ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ರಾಜ್ಯಗಳ ಸಮೀಕರಣ

ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಎಂಬುದು ಡಚ್ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಜೆ.ಡಿ. ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ (1837-1923) ಅವರ ಹೆಸರು. ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವು ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣದಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ, ನೈಜ ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವು ನಿಖರವಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ನೀಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.

ಈ ಸಮೀಕರಣದ ಅಸ್ತಿತ್ವವು ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಅವರಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿದೆ, ಅವರು ಆದರ್ಶ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣದ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ಅರಿತುಕೊಂಡರು. ನೈಜ ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದಾಗ, ನೈಜ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುವ ಹಲವಾರು ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಾಲ್ಸ್ ಆದರ್ಶ ಅನಿಲದ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸುತ್ತಾರೆ.

ಅನಿಲ ಒತ್ತಡವು ಪರಿಮಾಣಕ್ಕೆ ವಿಲೋಮ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಅನಿಲ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾದರೆ, ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾದರೆ, ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಅನಿಲದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ (ಸಾಂದ್ರತೆ = ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ / ಪರಿಮಾಣ). ಒತ್ತಡವು ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು. ಅನಿಲ ಒತ್ತಡ ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ, ಅನಿಲದ ಸಾಂದ್ರತೆಯೂ ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ಅನಿಲದ ಸಾಂದ್ರತೆಯೂ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡವು ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ನೇರವಾಗಿ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾದರೆ, ಅನಿಲದ ಉಷ್ಣತೆಯೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಹೆಚ್ಚಾದರೆ, ಅನಿಲದ ಉಷ್ಣತೆಯೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ತೀರ್ಮಾನಿಸಬಹುದು, ಆದರೆ ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹತ್ತಿರವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹತ್ತಿರವಾದಾಗ, ಅಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತವೆ. ಕಬ್ಬಿಣದ ತುಂಡನ್ನು ಆಯಸ್ಕಾಂತದ ಹತ್ತಿರ ತಂದಂತೆ. ಆಯಸ್ಕಾಂತ ಮತ್ತು ಕಬ್ಬಿಣದ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಸಾಕಷ್ಟು ದೂರದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಆಯಸ್ಕಾಂತವು ಕಬ್ಬಿಣವನ್ನು ಎಳೆಯಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಆಯಸ್ಕಾಂತ ಮತ್ತು ಕಬ್ಬಿಣದ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ಕಬ್ಬಿಣವನ್ನು ಹತ್ತಿರಕ್ಕೆ ಎಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳು ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯಲು ಹೊರಟಾಗ, ಅಣುವಿನ ಹೊರಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತವೆ (ವಿದ್ಯುತ್ ವಿಕರ್ಷಣೆ). ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಅಣುಗಳು ಒಟ್ಟಿಗೆ ಅಂಟಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಈ ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತ ವಿವರಣೆಯಿಂದ, ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಎಳೆಯುವ ಬಲವು ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಹೇಳಬಹುದು.

ಅನಿಲ ಒತ್ತಡವು ಸಾಕಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾದಾಗ ಮತ್ತು ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣವು ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ, ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹತ್ತಿರವಾಗುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳು ಸಹ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ (ಪರಮಾಣು ವ್ಯಾಸ = 10 ^-10 ಮೀ), ಆಗ ನಾವು ಈ ಅಣುಗಳ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಸಹ ಪರಿಗಣಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.

ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಆಣ್ವಿಕ ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಅಣುಗಳ ನಡುವೆ ಸಂಭವಿಸುವ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ. ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್‌ನಿಂದ ಪಡೆದ ಸಮೀಕರಣವು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣದ ಮಾರ್ಪಾಡಿನ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿದೆ PV = n R T. ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣ:

P = ಅನಿಲ ಒತ್ತಡ (N / m ² = Pa)

V = ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ (m ³ )

R = ಸಾರ್ವತ್ರಿಕ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿರಾಂಕ (R = 8.315 J / mol. K = 8315 kJ / kmol. K)

