक सिद्धांत के निर्माण के लिए, गणितीय आँकड़ों के तरीकों का उपयोग किया जाता है, जो महत्वपूर्ण संख्या में माइक्रोपार्टिकल्स के व्यवहार के नियमों के आधार पर थर्मल घटना के पाठ्यक्रम की व्याख्या करते हैं।
आणविक गतिज सिद्धांत बड़ी संख्या में अणुओं की गति के सामान्यीकृत समीकरणों के आधार पर निर्मित।
आणविक गतिज सिद्धांतपदार्थ की आंतरिक संरचना के बारे में विचारों के दृष्टिकोण से ऊष्मीय घटनाओं की व्याख्या करता है, अर्थात उनकी प्रकृति को स्पष्ट करता है। यह एक गहरा, हालांकि अधिक जटिल सिद्धांत है, जो थर्मल घटना के सार की व्याख्या करता है और ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों को निर्धारित करता है।
दोनों मौजूदा दृष्टिकोण हैं थर्मोडायनामिक दृष्टिकोणऔर आणविक गतिज सिद्धांत- वैज्ञानिक रूप से सिद्ध और परस्पर एक दूसरे के पूरक हैं, और एक दूसरे का खंडन नहीं करते हैं। इस संबंध में, थर्मल घटना और प्रक्रियाओं का अध्ययन आमतौर पर आणविक भौतिकी या थर्मोडायनामिक्स की स्थिति से माना जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि सामग्री को सरल तरीके से कैसे प्रस्तुत किया जाता है।
थर्मोडायनामिक और आणविक-गतिज दृष्टिकोण व्याख्या करने में एक दूसरे के पूरक हैं थर्मल घटनाएं और प्रक्रियाएं।
राज्य का आदर्श गैस समीकरण तापमान, आयतन और निकायों के दबाव के बीच संबंध को निर्धारित करता है।
- आपको अन्य दो (थर्मामीटर में प्रयुक्त) के अनुसार, गैस की स्थिति को दर्शाने वाली मात्राओं में से एक को निर्धारित करने की अनुमति देता है;
- निर्धारित करें कि कुछ बाहरी परिस्थितियों में प्रक्रियाएं कैसे आगे बढ़ती हैं;
- निर्धारित करें कि सिस्टम की स्थिति कैसे बदलती है यदि यह काम करता है या बाहरी निकायों से गर्मी प्राप्त करता है।
मेंडलीफ-क्लैपेरॉन समीकरण (राज्य का आदर्श गैस समीकरण)
- यूनिवर्सल गैस स्थिरांक, आर = केएन ए
क्लैपेरॉन का समीकरण (संयुक्त गैस कानून)
समीकरण के विशेष मामले गैस कानून हैं जो आदर्श गैसों में आइसोप्रोसेसेस का वर्णन करते हैं, अर्थात। ऐसी प्रक्रियाएं जिनमें एक बंद पृथक प्रणाली में मैक्रो पैरामीटर (टी, पी, वी) में से एक स्थिर है।
तीसरे पैरामीटर के एक स्थिर मूल्य के साथ एक ही द्रव्यमान की गैस के दो मापदंडों के बीच मात्रात्मक निर्भरता को गैस कानून कहा जाता है।
गैस कानून
बॉयल का नियम - मैरियट
पहला गैस नियम अंग्रेजी वैज्ञानिक आर. बॉयल (1627-1691) ने 1660 में खोजा था। बॉयल के काम को "एयर स्प्रिंग के संबंध में नए प्रयोग" कहा जाता था। दरअसल, गैस एक संपीड़ित वसंत की तरह व्यवहार करती है, जैसा कि आप एक पारंपरिक साइकिल पंप में हवा को संपीड़ित करके देख सकते हैं।
बॉयल ने स्थिर तापमान पर आयतन के फलन के रूप में गैस के दबाव में परिवर्तन का अध्ययन किया। एक स्थिर तापमान पर एक थर्मोडायनामिक प्रणाली की स्थिति को बदलने की प्रक्रिया को इज़ोटेर्मल कहा जाता है (यूनानी शब्दों से - आइसो - बराबर, थर्म - गर्मी)।
बॉयल की परवाह किए बिना, थोड़ी देर बाद, फ्रांसीसी वैज्ञानिक ई। मैरियट (1620-1684) उसी निष्कर्ष पर पहुंचे। इसलिए, पाया गया कानून बॉयल-मैरियोट कानून कहलाता था।
