स्थिर तापमान पर गैस का दबाव। आयतन पर गैस के दबाव की निर्भरता। व्यावहारिक प्रयोज्यता की सीमाएं

दबाव, तापमान, आयतन और गैस के मोल (गैस के "द्रव्यमान") की संख्या के बीच संबंध। यूनिवर्सल (मोलर) गैस स्थिरांक आर। क्लिपरॉन-मेंडेलीव समीकरण = राज्य का आदर्श गैस समीकरण।

व्यावहारिक प्रयोज्यता की सीमाएं: -100 डिग्री सेल्सियस से नीचे और हदबंदी/अपघटन तापमान से ऊपर 90 बार . से ऊपर 99% से गहरा 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 गैसों में महत्वपूर्ण पृथक्करण या अपघटन की संभावना होती है।

एसआई . में आर = 8.3144 जे / (मोल * के)- यह रूसी संघ और अधिकांश यूरोपीय देशों में मुख्य (लेकिन एकमात्र नहीं) इंजीनियरिंग माप प्रणाली है एसजीएस में आर = 8.3144 * 10 7 एर्ग / (मोल * के) - यह दुनिया में मुख्य (लेकिन एकमात्र नहीं) वैज्ञानिक माप प्रणाली है एम- गैस द्रव्यमान (किलो) में एम- गैस का दाढ़ द्रव्यमान किग्रा / मोल (इस प्रकार (एम / एम) गैस के मोल की संख्या है) पी- (पीए) में गैस का दबाव टी- (° K) में गैस का तापमान वी- एम 3 . में गैस की मात्रा

आइए गैस की मात्रा और द्रव्यमान प्रवाह दरों के बारे में कुछ समस्याओं को इस धारणा के तहत हल करें कि गैस संरचना नहीं बदलती है (गैस अलग नहीं होती है) - जो उपरोक्त अधिकांश गैसों के लिए सच है।

यह कार्य मुख्य रूप से प्रासंगिक है, लेकिन न केवल अनुप्रयोगों और उपकरणों के लिए जिसमें गैस की मात्रा को सीधे मापा जाता है।

वी 1तथा वी 2, तापमान पर, क्रमशः, टी 1तथा टी 2जाने दो टी 1< टी 2... 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 आपूर्ति करना लाभदायक है
• "ठंड" गैस खरीदना लाभदायक है

इससे कैसे निपटें? कम से कम एक साधारण तापमान मुआवजे की आवश्यकता होती है, यानी एक अतिरिक्त तापमान सेंसर से जानकारी रीडिंग डिवाइस को फीड की जानी चाहिए।

यह कार्य मुख्य रूप से प्रासंगिक है, लेकिन न केवल अनुप्रयोगों और उपकरणों के लिए जिसमें गैस वेग सीधे मापा जाता है।

डिलीवरी पॉइंट पर काउंटर () को वॉल्यूमेट्रिक संचित लागत दें वी 1तथा वी 2, दबाव में, क्रमशः, पी 1तथा पी 2जाने दो पी 1< पी 2... तब हम जानते हैं कि:

सहज रूप में, वी 1>वी 2दी गई शर्तों के तहत समान मात्रा में गैस के लिए। आइए कई निष्कर्ष तैयार करने का प्रयास करें जो इस मामले के लिए व्यवहार में महत्वपूर्ण हैं:

• वॉल्यूमेट्रिक गैस मीटर के संकेतक अधिक "भारी" होते हैं, उच्च दबाव
• कम दबाव वाली गैस की आपूर्ति के लिए लाभदायक
• उच्च दाब गैस खरीदना लाभदायक है

इससे कैसे निपटें? कम से कम एक साधारण दबाव मुआवजे की आवश्यकता होती है, यानी एक अतिरिक्त दबाव सेंसर से जानकारी रीडिंग डिवाइस को दी जानी चाहिए।

अंत में, मैं यह नोट करना चाहूंगा कि, सिद्धांत रूप में, प्रत्येक गैस मीटर में तापमान मुआवजा और दबाव मुआवजा दोनों होना चाहिए। व्यावहारिक रूप से वही......

