පරිපූර්ණ වායු නියමය

බොයිල්, චාල්ස් නියමය සහ ගේ-ලුසැක් නියමයේ වායු නීති සියලුම වායු තත්වයන්ට අදාළ නොවන බැවින් අපගේ විශ්ලේෂණය වඩාත් අපහසු වේ. එබැවින්, අපි පරිපූර්ණ වායු ආකෘතිය ඉදිරිපත් කළෙමු. එදිනෙදා ජීවිතයේදී පරිපූර්ණ වායුව නොපවතී; පරිපූර්ණ වායුව විශ්ලේෂණයට පහසුකම් සැලසීම සඳහා පරිපූර්ණ ආකාරයයි. මෙම පරිපූර්ණ වායු සංකල්පයේ පැවැත්ම වායු නීති තුන අතර සම්බන්ධතාවය සමාලෝචනය කිරීමට ද අපට සැබවින්ම උපකාරී වේ.

උෂ්ණත්වය, පරිමාව සහ වායු පීඩනය අතර සම්බන්ධතාවය

ඉහත වායු නියම තුන වෙත යොමු වීමෙන්, උෂ්ණත්වය, පරිමාව සහ වායු පීඩනය අතර වඩාත් පොදු සම්බන්ධතාවයක් අපට ලබා ගත හැකිය.

P ₁ = ආරම්භක පීඩනය (Pa හෝ N/m ² ), P ₂ = අවසාන පීඩනය (Pa හෝ N/m ² ), V ₁ = ආරම්භක පරිමාව (m ³ ), V ₂ = අවසාන පරිමාව (m ³ ), T ₁ = ආරම්භක උෂ්ණත්වය (K ), T ₂ = අවසාන උෂ්ණත්වය (K)

(Pa = පැස්කල්, N = නිව්ටන්, m ² = වර්ග මීටරය, m ³ = ඝන මීටරය, K = කෙල්වින්)

වායු ස්කන්ධය (m) සහ පරිමාව (V) අතර සම්බන්ධතාවය

රබර් බැලුනයට වැඩිපුර වාතය දමන තරමට බැලුනය පිම්බෙනවා. වෙනත් වචන වලින් කිවහොත්, වායු ස්කන්ධය විශාල වන තරමට බැලුනයේ පරිමාව වැඩි වේ. වායුවේ ස්කන්ධය (m) වායුවේ පරිමාවට (V) සෘජුවම සමානුපාතික බව අපට පැවසිය හැකිය.

මවුල ගණන (n)

1 මවුලය = ද්‍රව්‍යයක ස්කන්ධය එම ද්‍රව්‍යයේ අණුක ස්කන්ධයට සමාන වේ. ස්කන්ධය සහ අණුක ඔක්සිජන් ස්කන්ධය වෙනස් වේ.

උදාහරණ 1, ඔක්සිජන් අණුක ස්කන්ධය (O ₂ ) = 16 u + 16 u = 32 u (සෑම ඔක්සිජන් අණුවකම ඔක්සිජන් පරමාණු 2 ක් අඩංගු වන අතර, සෑම ඔක්සිජන් පරමාණුවකම ස්කන්ධය 16 u වේ). මේ අනුව, O _{2 මවුල 1 ක ස්කන්ධය ග්‍රෑම් 32 කි. නැතහොත් O 2} හි අණුක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 32 / mol = 32 kg / kmol වේ.

උදාහරණ 2, කාබන් මොනොක්සයිඩ් වායුවේ (CO) අණුක ස්කන්ධය = 12 u + 16 u = 28 u (සෑම කාබන් මොනොක්සයිඩ් අණුවකම කාබන් පරමාණුවක් (C) සහ ඔක්සිජන් පරමාණුවක් (O) අඩංගු වේ. කාබන් පරමාණුවක ස්කන්ධය = 12 u සහ ඔක්සිජන් පරමාණුවක ස්කන්ධය = 16 u. 12 u + 16 u = 28 u). මේ අනුව, CO මවුලයක ස්කන්ධය ග්‍රෑම් 28 කි. නැතහොත් CO හි අණුක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 28/මෝල් = 28 kg/kmol වේ.

උදාහරණ 3, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වායුවේ (CO2) අණුක ස්කන්ධය = [12 u + (2 x 16 u)] = [12 u + 32 u] = 44 u (සෑම කාබන් ඩයොක්සයිඩ් අණුවකම කාබන් පරමාණුවක් (C) සහ ඔක්සිජන් පරමාණු 2 (O) අඩංගු වේ. කාබන් පරමාණුවක ස්කන්ධය = 12 u සහ ඔක්සිජන් පරමාණුවක ස්කන්ධය = 16 u). මේ අනුව, CO ₂ මවුලයක ස්කන්ධය ග්‍රෑම් 44 කි. නැතහොත් CO ₂ හි අණුක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 44/මෝල් = ග්‍රෑම් 44/kmol 44 කි.

ද්‍රව්‍යයක මවුල ගණන (n) = එම ද්‍රව්‍යයේ ස්කන්ධ අනුපාතය එහි අණුක ස්කන්ධයට. ගණිතමය වශයෙන්:

1 ප්රශ්නය:

_{O 2} ග්‍රෑම් 64 දී මවුල ගණන ගණනය කරන්න.

