सामान्य गैस कानून: सूत्र, अनुप्रयोग और अभ्यास - रसायन विज्ञान - 2025

सामान्य गैस कानून बॉयल-Mariotte के नियम, चार्ल्स की कानून, और समलैंगिक Lussac के कानून के संयोजन का परिणाम है; वास्तव में, इन तीन कानूनों को सामान्य गैस कानून के विशेष मामलों में माना जा सकता है। बदले में, सामान्य गैस कानून को आदर्श गैस कानून के एक विशेषीकरण के रूप में माना जा सकता है।

सामान्य गैस कानून गैस के आयतन, दबाव और तापमान के बीच संबंध स्थापित करता है। इस तरह वह इस बात की पुष्टि करता है कि, एक गैस दी गई है, उसके दबाव के गुणनफल को वह उस तापमान से विभाजित करता है जिस पर वह पाया जाता है जो हमेशा स्थिर रहता है।

गैसें विभिन्न प्रक्रियाओं में प्रकृति में और अनुप्रयोगों की एक बड़ी भीड़ में मौजूद हैं, दोनों औद्योगिक और रोजमर्रा की जिंदगी में। इसलिए, यह आश्चर्यजनक नहीं है कि सामान्य गैस कानून में कई और विविध अनुप्रयोग हैं।

उदाहरण के लिए, यह कानून विभिन्न यांत्रिक उपकरणों जैसे एयर कंडीशनर और रेफ्रिजरेटर, गर्म हवा के गुब्बारे के संचालन के संचालन की व्याख्या करना संभव बनाता है, और यहां तक ​​कि क्लाउड निर्माण की प्रक्रियाओं को समझाने के लिए भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

सूत्र

कानून का गणितीय सूत्रीकरण इस प्रकार है:

पी P वी / टी = के

इस अभिव्यक्ति में P दबाव है, T तापमान (डिग्री केल्विन में) का प्रतिनिधित्व करता है, V गैस का आयतन है, और K एक स्थिर मान का प्रतिनिधित्व करता है।

पिछले अभिव्यक्ति को निम्न द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है:

पी ₁ ∙ वी ₁ / टी ₁ = पी ₂ ∙ वी ₂ / टी ₂

यह अंतिम समीकरण उन परिवर्तनों का अध्ययन करने के लिए काफी उपयोगी है, जब गैस के एक या दो थर्मोडायनामिक चर (दबाव, तापमान और मात्रा) संशोधित होते हैं।

बॉयल-मारियट का नियम, चार्ल्स का नियम, और गे-लुसाक का नियम

उपर्युक्त कानूनों में से प्रत्येक थर्मोडायनामिक चर के दो से संबंधित है, इस मामले में कि तीसरा चर स्थिर रहता है।

चार्ल्स का नियम कहता है कि मात्रा और तापमान सीधे आनुपातिक होते हैं जब तक कि दबाव अपरिवर्तित रहता है। इस कानून की गणितीय अभिव्यक्ति निम्नलिखित है:

वी = के ₂ ∙ टी

अपने हिस्से के लिए, बॉयल का नियम स्थापित करता है कि तापमान स्थिर रहने पर दबाव और आयतन का एक दूसरे के साथ विपरीत संबंध होता है। बॉयल का नियम गणितीय रूप से संक्षेप में इस प्रकार है:

पी P वी = के _१

अंत में, गे-लुसाक के नियम में कहा गया है कि तापमान और दबाव उन मामलों के लिए सीधे आनुपातिक हैं जिनमें गैस की मात्रा भिन्न नहीं होती है। गणितीय रूप से कानून इस प्रकार व्यक्त किया गया है:

पी = के ₃ ∙ टी

इस अभिव्यक्ति में K ₁, K ₂ और K ₃ विभिन्न स्थिरांक का प्रतिनिधित्व करते हैं।

आदर्श गैस कानून

सामान्य गैस कानून आदर्श गैस कानून से प्राप्त किया जा सकता है। आदर्श गैस कानून एक आदर्श गैस की स्थिति का समीकरण है।

एक आदर्श गैस एक काल्पनिक गैस है जो एक बिंदु वर्ण के साथ कणों से बनी होती है। इन गैसों के अणु एक-दूसरे के साथ किसी भी गुरुत्वाकर्षण बल को उत्सर्जित नहीं करते हैं और उनकी टक्कर पूरी तरह से लोचदार होने की विशेषता है। इस तरह, इसकी गतिज ऊर्जा का मूल्य इसके तापमान के सीधे आनुपातिक है।