परिचय

एक आदर्श गैस की स्थिति को पूरी तरह से मापने योग्य मात्राओं द्वारा वर्णित किया जाता है: दबाव, तापमान, आयतन। इन तीन मात्राओं के बीच संबंध मूल गैस कानून द्वारा निर्धारित किया जाता है:

उद्देश्य

बॉयल-मैरियट का नियम परीक्षण।

हल किए जाने वाले कार्य

मात्रा में परिवर्तन के साथ एक सिरिंज में वायु दाब का मापन, यह ध्यान में रखते हुए कि गैस का तापमान स्थिर है।

प्रयोगात्मक स्थापना

उपकरण और सहायक उपकरण

निपीडमान

मैनुअल वैक्यूम पंप

इस प्रयोग में, चित्र 1 में दिखाए गए सेटअप का उपयोग करके बॉयल-मैरियोट कानून की पुष्टि की गई है। सिरिंज में हवा की मात्रा निम्नानुसार निर्धारित की जाती है:

जहां p 0 वायुमंडलीय दबाव है, और p दबाव है जिसे मैनोमीटर से मापा जाता है।

कार्य आदेश

सिरिंज सवार को 50 मिलीलीटर के निशान पर सेट करें।

सिरिंज आउटलेट पर नली को जोड़ने वाले हैंड वैक्यूम पंप के मुक्त सिरे को कसकर दबाएं।

पिस्टन का विस्तार करते समय, 5 मिलीलीटर की वृद्धि में मात्रा बढ़ाएं, काले पैमाने पर मैनोमीटर की रीडिंग रिकॉर्ड करें।

पिस्टन के नीचे के दबाव को निर्धारित करने के लिए, वायुमंडलीय दबाव से, पास्कल में व्यक्त किए गए मोनोमीटर के रीडिंग को घटाना आवश्यक है। वायुमंडलीय दबाव लगभग 1 bar है, जो 100,000 Pa के अनुरूप है।

माप परिणामों का मूल्यांकन करते समय कनेक्टिंग नली में हवा की उपस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए। ऐसा करने के लिए, एक टेप माप के साथ नली की लंबाई और एक वर्नियर कैलिपर के साथ नली के व्यास को मापकर कनेक्टिंग नली की मात्रा को मापें और गणना करें, यह ध्यान में रखते हुए कि दीवार की मोटाई 1.5 मिमी है।

मापा हवा की मात्रा बनाम दबाव प्लॉट करें।

बॉयल-मैरियोट नियम के अनुसार स्थिर तापमान पर दबाव पर आयतन की निर्भरता की गणना करें और एक ग्राफ बनाएं।

सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक संबंधों की तुलना करें।

2133. स्थिर आयतन पर तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता (चार्ल्स का नियम)

परिचय

आइए हम तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता पर विचार करें, बशर्ते कि गैस के एक निश्चित द्रव्यमान का आयतन अपरिवर्तित रहे। ये अध्ययन पहली बार 1787 में जैक्स-अलेक्जेंडर सीजर चार्ल्स (1746-1823) द्वारा किए गए थे। एक संकीर्ण घुमावदार ट्यूब के रूप में पारा मैनोमीटर से जुड़े एक बड़े फ्लास्क में गैस को गर्म किया गया था। गर्म करने पर फ्लास्क के आयतन में नगण्य वृद्धि और पारे के नैरो गेज ट्यूब में चलने पर आयतन में मामूली परिवर्तन को नज़रअंदाज करना। इस प्रकार, गैस की मात्रा को अपरिवर्तित माना जा सकता है। फ्लास्क के आसपास के बर्तन में पानी गर्म करने पर गैस का तापमान थर्मामीटर से मापा जाता है टी, और संबंधित दबाव आर- मैनोमीटर के अनुसार। पिघलने वाली बर्फ से बर्तन भरने के बाद, दबाव निर्धारित किया गया था आर हे, और इसी तापमान टी हे... यह पाया गया कि यदि 0 दाब . पर आर हे , तब जब 1 C से गर्म किया जाता है, तो दबाव में वृद्धि होगी  आर हे... सभी गैसों के लिए मात्रा का मान समान (अधिक सटीक, लगभग समान) है, अर्थात् 1/273 C -1। मात्रा को दबाव का तापमान गुणांक कहा जाता है।