O2 _{ස්කන්ධය} = ග්‍රෑම් 64

_{O 2} හි අණුක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 32/මෝල්

ප්රශ්නය 2:

CO ග්‍රෑම් 280 ක මවුල ගණන ගණනය කරන්න.

CO ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 280

CO හි අණුක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 28/මෝල්

ප්රශ්නය 3:

_{CO 2} ග්‍රෑම් 176 ක මවුල ගණන ගණනය කරන්න.

CO2 _{ස්කන්ධය} = ග්‍රෑම් 176

_{CO 2} හි අණුක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 44/මෝල්

විශ්ව වායු නියතයන් (R)

විද්‍යාඥයින් විසින් කරන ලද පර්යේෂණ මත පදනම්ව, ද්‍රව්‍යයක ප්‍රමාණය ප්‍රකාශ කිරීමට මවුල ගණන (n) භාවිතා කරන්නේ නම්, එක් එක් වායුව සඳහා සංසන්දනය කිරීමේ නියතයට එකම අගයක් ඇති බව සොයා ගන්නා ලදී. අනුරූප නියතය විශ්වීය වායු නියතය (R) වේ.

R = 8.315 J/mol. K

= 8315 kJ / kmol. K

= 0.0821 (L.atm) / (මෝල්. K)

= 1.99 කැලරි / මවුල K

(J = ජූල්, K = කෙල්වින්, L = ලීටර්, atm = වායුගෝලය, කැලරි = කැලරි)

IDEAL GAS නීතිය (මවුල ගණනින්)

ඉහත සංසන්දනය මවුල ගණන (n) සහ විශ්ව වායු නියතයන් (R) ඇතුළත් කිරීමෙන් සමීකරණ බවට පරිවර්තනය කළ හැක.

PV = n RT

මෙම සමීකරණය පරිපූර්ණ වායු නියමය හෝ පරිපූර්ණ වායු අවස්ථා සමීකරණය ලෙස හැඳින්වේ.

P = වායු පීඩනය (N/m ² )

V = වායුවේ පරිමාව (m ³ )

n = මවුල ගණන (මවුල)

R = විශ්වීය වායු නියතයන් (R = 8.315 J/mol. K)

T = වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය (K)

ගැටළුව විසඳීමේදී, ඔබට STP යන පදය හමුවනු ඇත. STP යනු සම්මත උෂ්ණත්වය සහ පීඩනයයි.

සම්මත උෂ්ණත්වය (T) = 0 ^o C = 273 K

සම්මත පීඩනය (P) = 1 atm = 1.013 x 10 ⁵ N / m ² = 1.013 x 10 ² kPa = 101 kPa

වායු නියම ගැටළු විසඳීමේදී, උෂ්ණත්වය කෙල්වින් (K) පරිමාණයෙන් ප්‍රකාශ කළ යුතුය. වායු පීඩනය තවමත් මිනුම් පීඩනයක් නම්, එය පළමුව නිරපේක්ෂ පීඩනය ලෙස වෙනස් කරන්න. නිරපේක්ෂ පීඩනය = වායුගෝලීය පීඩනය + මිනුම් පීඩනය. දන්නා දෙය වායුගෝලීය පීඩනය නම් (මිනුම් පීඩනයක් නැත), ගැටළුව විසඳන්න.

ප්රශ්නය 1:

වායුගෝලීය පීඩනයේදී (101 kPa), කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වායුවේ උෂ්ණත්වය = 20 ^o C වන අතර එහි පරිමාව = ලීටර් 2 වේ. පීඩනය 201 kPa බවට පරිවර්තනය කර උෂ්ණත්වය 40 °C දක්වා වැඩි කළහොත්, කාබන් ඩයොක්සයිඩ් වායුවේ අවසාන පරිමාව ගණනය කරන්න.

විසඳුමක්

පී ₁ = 101 kPa

පී ₂ = 201 kPa

ටී ₁ = 20 ^o සී + 273 කේ = 293 කේ

ටී ₂ = 40 ^o සී + 273 කේ = 313 කේ

V ₁ = ලීටර් 2

ප්රශ්නය 2:

STP හි වායු මවුල 2 ක පරිමාව තීරණය කරන්න (මෙම වායුව පරිපූර්ණ වායුවයි)

විසඳුමක්

ප්රශ්නය 3:

STP හි ඔක්සිජන් වායුවේ පරිමාව = 20 m ^3. ඔක්සිජන් වායු ස්කන්ධය ගණනය කරන්න.

