चरणको परिवर्तन महत्वपूर्ण तापक्रम ट्रिपल पोइन्ट

चरण महत्वपूर्ण तापक्रमको परिवर्तन बारे लेख ट्रिपल पोइन्ट

आदर्श ग्यास कानूनको छलफलमा, यो व्याख्या गरिएको छ कि आदर्श ग्यास कानूनले वास्तविक ग्यासको व्यवहारलाई सही रूपमा वर्णन गर्दछ जब वास्तविक ग्यासको चाप र घनत्व धेरै ठूलो हुँदैन। यदि चाप र वास्तविक ग्यास घनत्व पर्याप्त ठूलो छ भने, आदर्श ग्यास कानूनले गलत परिणामहरू प्रदान गर्दछ, त्यस्तै गरी, जब वास्तविक ग्यासको तापक्रम उम्लने बिन्दुमा पुग्छ। यो वास्तविक ग्यास अणुहरू बीच हुने अन्तरक्रियासँग सम्बन्धित छ। ग्यासको चाप ग्यासको मात्राको विपरीत समानुपातिक हुन्छ। जब ग्यासको चाप पर्याप्त ठूलो हुन्छ, ग्यासको मात्रा सानो हुन्छ। ग्यासको मात्रा कम भएकोले, ग्यास अणुहरू बीचको दूरी नजिक हुन्छ। जब अणुहरू बीचको दूरी नजिक हुन्छ, अणुहरू एकअर्कालाई आकर्षित गर्छन्। यो तपाईंले चुम्बकमा फलामको टुक्रा राख्दा जस्तै हो। यदि चुम्बक र फलाम बीचको दूरी पर्याप्त छ भने, चुम्बकले फलाम तान्न सक्दैन। तर यदि चुम्बक र फलाम बीचको दूरी नजिक छ भने, फलाम नजिक तानिन्छ।

त्यसैले ग्यासका अणुहरूले चुम्बक जस्तै व्यवहार गर्छन्। जब अणुहरू बीचको दूरी पर्याप्त नजिक हुन्छ, अणुहरू एकअर्कासँग तान्छन्। तान्ने बलले अणुहरू बीचको दूरी नजिक बनाउँछ (ग्यासको आयतन सानो हुन्छ)। सामान्यतया, यो तब हुन्छ जब ग्यासको चाप पर्याप्त ठूलो हुन्छ (ठूलो चाप, कम आयतन। सानो आयतन, अणुहरू बीचको दूरी नजिक हुँदैछ)। त्यसकारण, आदर्श ग्यास कानूनले वास्तविक ग्यासको चाप र घनत्व ठूलो हुँदा सही परिणाम प्रदान गर्दैन।

चाप बनाम चापको आयतनको रेखाचित्र

माथिको समस्यालाई राम्रोसँग बुझ्नको लागि, ग्यासको चाप र आयतन बीचको सम्बन्ध बताउने रेखाचित्रको समीक्षा गरौं। वक्र १, २, ३ र ४ ले फरक तापक्रममा एउटै ग्यास व्यवहार देखाउँछन्। वक्र १ मा देखाइएको ग्यासको तापक्रम वक्र २ भन्दा बढी छ। वक्र २ मा देखाइएको ग्यासको तापक्रम वक्र ३ भन्दा बढी छ। वक्र ३ मा देखाइएको ग्यासको तापक्रम वक्र ४ भन्दा बढी छ। वक्र रेखाचित्रको बीचमा रहेको स्ल्याश हो। ग्यासको तापक्रम सधैं स्थिर हुन्छ, जसले ग्यासको चाप (P) र आयतन (V) मात्र परिवर्तन गर्छ।

आदर्श ग्यास नियम अनुसार, नम्बर १ बाट सुरु हुने रेखा नम्बर १ मा समाप्त हुनुपर्छ। त्यस्तै गरी, नम्बर २ बाट सुरु हुने रेखा नम्बर २ मा रोकिनुपर्छ। वास्तविक ग्यासले अनुभव गर्ने वास्तविकता आदर्श ग्यास नियमको पूर्वानुमानले होइन। जब ग्यासको चाप पर्याप्त ठूलो हुन्छ, ग्यासको आयतन सानो हुन्छ र आदर्श ग्यास कानूनको पूर्वानुमानबाट विचलित हुन्छ (वक्र १ र वक्र २ सँग तुलना गर्नुहोस्)। ग्यासको आयतन विचलनको मात्रा पनि तापक्रममा निर्भर गर्दछ। यदि ग्यासको तापक्रम कम छ र पग्लने बिन्दु, अर्थात् उम्लने बिन्दु (बिन्दु ख) मा पुग्छ भने, ग्यासले सामान्यतया तापक्रम बढी हुँदा भन्दा बढी महत्त्वपूर्ण आयतन विचलन अनुभव गर्छ (वक्र १, २, ३ र ४ तुलना गर्नुहोस्)। पहिले व्याख्या गरिएझैं ग्यास अणुहरू बीचको आकर्षणको उपस्थितिबाट प्रभावित।

