धारा बोयलको नियम, चार्ल्सको नियम, समलिङ्गी-लुसाकको नियम
Boyle को कानून
रोबर्ट बोयल (१६२७-१६९१) ले ग्यासको चाप र आयतन बीचको मात्रात्मक सम्बन्धको अनुसन्धान गर्न प्रयोगहरू गरे। यो प्रयोग बन्द कन्टेनरमा निश्चित मात्रामा ग्यास घुसाएर गरिन्छ। राम्रो दृष्टिकोण नबन्दासम्म, उनले पत्ता लगाए कि यदि ग्यासको तापक्रम स्थिर राखिएको थियो भने, जब ग्यासको चाप बढ्यो, ग्यासको मात्रा घट्यो। त्यस्तै गरी, जब ग्यासको चाप घट्छ, ग्यासको मात्रा बढ्छ। ग्यासको चाप ग्यासको आयतनको विपरीत समानुपातिक हुन्छ। यो सम्बन्धलाई बोयलको नियम भनिन्छ। गणितीय रूपमा:
बोयलको नियम पनि लेख्न सकिन्छ:
PV = स्थिरांक → समीकरण १
P 1 V 1 = P 2 V 2 → समीकरण 2
समीकरण १ को अर्थ स्थिर तापक्रम (T) मा छ यदि ग्यासको चाप (P) परिवर्तन हुन्छ भने ग्यासको आयतन (V) पनि परिवर्तन हुन्छ,
ताकि दबाब र आयतन बीचको गुणनको परिणाम सधैं स्थिर रहन्छ। यदि ग्यासको चाप बढ्यो भने, ग्यासको आयतन घट्छ वा यसको विपरीत यदि ग्यासको चाप घट्यो भने, ग्यासको आयतन बढ्छ, त्यसैले दबाब र आयतन बीचको गुणन सधैं स्थिर रहन्छ।
आयतन र चाप बीचको सम्बन्ध बताउने ग्राफ तलको चित्रमा जस्तो देखिन्छ। प्रयोगको नतिजाको आधारमा, रोबर्ट बोयलले पत्ता लगाए कि ग्यासको आयतन अनियमित रूपमा परिवर्तन हुन्छ जसले गर्दा ग्राफमा भएका रेखाहरू घुमाउरो देखिन्छन्। ग्राफमा चित्रण गरिएको दबाब निरपेक्ष दबाब हो।
चार्ल्सको कानून
रोबर्ट बोयलले आयतन र चाप बीचको सम्बन्ध पत्ता लगाएको एक सय वर्ष पछि, ज्याक चार्ल्स (१७४६-१८२३) नामक फ्रान्सेली वैज्ञानिकले तापक्रम र ग्यासको आयतन बीचको सम्बन्धको अनुसन्धान गरे। प्रयोगको नतिजाको आधारमा, उनले पत्ता लगाए कि जब ग्यासको चाप सधैं स्थिर हुन्छ, तब जब ग्यासको तापक्रम बढ्छ, ग्यासको आयतन पनि बढ्छ। यसको विपरीत, जब ग्यासको तापक्रम घट्छ, ग्यासको आयतन पनि घट्छ।
तापक्रममा परिवर्तनका कारण ग्यासको मात्रामा परिवर्तन नियमित रूपमा हुन्छ जसले गर्दा यस ग्राफमा रेखाहरू सीधा देखिन्छन्। यदि ग्राफमा रेखाहरू तापक्रम कम नभएसम्म चित्रण गरिएको छ भने, रेखाले अक्षलाई -२७३ डिग्री सेल्सियस वरिपरि काट्नेछ।
गरिएका धेरै प्रयोगहरूको आधारमा, यो पत्ता लाग्यो कि प्रत्येक ग्यासको आयतनमा परिवर्तनको परिमाण फरक भए पनि,
जब VT चार्टमा रेखाहरू कम तापक्रममा कोरिन्छन्, रेखाले सधैं -२७३ डिग्री सेल्सियस वरिपरि अक्षलाई काट्छ। हामी भन्न सक्छौं कि यदि ग्यासलाई -२७३ डिग्री सेल्सियसमा चिसो पारियो भने ग्यासको आयतन = ० हुन्छ। यदि ग्यासलाई -२७३ डिग्री सेल्सियसभन्दा कम तापक्रम नभएसम्म फेरि चिसो पारियो भने ग्यासको आयतन ऋणात्मक हुनेछ, जुन असम्भव छ।
त्यसैले -२७३ oC हासिल गर्न सकिने सबैभन्दा कम तापक्रम हो। किनभने रेखाले अक्षलाई -२७३ वरिपरि काट्छ। oC सम्झौता अनुसार, यो निर्धारण गरिएको छ कि प्राप्त गर्न सकिने न्यूनतम तापक्रम -२७३.१५ हो। oग. -२७३.१५ oC लाई निरपेक्ष शून्य तापक्रम भनिन्छ र यसलाई निरपेक्ष स्केल सन्दर्भको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसलाई केल्भिन स्केल पनि भनिन्छ। केल्भिन ब्रिटिश भौतिकशास्त्री लर्ड केल्भिन (१८२४-१९०७) को नाम हो। यस स्केलमा, तापक्रम केल्भिन (K) मा व्यक्त गरिन्छ, केल्भिन (oK) डिग्री। डिग्री बीचको दूरी सेन्टिग्रेड स्केलमा जस्तै छ। ० K = -२७३.१५ oC र २७३.१५ K = ० oC.