चार्ल्स का नियम किसी भी तापमान पर गैस के दबाव की गणना करना संभव बनाता है यदि उसका दबाव 0 C के तापमान पर जाना जाता है। मान लीजिए कि गैस के दिए गए द्रव्यमान का दबाव 0 C पर दिए गए आयतन में है पी हे, और तापमान पर उसी गैस का दबाव टीपी... तापमान में परिवर्तन होता है टी, और दबाव बदल जाता है  आर हे टीफिर दबाव आरबराबर:

बहुत कम तापमान पर, जब गैस द्रवीकरण की स्थिति में पहुँचती है, साथ ही अत्यधिक संपीड़ित गैसों के मामले में, चार्ल्स का नियम लागू नहीं होता है। गुणांकों का संयोग और चार्ल्स के नियम और गे-लुसाक के नियम में शामिल होना आकस्मिक नहीं है। चूँकि गैसें स्थिर तापमान पर बॉयल-मैरियोट के नियम का पालन करती हैं, तो एक दूसरे के बराबर होनी चाहिए।

दबाव के तापमान पर निर्भरता के लिए सूत्र में दबाव के तापमान गुणांक के मूल्य को प्रतिस्थापित करें:

मात्रा ( 273+ टी) को एक नए तापमान पैमाने पर मापा गया तापमान मान के रूप में माना जा सकता है, जिसकी इकाई सेल्सियस पैमाने के समान है, और बिंदु से 273 नीचे स्थित एक बिंदु को सेल्सियस पैमाने के शून्य के रूप में लिया जाता है, अर्थात, बिंदु बर्फ के पिघलने को शून्य मान लिया जाता है... इस नए पैमाने के शून्य को निरपेक्ष शून्य कहा जाता है। इस नए पैमाने को थर्मोडायनामिक तापमान पैमाना कहा जाता है, जहां टी टी+273  .

फिर, एक स्थिर आयतन के साथ, चार्ल्स का नियम मान्य है:

उद्देश्य

चार्ल्स के नियम की जाँच

हल किए जाने वाले कार्य

स्थिर आयतन पर तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता का निर्धारण

कम तापमान की ओर एक्सट्रपलेशन द्वारा निरपेक्ष तापमान पैमाने का निर्धारण

सुरक्षा इंजीनियरिंग

ध्यान दें: कांच का उपयोग कार्य में किया जाता है।

गैस थर्मामीटर के साथ काम करते समय बेहद सावधान रहें; कांच का बर्तन और मापने वाला बीकर।

गर्म पानी के साथ काम करते समय बेहद सावधान रहें।

प्रयोगात्मक स्थापना

उपकरण और सहायक उपकरण

गैस थर्मामीटर

मोबाइल कैसी लैब

थर्मोकपल

इलेक्ट्रिक हीटिंग प्लेट

कांच का जार

कांच का बर्तन

मैनुअल वैक्यूम पंप

हैंडपंप का उपयोग करके कमरे के तापमान पर हवा को पंप करते समय, वायु स्तंभ p0 + p पर दबाव बनाया जाता है, जहां आर 0 - बाहरी दबाव। पारा की एक बूंद भी वायु स्तंभ पर दबाव डालती है:

इस प्रयोग में गैस थर्मामीटर का उपयोग करके इस नियम की पुष्टि की जाती है। थर्मामीटर को लगभग 90 डिग्री सेल्सियस के तापमान वाले पानी में रखा जाता है और यह सिस्टम धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है। एक हाथ से पकड़े हुए वैक्यूम पंप का उपयोग करके गैस थर्मामीटर से हवा निकालने से, शीतलन के दौरान एक स्थिर वायु मात्रा बनाए रखी जाती है।