माथिको रेखाचित्रमा रहेको वक्र ३ ले पदार्थको क्रिटिकल तापक्रममा व्यवहार देखाउँछ। वक्र ३ बाट पारित बिन्दु c लाई क्रिटिकल बिन्दु भनिन्छ। क्रिटिकल तापक्रम भन्दा माथिको तापक्रममा, ग्यासको रूप तरल रूपमा परिवर्तन हुन सक्दैन, यद्यपि यसलाई पर्याप्त दबाब दिइएको छ (वक्र २ र वक्र १ सँग तुलना गर्नुहोस्)। दिइएको दबाबले ग्यासको आयतनलाई सानो बनाउँछ, तर ग्यासलाई तरलमा रूपान्तरण गर्न सक्दैन। यसको विपरीत, क्रिटिकल तापक्रम भन्दा कम तापक्रममा, यदि निरपेक्ष दबाब दिइयो भने ग्यास तरलमा परिवर्तन हुनेछ (वक्र ३ सँग तुलना गर्नुहोस्)। क्रिटिकल तापक्रममा ग्यासलाई तरलमा परिणत गर्न सक्ने दबाबको मात्रालाई क्रिटिकल प्रेसर भनिन्छ। प्रत्येक पदार्थको फरक क्रिटिकल तापक्रम र क्रिटिकल प्रेसर हुन्छ।

माथिको रेखाचित्रमा रहेको वक्र ४ ले ग्यासबाट तरलमा परिवर्तन हुने प्रक्रिया देखाउँछ। छायादार क्षेत्र (पहाड जस्तो) भनेको ग्यास र तरल पदार्थ सन्तुलनमा रहेको क्षेत्र हो। सुरुमा, ग्यासको आयतन ठूलो हुन्छ। ग्यासको चाप बढेपछि, ग्यासको आयतन सानो हुँदै जान्छ जबसम्म यो बिन्दु b मा पुग्दैन (बिन्दु b पग्लने बिन्दु हो, उबलने बिन्दु)। जब यो बिन्दु b मा आइपुग्छ, ग्यास तरलमा परिणत हुन थाल्छ। ग्यासलाई तरलमा परिवर्तन गर्ने प्रक्रियाको क्रममा (बिन्दु b बाट बिन्दु a सम्म), दबाबमा कुनै वृद्धि नभए पनि पदार्थको आयतन सानो हुन्छ (सीधा रेखाले चिन्ह लगाइएको)। बिन्दु a मा, सबै ग्यासहरू तरलमा परिणत भएका छन्। बिन्दु a मा पुगेपछि पदार्थमा दबाब थप्दा न्यूनतम आयतन परिवर्तन मात्र हुन्छ (धेरै ठाडो वक्रले चिन्ह लगाइएको)।

दैनिक जीवनमा, हामी प्रायः बाफ र ग्यास शब्दहरू प्रयोग गर्छौं। उदाहरणका लागि, पानीको बाफ वा नाइट्रोजन ग्यास। हामीले पानीको बाफलाई पानीको ग्यास भनेर कहिल्यै बुझाउँदैनौं, यद्यपि पानीको बाफ पानीबाट निस्कने ग्यास हो। त्यस्तै गरी नाइट्रोजन, अक्सिजन, आदिसँग। नाइट्रोजन वा अक्सिजनलाई सामान्यतया ग्यास भनिन्छ। ग्यास र बाफको फरक अर्थ हुन्छ। यदि कुनै पदार्थबाट निस्कने ग्यास पदार्थको महत्वपूर्ण तापक्रमभन्दा तल छ भने, हामी यसलाई बाफ भन्छौं। यसको विपरीत, यदि कुनै पदार्थबाट निस्कने ग्यास पदार्थको महत्वपूर्ण तापक्रमभन्दा माथि छ भने, हामी यसलाई ग्यास भन्छौं।

चाप बनाम तापक्रमको रेखाचित्र (चरण रेखाचित्र)

पहिले पदार्थहरूको व्यवहारको वर्णन गरिएको थियो, दबाब बनाम आयतनको रेखाचित्र प्रयोग गरेर। PV रेखाचित्र प्रयोग गर्नुको अतिरिक्त, दबाब (P) बनाम तापक्रम (T) को रेखाचित्र प्रयोग गरेर पदार्थहरूको व्यवहारको व्याख्या गर्न सकिन्छ। PT रेखाचित्रहरूलाई सामान्यतया चरण रेखाचित्र भनिन्छ। चरण रेखाचित्र भनिन्छ किनभने यो रेखाचित्र पदार्थको चरणहरू तुलना गर्न प्रयोग गरिन्छ। प्रायः चरण परिवर्तन गर्ने पदार्थहरू मध्ये एक पानी हो।

रेखाचित्रमा तीनवटा वक्रहरू छन्, अर्थात् वाष्पीकरण वक्र, पग्लने वक्र र उदात्तीकरण वक्र।