විසඳුමක්

STP හි වායු මවුලයක පරිමාව = ලීටර් 22.4 = 22.4 dm ³ = 22.4 x 10 ^-3 m ³ (22.4 x 10 ^-3 m ³ /mol)

STP හි ඔක්සිජන් වායුවේ පරිමාව = 20 m ³

ඔක්සිජන් අණු වල ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 32 / මවුලය (ඔක්සිජන් මවුලයක ස්කන්ධය = ග්‍රෑම් 32). මේ අනුව, ඔක්සිජන් වායු ස්කන්ධය:

ස්කන්ධය (m) = මවුල ගණන (n) x අණුක ස්කන්ධය

ස්කන්ධය = (893 mol) x (32 g / mol) = 28576 g = 28.576 kg

ප්රශ්නය 4:

ටැංකියක ඔක්සිජන් ලීටර් 4 ක් (O ₂ ) අඩංගු වේ. ඔක්සිජන් උෂ්ණත්වය = 20 ^o C වන අතර මනින ලද පීඩනය = 20 x 10 ⁵ N/m ² වේ . ඔක්සිජන් ස්කන්ධය තීරණය කරන්න ( ඔක්සිජන් අණුක ස්කන්ධය = 32 kg/kmol = 32 g/mol).

විසඳුමක්

P = P atm + P මනින ලද = (1 x 10 ⁵ N/m ² ) + (20 x 10 ⁵ N/m ² ) = 21 x 10 ⁵ N/m ²

ටී = 20 ^o සී + 273 = 293 කේ

V = ලීටර් 4 = 4 dm ³ = 4 x 10 ^-3 m ³

R = 8.315 J/mol. K = 8.315 Nm/mol. K

ඔක්සිජන් අණුක ස්කන්ධය = 32 kg/kmol = 32 g/mol

O ₂ ස්කන්ධය ?

IDEAL GAS නීතිය (අණු ගණන අනුව)

අපි ද්‍රව්‍යයේ ප්‍රමාණය ස්කන්ධය (m) ආකාරයෙන් නොව මවුල ගණන (n) ලෙස ප්‍රකාශ කළහොත්, විශ්වීය වායු නියතය (R) සියලුම වායු සඳහා අදාළ වේ. එය මුලින්ම සොයා ගන්නා ලද්දේ ඉතාලි විද්‍යාඥයෙකු වන ඇමඩියෝ ඇවගාඩ්‍රෝ (1776-1856) විසිනි.

සෑම වායුවකම පරිමාව, පීඩනය සහ උෂ්ණත්වය සමාන වන විට, සෑම වායුවකම සමාන අණු සංඛ්‍යාවක් ඇති බව ඇවගාඩ්‍රෝ පැවසීය.

ඇවගාඩ්‍රෝ කල්පිතය, සියලුම වායු සඳහා නියත R එක සමාන බවට අනුරූප වේ. මෙන්න සාක්ෂි කිහිපයක්:

පළමුව, අපි පරිපූර්ණ වායු නියම සමීකරණය (PV = nRT) භාවිතයෙන් ගැටළුව විසඳන්නේ නම්, මවුල ගණන (n) සමාන වූ විට,

පීඩනය සහ උෂ්ණත්වය ද සමාන වේ, එවිට අපි විශ්වීය වායු නියතයන් R = 8.315 J / mol. K භාවිතා කළහොත් සියලුම වායුවල පරිමාව සමාන වේ. STP හි, එකම මවුල (n) ගණනක් ඇති ඕනෑම වායුවකට එකම පරිමාවක් ඇත. STP හි වායු මවුල 1 ක පරිමාව = ලීටර් 22.4. වායු මවුල 2 ක පරිමාව = ලීටර් 44.8. වායු මවුල 3 ක පරිමාව = ලීටර් 67.2. සහ එසේ ය. මෙය සියලුම වායු සඳහා අදාළ වේ.

දෙවනුව, සියලුම වායු සඳහා මවුලයක ඇති අණු ගණන සමාන වේ. මවුලයක ඇති අණු ගණන = මවුලයකට ඇති අණු ගණන = ඇවගාඩ්‍රෝ අංකය (NA). එබැවින්, සියලුම වායු සඳහා ඇවගාඩ්‍රෝ අංකය සමාන වේ.

මිනුම් මගින් ලබාගත් ඇවගාඩ්‍රෝ අංකය:

NA = 6.02 x 10 ²³ අණු / mol

මුළු අණු ගණන (N) ලබා ගැනීමට, මවුලයකට ඇති අණු ගණන (N _A ) මවුල ගණන (n) න් ගුණ කරන්න.

මුළු අණු ගණන (N) = මවුලයකට ඇති අණු ගණන (N _A ) x මවුල ගණන (n)

P = පීඩනය, V = පරිමාව, N = මුළු අණු ගණන, k = බෝල්ට්ස්මාන් නියතය (k = 1.38 x 10-23 J / K), T = උෂ්ණත්වය

වෙළුම් ඒකක

ලීටර් 1 (L) = මිලිලීටර් 1000 (mL) = ඝන සෙන්ටිමීටර 1000 (cm ³ )

ලීටර් 1 (L) = ඝන දශම 1 (dm ³ ) = 1 x 10 ^-3 m ³

පීඩන ඒකක

1 එන්/මී ² = 1 පැස්කල්

1 atm = 1.013 x 10 ⁵ N/m ² = 1.013 x 10 ⁵ Pa = 1.013 x 10 ² kPa = 101.3 kPa (සාමාන්‍යයෙන් 101 kPa භාවිතා වේ)

පා = පැස්කල්

atm = වායුගෝලය