किसी दिए गए द्रव्यमान की गैस के दबाव का गुणनफल और उसका आयतन स्थिर होता है यदि तापमान नहीं बदलता है
पीवी = कॉन्स्ट
गे-लुसाक का नियम
एक और गैस कानून की खोज की घोषणा बॉयल-मैरियोट कानून की खोज के लगभग 150 साल बाद 1802 में ही प्रकाशित हुई थी। स्थिर दबाव (और स्थिर द्रव्यमान) पर तापमान पर गैस की मात्रा की निर्भरता को निर्धारित करने वाला कानून फ्रांसीसी वैज्ञानिक गे-लुसाक (1778-1850) द्वारा स्थापित किया गया था।
स्थिर दाब पर किसी दिए गए द्रव्यमान की गैस के आयतन में आपेक्षिक परिवर्तन तापमान में परिवर्तन के समानुपाती होता है
वी = वी 0 αT
चार्ल्स का नियम
स्थिर आयतन पर तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता प्रयोगात्मक रूप से फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जे। चार्ल्स (1746-1823) द्वारा 1787 में स्थापित की गई थी।
जे. चार्ल्स ने 1787 में, यानी गे-लुसाक से पहले, लगातार दबाव में तापमान पर मात्रा की निर्भरता को भी स्थापित किया, लेकिन उन्होंने अपने काम को समय पर प्रकाशित नहीं किया।
स्थिर आयतन पर गैस के दिए गए द्रव्यमान का दबाव निरपेक्ष तापमान के सीधे आनुपातिक होता है।
पी = पी 0 T
| नाम | शब्दों | रेखांकन |
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बॉयल-मैरियट कानून - इज़ोटेर्मल प्रक्रिया |
गैस के दिए गए द्रव्यमान के लिए, तापमान में परिवर्तन नहीं होने पर दबाव और आयतन का गुणनफल स्थिर रहता है
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गे-लुसाक का नियम - समदाब रेखीय प्रक्रिया |
2. आइसोकोरिक प्रक्रिया. वी स्थिर है। पी और टी बदलते हैं। गैस चार्ल्स के नियम का पालन करती है . स्थिर आयतन पर दाब, निरपेक्ष तापमान के समानुपाती होता है
3. इज़ोटेर्मल प्रक्रिया. टी स्थिर है। पी और वी बदलते हैं। इस मामले में, गैस बॉयल-मैरियोट कानून का पालन करती है . स्थिर तापमान पर गैस के दिए गए द्रव्यमान का दबाव गैस के आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है.
4. गैस में बड़ी संख्या में प्रक्रियाओं से, जब सभी पैरामीटर बदलते हैं, तो हम एक ऐसी प्रक्रिया को अलग करते हैं जो एकीकृत गैस कानून का पालन करती है। गैस के किसी दिए गए द्रव्यमान के लिए, निरपेक्ष तापमान से विभाजित दबाव के आयतन का गुणनफल एक स्थिर होता है।
यह नियम गैस में बड़ी संख्या में प्रक्रियाओं पर लागू होता है, जब गैस के पैरामीटर बहुत जल्दी नहीं बदलते हैं।
वास्तविक गैसों के लिए सूचीबद्ध सभी कानून अनुमानित हैं। गैस के बढ़ते दबाव और घनत्व के साथ त्रुटियां बढ़ जाती हैं।
कार्य आदेश:
1. काम का हिस्सा.
1. हम कमरे के तापमान पर पानी के साथ कांच की गेंद की नली को एक बर्तन में कम करते हैं (चित्र 1) परिशिष्ट में)। फिर हम गेंद को गर्म करते हैं (हाथों, गर्म पानी से) गैस के दबाव को स्थिर मानते हुए, लिखिए कि गैस का आयतन तापमान पर कैसे निर्भर करता है
निष्कर्ष:………………..
2. एक बेलनाकार बर्तन को मिलिमैनोमीटर के साथ एक नली से जोड़ दें (चित्र 2)। आइए एक धातु के बर्तन और उसमें हवा को लाइटर से गर्म करें। गैस का आयतन स्थिर मानकर लिखिए कि गैस का दाब किस प्रकार तापमान पर निर्भर करता है।
निष्कर्ष:………………..