कार्य आदेश

गैस थर्मामीटर का प्लग खोलें, हैंड वैक्यूम पंप को थर्मामीटर से कनेक्ट करें।

थर्मामीटर को सावधानी से घुमाएं जैसा कि अंजीर में बाईं ओर दिखाया गया है। 2 और एक पंप का उपयोग करके उसमें से हवा निकालें ताकि पारा की एक बूंद बिंदु a पर हो) (चित्र 2 देखें)।

पारा की एक बूंद बिंदु ए पर एकत्र होने के बाद), थर्मामीटर को छेद के साथ ऊपर की ओर घुमाएं और हवा को हैंडल बी के साथ पंप पर छोड़ दें (चित्र 2 देखें), ताकि पारा कई बूंदों में विभाजित न हो। .

एक कांच के बर्तन में एक हॉटप्लेट पर 90 डिग्री सेल्सियस तक पानी गरम करें।

कांच के बर्तन में गर्म पानी डालें।

बर्तन में गैस थर्मामीटर रखें, इसे तिपाई पर सुरक्षित करें।

थर्मोकपल को पानी में रखें, यह सिस्टम धीरे-धीरे ठंडा हो जाता है। एक मैनुअल वैक्यूम पंप का उपयोग करके गैस थर्मामीटर से हवा निकालने से, आप पूरी शीतलन प्रक्रिया के दौरान हवा के स्तंभ का एक स्थिर आयतन बनाए रखते हैं।

दबाव नापने का यंत्र की रीडिंग लें आरऔर तापमान टी.

कुल गैस दबाव की निर्भरता को प्लॉट करें पी 0 +पी+पीलगभग सी में तापमान से एचजी।

एब्सिस्सा के साथ प्रतिच्छेदन के लिए ग्राफ जारी रखें। प्रतिच्छेदन तापमान निर्धारित करें, प्राप्त परिणामों की व्याख्या करें।

ढलान से दबाव का तापमान गुणांक निर्धारित करें।

चार्ल्स के नियम के अनुसार स्थिर आयतन पर तापमान पर दबाव की निर्भरता की गणना करें और एक ग्राफ बनाएं। सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक संबंधों की तुलना करें।

17वीं - 19वीं शताब्दी में आदर्श गैसों के प्रायोगिक नियम बनाए गए। आइए संक्षेप में उन्हें याद करें।

आदर्श गैस आइसोप्रोसेस- प्रक्रियाएं जिसमें एक पैरामीटर अपरिवर्तित रहता है।

1. आइसोकोरिक प्रक्रिया ... चार्ल्स का नियम। वी = स्थिरांक।

आइसोकोरिक प्रक्रियाउस प्रक्रिया को कहा जाता है जो तब होती है जब निरंतर मात्रावी... इस आइसोकोरिक प्रक्रिया में गैस का व्यवहार पालन करता है चार्ल्स का नियम :

गैस के द्रव्यमान और उसके दाढ़ द्रव्यमान के निरंतर आयतन और स्थिर मूल्यों के साथ, गैस के दबाव का उसके निरपेक्ष तापमान का अनुपात स्थिर रहता है: P / T= स्थिरांक

आइसोकोरिक प्रक्रिया का ग्राफ पीवी-आरेख कहा जाता है आइसोचोरा ... आइसोकोरिक प्रक्रिया के ग्राफ को जानना उपयोगी है आर टी- तथा वीटी- आरेख (चित्र। 1.6)। आइसोचोरा समीकरण:

जहाँ 0 - 0 ° पर दबाव, α - 1/273 डिग्री -1 के बराबर गैस के दबाव का तापमान गुणांक। इस निर्भरता का ग्राफ पीटी-आरेख में चित्र 1.7 में दिखाया गया रूप है।

