काइनेटिक आणविक सिद्धांत के साथ प्रयोग

काइनेटिक आणविक सिद्धांत, जिसे गैसों के काइनेटिक सिद्धांत के रूप में भी जाना जाता है, एक शक्तिशाली मॉडल है जो गैस के छोटे पैमाने के संचलन के संदर्भ में गैस की मापनीय विशेषताओं की व्याख्या कर सकेंगे कण। काइनेटिक सिद्धांत अपने कणों की गति के संदर्भ में गैसों के गुणों की व्याख्या करता है। काइनेटिक सिद्धांत कई मान्यताओं पर आधारित है और इस वजह से यह अनुमानित मॉडल है।

गतिज मॉडल में गैसों को "परिपूर्ण" माना जाता है। परफेक्ट गैसों में ऐसे अणु होते हैं जो पूरी तरह से यादृच्छिक रूप से चलते हैं और कभी भी चलना बंद नहीं करते हैं। सभी गैस कण टकराव पूरी तरह से लोचदार होते हैं, जिसका अर्थ है कि कोई ऊर्जा नहीं खोती है। (यदि ऐसा नहीं होता तो गैस के अणु अंततः ऊर्जा से बाहर हो जाते और उनके तल पर जमा हो जाते कंटेनर।) अगली धारणा यह है कि अणुओं का आकार नगण्य है जिसका अर्थ है कि वे अनिवार्य रूप से शून्य हैं व्यास। यह बहुत छोटी मोनोएटोमिक गैसों जैसे हीलियम, नियॉन या आर्गन के लिए लगभग सच है। अंतिम धारणा यह है कि जब वे टकराते हैं तो गैस के अणु परस्पर क्रिया नहीं करते हैं। काइनेटिक सिद्धांत अणुओं के बीच किसी भी इलेक्ट्रोस्टैटिक बल पर विचार नहीं करता है।

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एक गैस में तीन आंतरिक गुण होते हैं, दबाव, तापमान और आयतन। ये तीन गुण एक दूसरे से जुड़े हुए हैं और गतिज सिद्धांत का उपयोग करके समझाया जा सकता है। दबाव गैस कंटेनर की दीवार से टकराने वाले कणों के कारण होता है। एक गैर-कठोर कंटेनर जैसे कि गुब्बारा तब तक फैलेगा जब तक कि गुब्बारे के अंदर गैस का दबाव गुब्बारे के बाहर के दबाव के बराबर न हो जाए। जब गैस कम दाब होती है तो उच्च दाब की तुलना में टक्करों की संख्या कम होती है। एक निश्चित आयतन में गैस का तापमान बढ़ाने से उसका दबाव भी बढ़ जाता है क्योंकि गर्मी के कारण कण अधिक तेजी से चलते हैं। इसी तरह जिस आयतन में गैस गति कर सकती है उसका विस्तार करने से उसका दबाव और तापमान दोनों कम हो जाता है।

रॉबर्ट बॉयल गैसों के गुणों के बीच संबंधों की खोज करने वाले पहले लोगों में से थे। बॉयल का नियम कहता है कि एक स्थिर तापमान पर गैस का दबाव उसके आयतन के व्युत्क्रमानुपाती होता है। चार्ल्स का नियम, जैक्स चार्ल्स के तापमान पर विचार करने के बाद, यह पाते हुए कि एक निश्चित दबाव के लिए, गैस का आयतन सीधे उसके तापमान के समानुपाती होता है। इन समीकरणों को गैस के एक मोल pV=RT के लिए राज्य का सही गैस समीकरण बनाने के लिए संयोजित किया गया था, जहाँ p दबाव है, V आयतन है, T तापमान है और R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है।

सही गैस कानून कम दबाव के लिए अच्छा काम करता है। उच्च दबाव या कम तापमान पर गैस के अणु परस्पर क्रिया करने के लिए पर्याप्त निकटता में आ जाते हैं; इन अंतःक्रियाओं के कारण गैसें द्रव में संघनित हो जाती हैं और उनके बिना सभी पदार्थ गैसीय हो जाते हैं। इन अंतःक्रियात्मक अंतःक्रियाओं को वैन डेर वाल्स बल कहते हैं। नतीजतन, अंतर-आणविक बलों का वर्णन करने के लिए एक घटक को शामिल करने के लिए सही गैस समीकरण को संशोधित किया जा सकता है। इस अधिक जटिल समीकरण को राज्य का वान डेर वाल्स समीकरण कहा जाता है।

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