3. हम मिलीमीटर से जुड़े बेलनाकार बर्तन को अपने हाथों से निचोड़ते हैं, जिससे इसका आयतन कम हो जाता है (चित्र 3)। गैस का तापमान स्थिर मानकर लिखिए कि गैस का दाब किस प्रकार आयतन पर निर्भर करता है।
निष्कर्ष:………………।
4. गेंद से पंप को चैम्बर से कनेक्ट करें और हवा के कई हिस्सों में पंप करें (चित्र 4)। चैम्बर में पंप की गई हवा का दबाव, आयतन और तापमान कैसे बदल गया?
निष्कर्ष:………………..
5. बोतल में लगभग 2 सेमी 3 अल्कोहल डालें, कॉर्क को इंजेक्शन पंप से जुड़ी एक नली (चित्र 5) से बंद करें। आइए कुछ स्ट्रोक करें जब तक कि कॉर्क बोतल से बाहर न निकल जाए। कॉर्क के उड़ने के बाद वायु (और अल्कोहल वाष्प) का दबाव, आयतन और तापमान कैसे बदलता है?
निष्कर्ष:………………..
काम का हिस्सा।
गे-लुसाक के नियम का सत्यापन।
1. हम गर्म पानी से कांच की गर्म नली निकालते हैं और खुले सिरे को पानी के साथ एक छोटे बर्तन में डालते हैं।
2. ट्यूब को लंबवत पकड़ें।
3. जैसे ही ट्यूब में हवा ठंडी होती है, बर्तन से पानी ट्यूब में प्रवेश करता है (चित्र 6)।
4. खोजें और
ट्यूब और वायु स्तंभ की लंबाई (प्रयोग की शुरुआत में)
ट्यूब में गर्म हवा की मात्रा
ट्यूब का क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र।
ट्यूब में हवा के ठंडा होने पर ट्यूब में प्रवेश करने वाले पानी के स्तंभ की ऊंचाई।
नली में ठंडी हवा के स्तंभ की लंबाई
ट्यूब में ठंडी हवा की मात्रा।
गे-लुसाक कानून के आधार पर हमारे पास हवा के दो राज्यों के लिए है
या (2) (3)
बाल्टी में गर्म पानी का तापमान
कमरे का तापमान
हमें समीकरण (3) और इसलिए गे-लुसाक कानून की जांच करने की आवश्यकता है।
5. गणना करें
6. Dl = 0.5 cm लेते हुए, हम लंबाई को मापते समय सापेक्ष माप त्रुटि पाते हैं।
7. अनुपात की पूर्ण त्रुटि का पता लगाएं
=……………………..
8. पढ़ने का परिणाम लिखिए
………..…..
9. हम सापेक्ष माप त्रुटि T को लेते हुए पाते हैं
10. पूर्ण गणना त्रुटि का पता लगाएं
11. गणना का परिणाम लिखें
12. यदि तापमान अनुपात (कम से कम आंशिक रूप से) निर्धारित करने के लिए अंतराल ट्यूब में वायु स्तंभों की लंबाई के अनुपात को निर्धारित करने के लिए अंतराल के साथ मेल खाता है, तो समीकरण (2) मान्य है और ट्यूब में हवा समलैंगिक का पालन करती है -लुसाक कानून.
निष्कर्ष:……………………………………………………………………………………………………
रिपोर्ट की आवश्यकता:
1. कार्य का शीर्षक और उद्देश्य।
2. उपकरणों की सूची।
3. आवेदन से चित्र बनाएं और प्रयोगों 1, 2, 3, 4 के लिए निष्कर्ष निकालें।
4. प्रयोगशाला कार्य के दूसरे भाग की सामग्री, उद्देश्य, गणना लिखिए।
5. प्रयोगशाला कार्य के दूसरे भाग पर निष्कर्ष लिखिए।
6. कुल्हाड़ियों में आइसोप्रोसेसेस (प्रयोगों 1,2,3 के लिए) के प्लॉट ग्राफ: ; ; .
7. समस्याओं का समाधान करें:
1. ऑक्सीजन का घनत्व ज्ञात कीजिए यदि उसका दाब 152 kPa है और उसके अणुओं का माध्य वर्ग वेग -545 m/s है।
2. 126 kPa के दबाव और 295 K के तापमान पर गैस का एक निश्चित द्रव्यमान 500 लीटर की मात्रा में होता है। सामान्य परिस्थितियों में गैस का आयतन ज्ञात कीजिए।
3. 288 K के तापमान और 5.07 MPa के दबाव पर 40 लीटर की क्षमता वाले सिलेंडर में कार्बन डाइऑक्साइड का द्रव्यमान ज्ञात कीजिए।
अनुबंध
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