चावल। 1.7

2. आइसोबैरिक प्रक्रिया। गे-लुसाक का नियम।आर= स्थिरांक

एक समदाब रेखीय प्रक्रिया एक ऐसी प्रक्रिया है जो एक स्थिर दबाव P . पर होती है ... समदाब रेखीय प्रक्रिया के दौरान गैस का व्यवहार पालन करता है गे-लुसाक कानून:

द्रव्यमान और गैस और उसके दाढ़ द्रव्यमान के निरंतर दबाव और निरंतर मूल्यों पर, गैस के आयतन का उसके निरपेक्ष तापमान का अनुपात स्थिर रहता है: वी / टी= स्थिरांक

समदाब रेखीय प्रक्रिया का आलेख वीटी-आरेख कहा जाता है समदाब रेखीय ... आइसोबैरिक प्रक्रिया के ग्राफ को जानना उपयोगी है पीवी- तथा आर टी- आरेख (चित्र। 1.8)।

चावल। 1.8

आइसोबार समीकरण:

जहां α = 1/273 डिग्री -1 - बड़ा विस्तार का तापमान गुणांक... इस निर्भरता का ग्राफ वीटीचित्र 1.9 में दिखाया गया रूप है।

चावल। 1.9

3. इज़ोटेर्मल प्रक्रिया। बॉयल का नियम - मैरियट।टी= स्थिरांक

इज़ोटेर्मालप्रक्रिया एक प्रक्रिया है जो तब होती है जब स्थिर तापमानटी।

एक समतापी प्रक्रम में एक आदर्श गैस का व्यवहार किसका पालन करता है? बॉयल का नियम - मैरियट:

एक स्थिर तापमान और गैस के द्रव्यमान और उसके दाढ़ द्रव्यमान के स्थिर मूल्यों पर, उसके दबाव से गैस की मात्रा का गुणनफल स्थिर रहता है: पीवी= स्थिरांक

इज़ोटेर्मल प्रक्रिया का ग्राफ पीवी-आरेख कहा जाता है इज़ोटेर्म ... इज़ोटेर्मल प्रक्रिया के ग्राफ़ को जानना उपयोगी है वीटी- तथा आर टी- आरेख (चित्र। 1.10)।

चावल। 1.10

इज़ोटेर्म समीकरण:

(1.4.5)

4. रुद्धोष्म प्रक्रिया(आइसेंट्रोपिक):

रूद्धोष्म प्रक्रिया एक ऊष्मागतिकीय प्रक्रिया है जो पर्यावरण के साथ ऊष्मा विनिमय के बिना होती है।

5. पॉलीट्रोपिक प्रक्रिया।वह प्रक्रिया जिसके द्वारा किसी गैस की ऊष्मा क्षमता स्थिर रहती है।पॉलीट्रोपिक प्रक्रिया उपरोक्त सभी प्रक्रियाओं का एक सामान्य मामला है।

6. अवोगाद्रो का नियम।समान दबाव और समान तापमान पर, विभिन्न आदर्श गैसों के समान आयतन में समान संख्या में अणु होते हैं। विभिन्न पदार्थों के एक मोल में N A . होता है= 6.02 10 23 अणु (अवोगाद्रो की संख्या)।

7. डाल्टन का नियम।आदर्श गैसों के मिश्रण का दाब उसमें शामिल गैसों के आंशिक दाब P के योग के बराबर होता है:

(1.4.6)

आंशिक दबाव P वह दबाव है जो एक दी गई गैस पूरी मात्रा पर कब्जा कर लेती है तो वह दबाव डालती है।

पर , गैस मिश्रण का दबाव।

आइए विचार करें कि गैस का दबाव तापमान पर कैसे निर्भर करता है जब इसका द्रव्यमान और आयतन स्थिर रहता है।

आइए गैस के साथ एक बंद बर्तन लें और हम इसे गर्म करेंगे (चित्र 4.2)। गैस का तापमान थर्मामीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाएगा, और दबाव - एक मैनोमीटर एम के साथ।

