असली गैसें: आदर्श से विचलन

असली गैसें: आदर्श से विचलन
असली गैसें: आदर्श से विचलन
Anonim

रसायनज्ञों और भौतिकविदों के बीच "वास्तविक गैसों" शब्द का प्रयोग ऐसी गैसों को कॉल करने के लिए किया जाता है, जिनके गुण सबसे सीधे उनके अंतर-आणविक संपर्क पर निर्भर करते हैं। हालांकि किसी भी विशेष संदर्भ पुस्तक में कोई यह पढ़ सकता है कि इन पदार्थों में से एक मोल सामान्य परिस्थितियों और स्थिर अवस्था में लगभग 22.41108 लीटर की मात्रा में होता है। ऐसा कथन केवल तथाकथित "आदर्श" गैसों के लिए सही है, जिसके लिए क्लैपेरॉन समीकरण के अनुसार, पारस्परिक आकर्षण और अणुओं के प्रतिकर्षण की ताकतें कार्य नहीं करती हैं, और बाद वाले द्वारा कब्जा की गई मात्रा एक नगण्य मूल्य है.

वास्तविक गैसें
वास्तविक गैसें

बेशक, प्रकृति में ऐसे पदार्थ मौजूद नहीं हैं, इसलिए ये सभी तर्क और गणना विशुद्ध रूप से सैद्धांतिक हैं। लेकिन वास्तविक गैसें, जो आदर्शता के नियमों से किसी न किसी हद तक विचलित होती हैं, हर समय पाई जाती हैं। ऐसे पदार्थों के अणुओं के बीच हमेशा परस्पर आकर्षण बल होते हैं, जिसका अर्थ है कि उनका आयतन से कुछ भिन्न होता हैव्युत्पन्न आदर्श मॉडल। इसके अलावा, सभी वास्तविक गैसों में आदर्शता से विचलन की डिग्री भिन्न होती है।

लेकिन यहाँ एक बहुत स्पष्ट प्रवृत्ति है: किसी पदार्थ का क्वथनांक जितना अधिक शून्य डिग्री सेल्सियस के करीब होगा, उतना ही यह यौगिक आदर्श मॉडल से भिन्न होगा। डच भौतिक विज्ञानी जोहान्स डिडेरिक वैन डेर वाल्स के स्वामित्व वाली एक वास्तविक गैस के लिए राज्य का समीकरण, उनके द्वारा 1873 में प्राप्त किया गया था। यह सूत्र, जिसका रूप है (p + n2a/V2) (V - nb)=nRT, की तुलना निम्न से की गई है क्लैपेरॉन समीकरण (pV=nRT), प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित। इनमें से पहला आणविक संपर्क की ताकतों को ध्यान में रखता है, जो न केवल गैस के प्रकार से प्रभावित होते हैं, बल्कि इसकी मात्रा, घनत्व और दबाव से भी प्रभावित होते हैं। दूसरा संशोधन किसी पदार्थ के आणविक भार को निर्धारित करता है।

वास्तविक गैस की अवस्था का समीकरण
वास्तविक गैस की अवस्था का समीकरण

उच्च गैस दाब पर ये समायोजन सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन के लिए 80 एटीएम के संकेतक पर। गणना आदर्श से लगभग पांच प्रतिशत भिन्न होगी, और चार सौ वायुमंडल में दबाव में वृद्धि के साथ, अंतर पहले से ही एक सौ प्रतिशत तक पहुंच जाएगा। यह इस प्रकार है कि एक आदर्श गैस मॉडल के नियम बहुत अनुमानित हैं। उनसे विचलन मात्रात्मक और गुणात्मक दोनों है। पहला इस तथ्य में प्रकट होता है कि क्लैपेरॉन समीकरण लगभग सभी वास्तविक गैसीय पदार्थों के लिए मनाया जाता है। गुणात्मक विचलन बहुत गहरे हैं।

असली गैसों को अच्छी तरह से परिवर्तित किया जा सकता है औरएक तरल में, और एकत्रीकरण की एक ठोस अवस्था में, जो कि असंभव होगा यदि वे क्लैपेरॉन समीकरण का सख्ती से पालन करते हैं। ऐसे पदार्थों पर कार्य करने वाले अंतर-आणविक बल विभिन्न रासायनिक यौगिकों के निर्माण की ओर ले जाते हैं। फिर, सैद्धांतिक आदर्श गैस प्रणाली में यह संभव नहीं है। इस तरह से बनने वाले बंधों को रासायनिक या संयोजकता बंध कहते हैं। मामले में जब एक वास्तविक गैस आयनित होती है, तो इसमें कूलम्ब आकर्षण बल दिखाई देने लगते हैं, जो व्यवहार को निर्धारित करते हैं, उदाहरण के लिए, एक प्लाज्मा का, जो एक अर्ध-तटस्थ आयनित पदार्थ है। यह इस तथ्य के आलोक में विशेष रूप से प्रासंगिक है कि आज प्लाज्मा भौतिकी एक विशाल, तेजी से विकसित होने वाला वैज्ञानिक अनुशासन है, जिसका खगोल भौतिकी, रेडियो तरंग संकेत प्रसार के सिद्धांत और नियंत्रित परमाणु और थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रियाओं की समस्या में अत्यंत व्यापक अनुप्रयोग है।

वास्तविक गैस समताप
वास्तविक गैस समताप

वास्तविक गैसों में रासायनिक बंधन उनकी प्रकृति से व्यावहारिक रूप से आणविक बलों से भिन्न नहीं होते हैं। वे और अन्य दोनों, मोटे तौर पर, प्राथमिक आवेशों के बीच विद्युत संपर्क में कम हो जाते हैं, जिससे पदार्थ की संपूर्ण परमाणु और आणविक संरचना का निर्माण होता है। हालांकि, क्वांटम यांत्रिकी के आगमन के साथ ही आणविक और रासायनिक बलों की पूरी समझ संभव हो सकी।

यह पहचानने योग्य है कि डच भौतिक विज्ञानी के समीकरण के अनुकूल पदार्थ की प्रत्येक अवस्था को व्यवहार में लागू नहीं किया जा सकता है। इसके लिए उनके थर्मोडायनामिक स्थिरता के कारक की भी आवश्यकता होती है। किसी पदार्थ के ऐसे स्थायित्व के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त यह है किइज़ोटेर्मल दबाव समीकरण में, शरीर के कुल आयतन में कमी की प्रवृत्ति को सख्ती से देखा जाना चाहिए। दूसरे शब्दों में, जैसे-जैसे V का मान बढ़ता है, वास्तविक गैस के सभी समताप मंडलों में लगातार गिरावट आनी चाहिए। इस बीच, वैन डेर वाल्स इज़ोटेर्मल भूखंडों पर, बढ़ते वर्गों को महत्वपूर्ण तापमान चिह्न से नीचे देखा जाता है। ऐसे क्षेत्रों में स्थित बिंदु पदार्थ की अस्थिर अवस्था के अनुरूप होते हैं, जिसे व्यवहार में महसूस नहीं किया जा सकता है।

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