वास्तविक गैसें जिनका व्यवहार सबसे निकट होता है, वे आदर्श गैसों के समान होती हैं, जो कम दबाव और उच्च तापमान पर मोनोमिक गैस होती हैं।

आदर्श गैस कानून की गणितीय अभिव्यक्ति इस प्रकार है:

पी। वी = एन ∙ आर ∙ टी

यह समीकरण n मोल्स की संख्या है और R आदर्श गैसों का सार्वभौमिक स्थिरांक है जिसका मान 0.082 atm ol L / (mol (K) है।

अनुप्रयोग

दोनों सामान्य गैस कानून और बॉयल-मैरियट, चार्ल्स और गे-लुसाक कानून भौतिक घटनाओं की एक भीड़ में पाए जा सकते हैं। उसी तरह, वे रोजमर्रा की जिंदगी के कई और विभिन्न यांत्रिक उपकरणों के संचालन की व्याख्या करने का काम करते हैं।

उदाहरण के लिए, प्रेशर कुकर में आप गे लुसैक के नियम का पालन कर सकते हैं। गमले में आयतन स्थिर रहता है, इसलिए यदि इसमें जमा होने वाली गैसों का तापमान बढ़ता है, तो पॉट का आंतरिक दबाव भी बढ़ता है।

एक और दिलचस्प उदाहरण गर्म हवा के गुब्बारे का है। इसका संचालन चार्ल्स लॉ पर आधारित है। यह देखते हुए कि वायुमंडलीय दबाव को व्यावहारिक रूप से स्थिर माना जा सकता है, तब क्या होता है जब गुब्बारे को भरने वाली गैस को गर्म किया जाता है, जिससे उस पर कब्जा करने वाला आयतन बढ़ सकता है; इस प्रकार इसका घनत्व कम हो जाता है और गुब्बारा चढ़ सकता है।

हल किया हुआ व्यायाम

पहला व्यायाम

गैस के अंतिम तापमान को निर्धारित करें जिसका 3 वायुमंडलों का प्रारंभिक दबाव 6 वायुमंडल के दबाव तक पहुंचने तक दोगुना हो जाता है, जबकि इसकी मात्रा को 2 लीटर से 1 लीटर की मात्रा से कम करना, यह जानकर कि गैस का प्रारंभिक तापमान 208 था, 25 º.के.

उपाय

निम्नलिखित अभिव्यक्ति में स्थानापन्न:

पी ₁ ∙ वी ₁ / टी ₁ = पी ₂ ∙ वी ₂ / टी ₂

आपको करना होगा:

के लिए हल, हम टी ₂ = 208.25 getK प्राप्त करते हैं

दूसरा व्यायाम

600 मिमी एचजी के दबाव के अधीन गैस को देखते हुए, 670 मिलीलीटर की मात्रा और 100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर, यह निर्धारित करें कि इसका दबाव 473 ° K पर क्या होगा यदि उस तापमान पर यह 1500 मिलीलीटर की मात्रा में है।

उपाय

सबसे पहले, यह उचित है (और सामान्य रूप से, आवश्यक) सभी डेटा को अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली की इकाइयों में बदलने के लिए। इस प्रकार, आपको निम्न करना होगा:

P ₁ = 600/760 = 0.789473684 atm लगभग 0.79 atm

वी ₁ = 0.67 एल

टी ₁ = 373 ºK

पी ₂ =?

वी ₂ = 1.5 एल

टी ₂ = 473 ºK

निम्नलिखित अभिव्यक्ति में स्थानापन्न:

पी ₁ ∙ वी ₁ / टी ₁ = पी ₂ ∙ वी ₂ / टी ₂

आपको करना होगा:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = पी ₂ ∙ 1.5 / 473

पी _{2 के} लिए हल हमें मिलता है:

पी ₂ = 0.484210526 लगभग 0.48 एटीएम

संदर्भ

1. शियावेल्लो, मारियो; विसेंट रिब्स, लियोनार्डो पामिसानो (2003)। रसायन विज्ञान के मूल तत्व। बार्सिलोना: संपादकीय एरियल, एसए
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