सबसे पहले, हम बर्तन को पिघलने वाली बर्फ में रखेंगे और 0 डिग्री सेल्सियस पर गैस के दबाव को निरूपित करेंगे और फिर हम धीरे-धीरे बाहरी बर्तन को गर्म करेंगे और गैस के मूल्यों को रिकॉर्ड करेंगे। यह पता चला है कि इस तरह के अनुभव के आधार पर निर्मित निर्भरता के ग्राफ में एक सीधी रेखा का रूप होता है (चित्र। 4.3, ए)। यदि हम इस ग्राफ को बाईं ओर जारी रखते हैं, तो यह भुज के साथ बिंदु A पर प्रतिच्छेद करेगा, जो शून्य गैस दबाव के अनुरूप है।

अंजीर में त्रिभुजों की समानता से। 4.3, लेकिन आप लिख सकते हैं:

यदि हम अचर को y से निरूपित करते हैं, तो हमें प्राप्त होता है

इसके अर्थ के संदर्भ में, वर्णित प्रयोगों में आनुपातिकता गुणांक y को गैस के दबाव में परिवर्तन की निर्भरता को अपनी तरह से व्यक्त करना चाहिए।

एक स्थिर आयतन और गैस के स्थिर द्रव्यमान पर तापमान बदलने की प्रक्रिया में गैस के दबाव में परिवर्तन की निर्भरता को दर्शाने वाला मान दबाव का तापमान गुणांक कहलाता है। दबाव का तापमान गुणांक दिखाता है कि 0 ° पर कितना गैस दबाव लिया जाता है, इसका दबाव गर्म होने पर बदल जाता है

हम SI में तापमान गुणांक y की इकाई प्राप्त करते हैं:

विभिन्न गैसों के लिए अलग-अलग द्रव्यमानों पर वर्णित प्रयोग को दोहराते हुए, यह स्थापित किया जा सकता है कि, प्रयोगात्मक त्रुटियों की सीमा के भीतर, सभी ग्राफों के लिए बिंदु ए एक ही स्थान पर प्राप्त होता है (चित्र 4.3, बी)। इस मामले में, खंड OA की लंबाई बराबर हो जाती है। इस प्रकार, सभी मामलों के लिए, जिस तापमान पर गैस का दबाव गायब होना चाहिए वह समान है और दबाव के तापमान गुणांक के बराबर है। ध्यान दें कि सटीक y का मान है

प्रयोगों से, y का मान सबसे पहले फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जे। चार्ल्स द्वारा निर्धारित किया गया था, जिन्होंने 1787 में निम्नलिखित कानून की स्थापना की: दबाव का तापमान गुणांक गैस के प्रकार पर निर्भर नहीं करता है और इसके बराबर है ध्यान दें कि यह केवल के लिए सच है कम घनत्व वाली गैसें, और छोटे तापमान परिवर्तन के साथ; उच्च दबाव या कम तापमान पर, y गैस के प्रकार पर निर्भर करता है। केवल आदर्श गैस ही चार्ल्स के नियम का पालन करती है।

आइए सुनिश्चित करें कि गैस के अणु वास्तव में एक दूसरे से काफी दूर हैं ताकि गैसें अच्छी तरह से संपीड़ित हों। एक सिरिंज लें और उसके पिस्टन को लगभग सिलेंडर के बीच में रखें। हम सिरिंज के उद्घाटन को ट्यूब से जोड़ते हैं, जिसका दूसरा सिरा कसकर बंद होता है। इस प्रकार, हवा का कुछ हिस्सा प्लंजर के नीचे सिरिंज बैरल में और ट्यूब में फंस जाएगा; प्लंजर के नीचे बैरल में, कुछ हवा फंस गई है। अब हम सिरिंज के चल सवार पर भार डालते हैं। यह देखना आसान है कि पिस्टन थोड़ा गिर जाएगा। इसका मतलब है कि हवा की मात्रा कम हो गई है दूसरे शब्दों में, गैसें आसानी से संकुचित हो जाती हैं। इस प्रकार, गैस के अणुओं के बीच काफी बड़े अंतराल होते हैं। पिस्टन पर भार रखने से गैस का आयतन कम हो जाता है। दूसरी ओर, वजन स्थापित करने के बाद, पिस्टन, थोड़ा नीचे गिरकर, एक 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 वजन को संतुलित करता है। और चूंकि पिस्टन क्षेत्र अपरिवर्तित रहता है, हम एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष पर आते हैं।