सेल्सियस स्केलको तापक्रम २७३.१५ थपेर केल्भिन स्केलमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ, केल्भिन स्केलको तापक्रम २७३.१५ घटाएर सेल्सियस स्केलमा रूपान्तरण गर्न सकिन्छ। गणितीय रूपमा:
T (K) = T ( o C) + २७३.१५
T ( o C) = T (K) – २७३.१५
T = तापक्रम
K = केल्भिन
C = सेल्सियस
यदि तापक्रम केल्भिन स्केलमा व्यक्त गरिन्छ भने, माथिको चार्ट तलको चित्र जस्तै देखिनेछ।
यस ग्राफको आधारमा, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि निश्चित चापमा, ग्यासको आयतन सधैं ग्यासको निरपेक्ष तापक्रमसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ। यदि ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम बढ्यो भने, ग्यासको आयतन पनि बढ्छ, यसको विपरीत, यदि ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम घट्यो भने, ग्यासको आयतन पनि घट्छ। यो सम्बन्धलाई चार्ल्सको नियम भनिन्छ। गणितीय रूपमा:
आयतन α तापक्रम → स्थिर चाप
V α T → P स्थिरांक
समीकरण १ को अर्थ स्थिर चाप (P) मा छ यदि निरपेक्ष तापक्रम (T) परिवर्तन हुन्छ भने ग्यासको आयतन (V) पनि घुम्छ जसले गर्दा निरपेक्ष तापक्रम र आयतन बीचको अनुपात सधैं स्थिर रहन्छ। यदि ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम बढ्यो भने, ग्यासको आयतन पनि बढ्छ वा यदि ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम घट्यो भने यसको विपरीत हुन्छ,
ग्यासको आयतन पनि घट्छ, त्यसैले तापक्रम र आयतन बीचको अनुपात सधैं स्थिर रहन्छ। ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम भनेको ग्यासको तापक्रम हो, जुन केल्भिन स्केलमा उल्लेख गरिएको छ। यदि तापक्रम अझै पनि सेल्सियस स्केलमा छ भने, पहिले यसलाई केल्भिन स्केलमा परिवर्तन गर्नुहोस्।
गे-लुसाकको कानून
जोसेफ गे-लुसाक (१७७८-१८५०) ले प्रयोग गरेर पत्ता लगाए कि यदि ग्यासको आयतन स्थिर राखिएको छ भने, जब ग्यासको चाप बढ्छ, ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम बढ्छ। त्यस्तै गरी, जब ग्यासको चाप घट्छ, ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम घट्छ। स्थिर आयतनमा, ग्यासको चाप ग्यासको निरपेक्ष तापक्रमसँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ। यो सम्बन्धलाई गे-लुसाक कानून भनिन्छ। गणितीय रूपमा:
चाप α तापक्रम → स्थिर आयतन
P α T → V स्थिर छ
समीकरण १ को अर्थ यो हो कि स्थिर आयतन (V) मा यदि ग्यासको चाप (P) परिवर्तन हुन्छ भने, ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम (T) पनि परिवर्तन हुन्छ जसले गर्दा चाप र निरपेक्ष तापक्रम बीचको अनुपात स्थिर रहन्छ। अर्को शब्दमा, यदि ग्यासको चाप बढ्छ भने, ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम पनि बढ्छ वा यदि ग्यासको चाप घट्छ भने यसको विपरीत हुन्छ,
ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम पनि घट्छ, जसले गर्दा चाप र तापक्रम बीचको अनुपात सधैं स्थिर रहन्छ।
ग्यासको निरपेक्ष तापक्रम भनेको ग्यासको तापक्रम हो, जुन केल्भिन स्केलमा उल्लेख गरिएको छ। यदि तापक्रम अझै पनि सेल्सियस स्केलमा छ भने, पहिले यसलाई केल्भिन स्केलमा परिवर्तन गर्नुहोस्।
कृपया ध्यान दिनुहोस् कि बोयलको नियम, चार्ल्सको नियम, र गे-लुसाकको नियमले ग्यासको दबाब र घनत्व धेरै महत्त्वपूर्ण नभएको बेला सही परिणाम दिन्छ। यसबाहेक, तीन नियमहरू केवल ग्यासमा लागू हुन्छन् जसको तापक्रम उम्लने बिन्दुको नजिक छैन।
यस तथ्यको आधारमा, यो निष्कर्षमा पुग्न सकिन्छ कि बोयलको नियम, चार्ल्सको नियम, र गे-लुसाकको नियम सबै ग्यास अवस्थाहरूमा लागू गर्न सकिँदैन। किनकि यसले सबै वास्तविक ग्यास अवस्थाहरूलाई जनाउन सक्दैन, हामीलाई आदर्श ग्यास अवधारणा चाहिन्छ। यो आदर्श ग्यास दैनिक जीवनमा अवस्थित छैन। आदर्श ग्यास केवल एक आदर्श मोडेल हो, आदर्श कठोर र तरल अवधारणा जस्तै। त्यसैले, हामी माथिका तीन ग्यास नियमहरू सबै आदर्श ग्यास अवस्थाहरूमा लागू हुन्छन् भन्ने मान्दछौं।
ग्यास कानून समस्याहरू समाधान गर्दा, तापक्रम केल्भिन स्केलमा उल्लेख गर्नुपर्छ। यदि ग्यासको चाप अझै पनि मापन गर्ने दबावको रूपमा छ भने, पहिले यसलाई निरपेक्ष दबावमा परिवर्तन गर्नुहोस्। निरपेक्ष दबाव = वायुमण्डलीय चाप + मापन गर्ने दबाव