ಟಿ = ತಾಪಮಾನ (ಕೆ)

a = ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸ್ಥಿರಾಂಕ (ಮೌಲ್ಯವು ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ)

b = ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಸ್ಥಿರಾಂಕ (ಒಂದು ಮೋಲ್ ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ)

n = ಮೋಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ (ಮೋಲ್)

bn = ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಒಟ್ಟು ಪರಿಮಾಣ

a ಮತ್ತು b ಸ್ಥಿರಾಂಕಗಳನ್ನು ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. a ಮತ್ತು b ಸ್ಥಿರ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಅನಿಲದ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ.

n² / ವಿ² = ಮೋಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ (n) ಮತ್ತು ಅನಿಲದ ಪರಿಮಾಣದ (V) ವರ್ಗಗಳ ವರ್ಗ ಅನುಪಾತ. n ನ ಮೌಲ್ಯ² / ವಿ² ಅನಿಲದ ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಅನಿಲ ಒತ್ತಡ (P) ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದರೆ, ಅನಿಲದ ಪರಿಮಾಣ (V) ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ. V ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, n ದೊಡ್ಡದಾಗಿರುತ್ತದೆ.² / ವಿ²ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದಾಗ (n² / ವಿ² (ದೊಡ್ಡದಾಗಿದೆ) ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿದೆ. ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹತ್ತಿರವಾದಷ್ಟೂ, ಈ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತವೆ (ಘರ್ಷಣೆ, ಒಟ್ಟಿಗೆ ಎಳೆಯುವುದು). ಆದ್ದರಿಂದ, n² / ವಿ² (ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸಮೀಕರಣದೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿ) ಸ್ಥಿರಾಂಕಕ್ಕೆ ನೇರ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. n ನ ಮೌಲ್ಯ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ² / ವಿ², ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆ ಹೆಚ್ಚಾದಷ್ಟೂ (a).
ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಅನಿಲ ಒತ್ತಡ (P) ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದ್ದರೆ, ಅನಿಲದ (V) ಪರಿಮಾಣವು ದೊಡ್ಡದಾಗುತ್ತದೆ. V ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರಮುಖವಾದಷ್ಟೂ, n ಚಿಕ್ಕದಾಗುತ್ತದೆ.² / ವಿ². n ಕಡಿಮೆಯಾದಷ್ಟೂ² / ವಿ², ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಕ ಬಲ ಕಡಿಮೆ.

(V – bn) = ಅನಿಲದ ಪರಿಮಾಣ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಒಟ್ಟು ಪರಿಮಾಣದ ನಡುವಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ. ಸ್ಥಿರ b ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಒಂದು ಮೋಲ್‌ನ ಪರಿಮಾಣವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ. n = ಮೋಲ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ. b ಮತ್ತು n (bn) ನಡುವಿನ ಸಮಯದ ಉತ್ಪನ್ನ = ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ಒಟ್ಟು ಪರಿಮಾಣ. ಅನಿಲ ಒತ್ತಡ (P) ಹೆಚ್ಚು ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದ್ದರೆ, ಅನಿಲದ ಪರಿಮಾಣ (V) ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

V ಚಿಕ್ಕದಿದ್ದಷ್ಟೂ, ಚಿಕ್ಕದಾಗುತ್ತದೆ (V – bn). ಇದರರ್ಥ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸಹಜವಾಗಿ, ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆಯು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಅನಿಲ ಒತ್ತಡವು ಕಡಿಮೆಯಾದರೆ, ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣವು ದೊಡ್ಡದಾಗುತ್ತದೆ. ಅನಿಲದ ಪ್ರಮಾಣವು ಗಣನೀಯವಾಗಿದ್ದರೆ, ಅದು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ (V – bn). (V – bn) ದೊಡ್ಡದಾದಷ್ಟೂ, ಅನಿಲ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಆಕರ್ಷಣೆಯು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಸಮೀಕರಣಕ್ಕಿಂತ ನೈಜ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿ ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಹೇಳಬಹುದು. ಒತ್ತಡ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡದಾಗಿದ್ದಾಗ, ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸಮೀಕರಣವು ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ. ಅನಿಲ ಒತ್ತಡವು ತುಂಬಾ ದೊಡ್ಡದಾಗಿಲ್ಲದಿದ್ದರೆ, (ಒಂದು ² / V ² ) ಮತ್ತು (V-bn) ಗಳನ್ನು ನಿರ್ಲಕ್ಷಿಸಬಹುದು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣವು ಆದರ್ಶ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಮೀಕರಣಕ್ಕೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.