गैस के आयतन में कमी के साथ, इसका दबाव बढ़ जाता है।

आइए याद करते हैं कि प्रयोग के दौरान गैस का द्रव्यमान और उसका तापमान अपरिवर्तित रहा... आयतन पर दबाव की निर्भरता को निम्नानुसार समझाया जा सकता है। गैस के आयतन में वृद्धि के साथ, इसके अणुओं के बीच की दूरी बढ़ जाती है। प्रत्येक अणु को अब पोत की दीवार के साथ एक प्रभाव से दूसरे तक अधिक दूरी तय करने की आवश्यकता होती है। अणुओं की गति की औसत गति अपरिवर्तित रहती है; इसलिए, गैस के अणुओं के बर्तन की दीवारों से टकराने की संभावना कम होती है, और इससे गैस के दबाव में कमी आती है। और, इसके विपरीत, गैस की मात्रा में कमी के साथ, इसके अणु अधिक बार बर्तन की दीवारों से टकराते हैं, और गैस का दबाव बढ़ जाता है। गैस के आयतन में कमी के साथ, इसके अणुओं के बीच की दूरी कम हो 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। आइए अब उस स्थिति पर विचार करें जब गैस का आयतन स्थिर रहता है और गैस का तापमान बदल जाता है। इसी समय, द्रव्यमान अपरिवर्तित रहता है। एक पिस्टन के साथ एक सिलेंडर में एक निश्चित मात्रा में गैस रखकर और पिस्टन को सुरक्षित करके ऐसी स्थितियां बनाई जा सकती हैं

स्थिर आयतन वाली गैस के दिए गए द्रव्यमान के तापमान में परिवर्तन

तापमान जितना अधिक होगा, गैस के अणु जितनी तेजी से चलते हैं.

फलस्वरूप,

सबसे पहले, पोत की दीवारों पर अणुओं का प्रभाव अधिक बार होता है;

दूसरे, दीवार के खिलाफ प्रत्येक अणु के प्रभाव का औसत बल बड़ा हो जाता है। यह हमें एक और महत्वपूर्ण निष्कर्ष पर ले जाता है। जैसे-जैसे गैस का तापमान बढ़ता है, उसका दबाव बढ़ता जाता है। आइए याद रखें कि यह कथन सत्य है यदि तापमान में परिवर्तन के दौरान गैस का द्रव्यमान और आयतन अपरिवर्तित रहता है।

गैसों का भंडारण और परिवहन।

मात्रा और तापमान पर गैस के दबाव की निर्भरता का उपयोग अक्सर प्रौद्योगिकी और रोजमर्रा की जिंदगी में किया जाता है। यदि गैस की एक महत्वपूर्ण मात्रा को एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाना आवश्यक है, या जब गैसों को लंबे समय तक संग्रहीत करने की आवश्यकता होती है, तो उन्हें विशेष टिकाऊ धातु के जहाजों में रखा जाता है। ये बर्तन उच्च दबाव का सामना कर सकते 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 किसी भी तरह से उपयोग के बाद भी उनमें छेद करने की कोशिश नहीं करनी चाहिए।

भौतिकी के गैस नियम।

गणना में वास्तविक दुनिया की भौतिकी अक्सर कुछ हद तक सरलीकृत मॉडल तक कम हो जाती है। यह दृष्टिकोण गैसों के व्यवहार के विवरण के लिए 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 स्थिर रहता है। भौतिकी के गैस नियम गैस के मूल मापदंडों के साथ काम करते हैं, अधिक सटीक रूप से, इसकी भौतिक अवस्था। तापमान, आयतन और दबाव। सभी प्रक्रियाएं जो एक या एक से अधिक मापदंडों में परिवर्तन से संबंधित हैं, थर्मोडायनामिक कहलाती हैं। एक समस्थानिक प्रक्रिया की अवधारणा को इस कथन तक सीमित कर दिया 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, वास्तव में, सब कुछ कुछ अधिक जटिल है। हालांकि, उच्च आत्मविश्वास 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। तापमान में परिवर्तन नहीं होने पर यह कथन सत्य माना जाता है।

