विषय
- टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
- एयर प्रेशर और वॉल्यूम: बॉयल्स लॉ
- वायु तापमान और आयतन: चार्ल्स लॉ
- दबाव, तापमान और आयतन: संयुक्त गैस कानून
- आदर्श गैस कानून
कल्पना कीजिए कि आप एक स्कूबा गोताखोर हैं, और आपको अपने टैंक की वायु क्षमता की गणना करने की आवश्यकता है। या कल्पना करें कि आपने एक निश्चित आकार में एक गुब्बारे को उड़ा दिया है, और आप सोच रहे हैं कि गुब्बारे के अंदर दबाव क्या है। या मान लें कि आप एक नियमित ओवन और टोस्टर ओवन के खाना पकाने के समय की तुलना करते हैं। कहां से शुरू करें?
इन सभी सवालों का हवा की मात्रा और हवा के दबाव, तापमान और मात्रा के बीच संबंध के साथ क्या करना है। और हाँ, वे संबंधित हैं! सौभाग्य से, इन रिश्तों से निपटने के लिए पहले से ही कई वैज्ञानिक कानून काम कर रहे हैं। आपको बस सीखना है कि उन्हें कैसे लागू किया जाए। हम इन कानूनों को गैस कानून कहते हैं।
टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
गैस कानून इस प्रकार हैं:
बाॅय्ल का नियम: पी1वी1 = पी2वी2.
चार्ल्स लॉ: पी1 ÷ टी1 = पी2 ÷ टी2, जहां टी केल्विन में है।
संयुक्त गैस कानून: पी1वी1 ÷ टी1 = पी2वी2 ÷ टी2, जहां केल्विन में टी है।
आदर्श गैस कानून: पीवी = एनआरटी, (एसआई इकाइयों में माप)।
एयर प्रेशर और वॉल्यूम: बॉयल्स लॉ
बॉयल्स लॉ एक गैस की मात्रा और उसके दबाव के बीच संबंध को परिभाषित करता है। इस बारे में सोचें: यदि आप हवा से भरा एक बॉक्स लेते हैं और फिर उसे उसके आधे आकार तक दबाते हैं, तो हवा के अणुओं के चारों ओर घूमने के लिए कम जगह होगी और एक दूसरे से बहुत अधिक टकराएंगे। एक दूसरे के साथ और कंटेनर के किनारों के साथ हवा के अणुओं की ये टक्करें हवा के दबाव को पैदा करती हैं।
बॉयल्स लॉ में तापमान पर ध्यान नहीं दिया जाता है, इसलिए तापमान स्थिर होना चाहिए इसका उपयोग करने के लिए।
बाॅय्ल का नियम बताता है कि, एक स्थिर तापमान पर, गैस के एक निश्चित द्रव्यमान (या राशि) की मात्रा दबाव के साथ भिन्न होती है।
समीकरण के रूप में,
पी1 एक्स वी1 = पी2 एक्स वी2
जहां पी1 और वी1 प्रारंभिक मात्रा और दबाव और पी हैं2 और वी2 नई मात्रा और दबाव हैं।
उदाहरणमान लीजिए कि आप एक स्कूबा टैंक डिजाइन कर रहे हैं, जहां हवा का दबाव 3000 वर्ग मीटर (पाउंड प्रति वर्ग) है और टैंक की मात्रा (या "क्षमता") 70 घन फीट है। यदि आप तय करते हैं कि आप 3500 साई के उच्च दबाव के साथ एक टैंक बनाते हैं, तो टैंक की मात्रा क्या होगी, यह मानते हुए कि आप इसे समान मात्रा में हवा से भरते हैं और तापमान समान रखते हैं?
दिए गए मानों को Boyles Law में प्लग करें:
3000 psi x 70 फीट3 = 3500 पीएसआई एक्स वी2
सरलीकृत करें, फिर चर को एक तरफ समीकरण से अलग करें:
210,000 पीएसआई एक्स फीट3 = 3500 पीएसआई एक्स वी2
(210,000 पीएसआई x फीट3 ) Ps 3500 साई = वी2
60 फीट3 = वी2
तो आपके स्कूबा टैंक का दूसरा संस्करण 60 क्यूबिक फीट होगा।
वायु तापमान और आयतन: चार्ल्स लॉ
मात्रा और तापमान के बीच संबंध के बारे में क्या? उच्च तापमान अणुओं को गति देते हैं, उनके कंटेनर के किनारों के साथ कठिन और कठिन टकराते हैं और इसे बाहर की ओर धकेलते हैं। चार्ल्स लॉ इस स्थिति के लिए गणित देता है।
चार्ल्स लॉ बताता है कि एक स्थिर दबाव पर, गैस के दिए गए द्रव्यमान (राशि) की मात्रा सीधे उसके (निरपेक्ष) तापमान के समानुपाती होती है।
या वी1 ÷ टी1 = वी2 ÷ टी2.
चार्ल्स लॉ के लिए, दबाव को स्थिर रखा जाना चाहिए, और केल्विन में तापमान को मापा जाना चाहिए।
दबाव, तापमान और आयतन: संयुक्त गैस कानून
अब, यदि आपके पास एक ही समस्या में दबाव, तापमान और आयतन एक साथ हों तो क्या होगा? उसके लिए भी एक नियम है। संयुक्त गैस कानून बॉयल्स लॉ और चार्ल्स लॉ से जानकारी लेता है और दबाव-तापमान-मात्रा संबंध के एक अन्य पहलू को परिभाषित करने के लिए उन्हें एक साथ जोड़ देता है।
संयुक्त गैस कानून बताता है कि गैस की दी गई मात्रा का अनुपात उसके केल्विन तापमान और उसके दबाव के अनुपात के अनुपात में है। यह जटिल लगता है, लेकिन समीकरण पर एक नज़र डालें:
पी1वी1 ÷ टी1 = पी2वी2 ÷ टी2.
फिर से केल्विन में तापमान को मापा जाना चाहिए।
आदर्श गैस कानून
गैस के इन गुणों से संबंधित एक अंतिम समीकरण है आदर्श गैस कानून। कानून निम्नलिखित समीकरण द्वारा दिया गया है:
पीवी = एनआरटी,
जहाँ P = दबाव, V = आयतन, n = मोल्स की संख्या, R है सार्वभौमिक गैस स्थिरांक, जो 0.0821 एल-एटम / मोल-के के बराबर है, और टी केल्विन में तापमान है। सभी इकाइयों को सही करने के लिए, आपको परिवर्तित करने की आवश्यकता होगी एस आई यूनिटवैज्ञानिक समुदाय के भीतर माप की मानक इकाइयाँ। वॉल्यूम के लिए, दैट लीटर; दबाव के लिए, एटीएम; और तापमान के लिए, केल्विन (एन, मोल्स की संख्या, एसआई इकाइयों में पहले से ही है)।
इस कानून को "आदर्श" गैस कानून कहा जाता है क्योंकि यह मान लेता है कि गणना नियमों का पालन करने वाली गैसों से निपटती है। अत्यधिक गर्म या ठंडे की तरह चरम परिस्थितियों में, कुछ गैसें आदर्श गैस कानून की तुलना में अलग तरह से कार्य कर सकती हैं, लेकिन सामान्य तौर पर यह मान लेना सुरक्षित है कि कानून का उपयोग करके आपकी गणना सही होगी।
अब आप विभिन्न परिस्थितियों में वायु की मात्रा की गणना करने के कई तरीके जानते हैं।