वाष्पीकरण वक्रले तरल पदार्थ र वाष्प सन्तुलनमा रहेका बिन्दुहरू देखाउँछ। तरल पदार्थ र वाष्पको रूप सन्तुलनमा रहेको बिन्दुलाई पग्लने बिन्दु भनिन्छ, अर्थात् उम्लने बिन्दु (यस बिन्दुलाई पग्लने बिन्दु भनिन्छ किनभने यस बिन्दुमा बाफ पग्लन सक्छ र पानीमा परिवर्तन हुन सक्छ। उम्लने बिन्दु भनिन्छ किनभने यस बिन्दुमा पानी उम्लन र वाष्पमा परिणत हुन सक्छ) यसरी, वाष्पीकरण वक्र वास्तवमा एउटा ग्राफ हो जसले दबाब (P) र उम्लने बिन्दु / पग्लने तापक्रम बीचको सम्बन्ध बताउँछ। यस्तो देखिन्छ कि दबाब जति कम हुन्छ, पानीको उम्लने बिन्दुको तापक्रम त्यति नै कम हुन्छ, वा दबाब जति बढी हुन्छ, पानीको उम्लने बिन्दुको तापक्रम त्यति नै बढी हुन्छ। १ एटीएमको दबाबमा, पानीको उम्लने बिन्दुको तापक्रम १०० ^{डिग्री} सेल्सियस हुन्छ। यसको विपरीत, २१८ एटीएमको दबाबमा, पानीको उम्लने बिन्दुको तापक्रम = ३७४ ^{डिग्री} सेल्सियस हुन्छ।

^{२१८ एटीएम प्रेसरलाई पानीको क्रिटिकल प्रेसर पनि भनिन्छ, जबकि ३७४ डिग्री} सेल्सियसको तापक्रमलाई पानीको क्रिटिकल टेम्परेचर पनि भनिन्छ। यदि वाष्पको तापक्रम ३७४ ^{डिग्री सेल्सियसभन्दा कम छ भने, यदि यसलाई ३७४ डिग्री} सेल्सियसको दबाब दिइयो भने स्टीमले आफ्नो चरण तरलमा परिवर्तन गर्न सक्छ। यदि तापक्रम २१८ ^{डिग्री} सेल्सियसभन्दा बढी छ भने दबाबले स्टीमलाई तरलमा परिणत गर्न सक्दैन।

पग्लने वक्रले तरल र ठोस सन्तुलनमा रहेका बिन्दुहरू देखाउँछ। तरल र ठोस सन्तुलनमा रहेका बिन्दुलाई पग्लने बिन्दु वा फ्रिजिङ पोइन्ट भनिन्छ (यस बिन्दुमा बरफ पग्लेर पानीमा परिणत हुन सक्ने भएकाले यसलाई पग्लने बिन्दु भनिन्छ। यस बिन्दुमा पानी बरफमा परिणत हुन सक्ने भएकाले यसलाई फ्रिजिङ पोइन्ट भनिन्छ)। यसरी, पग्लने वक्र भनेको एउटा ग्राफ हो जसले दबाब (P) र पग्लने बिन्दु वा फ्रिजिङ तापक्रम बीचको सम्बन्ध बताउँछ। १ एटीएमको दबाबमा, पानीको फ्रिजिङ पोइन्ट (वा बरफको पग्लने बिन्दु) = ० ^ओ सेल्सियस। २१८ एटीएमको दबाबको विपरीत, पानीको फ्रिजिङ पोइन्ट (वा बरफको पग्लने बिन्दु) ० ^ओ सेल्सियसभन्दा कम हुन्छ। ध्यान दिनुहोस् कि १ एटीएमको दबाबमा, तापक्रम ० ओ सेल्सियस र १०० ^ओ सेल्सियसको बीचमा भएमा पानी तरलमा हुन्छ। यदि १ एटीएमको दबाबमा, तापक्रम ० ^ओ सेल्सियसभन्दा कम भएमा पानी ठोसमा हुन्छ वा यदि १ एटीएमको दबाबमा, तापक्रम १०० ^ओ सेल्सियसभन्दा बढी भएमा पानी वाष्पमा हुन्छ।

उदात्तीकरण वक्रले ठोस र वाष्प सन्तुलनमा रहेका बिन्दुहरू देखाउँछ। सन्तुलनलाई उदात्तीकरण बिन्दु भनिन्छ। यसरी, उदात्तीकरण वक्र भनेको दबाब (P) र उदात्तीकरण बिन्दुको तापक्रम बीचको सम्बन्ध बताउने ग्राफ हो। उदात्तीकरण भनेको तरल पदार्थबाट नगई ठोस पदार्थलाई बाफमा परिणत गर्ने प्रक्रिया हो। सामान्यतया, उदात्तीकरण कम चापमा मात्र हुन्छ। तापक्रम ०.०१ भन्दा कम भएमा मात्र बरफ उदात्तीकरण हुन सक्छ। ^oC र चाप ०.००६ atm भन्दा कम छ। तीन वक्रहरू काट्ने बिन्दुलाई त्रिबिन्दू भनिन्छ।

तल कार्बन डाइअक्साइडको लागि चरण रेखाचित्र छ। ध्यान दिनुहोस् कि पानी चरण रेखाचित्रमा रहेको स्केल र कार्बन डाइअक्साइड चरण रेखाचित्र रेखीय छैनन्।