इस प्रक्रिया को "इज़ोटेर्मल" कहा जाता है। इस मामले में, तीन जांच 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। नतीजतन, गेंद के अंदर का दबाव घटते आयतन के साथ बढ़ेगा। दो मापदंडों के उत्पाद का मूल्य अपरिवर्तित रहेगा। उनमें से कम से कम एक का प्रारंभिक मूल्य जानकर आप दूसरे के संकेतकों का आसानी से पता लगा सकते हैं। "भौतिकी के गैस नियमों" की सूची में एक और नियम एक ही दबाव में गैस की मात्रा 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। कार्ट्रिज या अग्निशामक के फ्लेयर से निकलने वाली गैस तेजी से फैलती है। इसका तापमान तेजी से गिरता है। आप अपने हाथ फ्रीज कर सकते हैं। आग बुझाने 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 के नियम के लिए धन्यवाद, आप किसी भी समय किसी भी गैस का आयतन जानकर उसका तापमान आसानी से पता लगा सकते हैं। 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 कब्जे वाली मात्रा 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 दबाव में गैस वाले अन्य जहाजों से डिब्बे गर्म नहीं कर सकते। मामला एक विस्फोट में समाप्त होता है। जो होता है ठीक वैसा ही चार्ल्स का नियम वर्णन करता है। तापमान बढ़ जाता है। उसी समय, दबाव बढ़ जाता है, क्योंकि मात्रा नहीं बदलती है। सिलेंडर का विनाश उस समय होता है जब संकेतक अनुमेय मूल्यों से अधिक हो जाते हैं। तो, कब्जे वाले स्थान और मापदंडों में से एक को जानकर, आप आसानी से दूसरे का मान 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 फ्रेशनर की कैन से क्यों उड़ती है, जिससे कैमरा या गेंद फट जाती है, स्प्रिंकलर कैसे काम करता है, और इसी तरह।

एमकेटी की मूल बातें।

पदार्थ का आणविक गतिज सिद्धांत- व्याख्या का तरीका थर्मल घटना, जो थर्मल घटना और प्रक्रियाओं के पाठ्यक्रम को पदार्थ की आंतरिक संरचना की ख़ासियत से जोड़ता है और उन कारणों का अध्ययन करता है जो थर्मल आंदोलन को निर्धारित करते हैं। इस सिद्धांत को केवल XX सदी में मान्यता मिली, हालांकि यह पदार्थ की संरचना के प्राचीन ग्रीक परमाणु सिद्धांत से आगे बढ़ता है।

ऊष्मीय परिघटनाओं की व्याख्या पदार्थ के सूक्ष्म कणों की गति और अन्योन्यक्रिया की विशिष्टताओं द्वारा की जाती है

यह शास्त्रीय यांत्रिकी I. न्यूटन 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 सूक्ष्म कणों के व्यवहार की नियमितता के आधार पर थर्मल घटना के पाठ्यक्रम की व्याख्या करते हैं।

आणविक गतिज सिद्धांत बड़ी संख्या में अणुओं के लिए 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, यद्यपि अधिक जटिल सिद्धांत है जो थर्मल घटना के सार की व्याख्या करता है और ऊष्मप्रवैगिकी के नियमों को निर्धारित करता है।

दोनों मौजूदा दृष्टिकोण - थर्मोडायनामिक दृष्टिकोणतथा 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 के दृष्टिकोण से माना जाता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि सामग्री को प्रस्तुत करना कितना आसान है।

थर्मोडायनामिक और आणविक गतिज दृष्टिकोण व्याख्या करते समय एक दूसरे के पूरक होते हैं थर्मल घटनाएं और प्रक्रियाएं।