வேதியியலில் ரௌல்ட் விதி என்றால் என்ன?

வேதியியலில் ரௌல்ட் விதி என்றால் என்ன?

வேதியியலில், குறிப்பாக கரைசல்கள் மற்றும் கலவைகளின் இயற்பியல் பண்புகள் பற்றிய ஆய்வில், ஒரு பொருளை மற்றொரு பொருளுடன் கலக்கும்போது அதன் ஆவி அழுத்தம் எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதை விளக்கப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு முக்கியமான கருத்து உள்ளது. இந்தக் கருத்து ரௌல்ட் விதி என்று அழைக்கப்படுகிறது. வாசனைத் திரவியம் தயாரித்தல், ஆல்கஹால் சுத்திகரிப்பு மற்றும் காய்ச்சி வடித்தல் செயல்முறையின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகள் போன்ற பல்வேறு அன்றாட நிகழ்வுகளையும் தொழில்துறை செயல்முறைகளையும் புரிந்துகொள்வதற்கு இந்த விதியே அடிப்படையாக உள்ளது. இந்தக் கட்டுரை ரௌல்ட் விதியின் வரையறை, அதன் சூத்திரம், அதன் பயன்பாட்டிற்கான எடுத்துக்காட்டுகள், அது பொருந்தும் நிபந்தனைகள் மற்றும் அதன் வரம்புகள் பற்றி விவாதிக்கும்.

ரவுல்ட்டின் விதியைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

ரௌல்ட் விதி என்பது, ஒரு இலட்சியக் கரைசலில் உள்ள ஒரு கூறின் பகுதி ஆவி அழுத்தமானது, அக்கரைசலில் உள்ள அக்கூறுகளின் மோல் பின்னத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் இருக்கும் என்று கூறும் ஒரு விதியாகும். இந்த விதியை, 19 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியில், கரைசல்களின் பண்புகளை ஆய்வு செய்துகொண்டிருந்தபோது, ​​பிரெஞ்சு வேதியியலாளரான ஃபிரான்சுவா-மாரி ரௌல்ட் முதன்முதலில் முன்மொழிந்தார்.

எளிமையாகச் சொல்வதானால், "ஒரு கரைப்பானை மற்றொரு பொருளுடன் கலக்கும்போது, ​​அந்தக் கரைப்பானின் ஆவி அழுத்தம் எவ்வாறு மாறும்?" என்ற கேள்விக்கு ரௌல்ட் விதி பதிலளிக்க உதவுகிறது. அதற்கான பதில்: கலவையில் உள்ள கரைப்பானின் விகிதாச்சாரத்திற்கு ஏற்ப, கரைப்பானின் ஆவி அழுத்தம் குறையும்.

ரவுல்ட் விதி சூத்திரம்

இரண்டு கூறுகளைக் (எடுத்துக்காட்டாக A மற்றும் B) கொண்ட ஒரு இலட்சியக் கரைசலுக்கு, ரௌல்ட் விதியை பின்வருமாறு எழுதலாம்:

\[
P_A = X_A · P_A^0
\]

தகவல்:
– \( P_A \) = கரைசலில் உள்ள கூறு A-யின் பகுதி ஆவி அழுத்தம்
– \( X_A \) = கரைசலில் உள்ள கூறு A-யின் மோல் பின்னம்
– \( P_A^0 \) = தூய கூறு A-யின் ஆவி அழுத்தம் (அதே வெப்பநிலையில்)

ஒரு கரைசலில் எளிதில் ஆவியாகக்கூடிய இரண்டு கூறுகள் இருந்தால், அக்கரைசலின் மொத்த ஆவி அழுத்தம் பின்வருமாறு வெளிப்படுத்தப்படுகிறது:

\[
P_{total} = P_A + P_B = X_A \cdot P_A^0 + X_B \cdot P_B^0
\]

எனவே, கரைசலின் மொத்த ஆவி அழுத்தம் என்பது ஒவ்வொரு கூறுகளின் பகுதி ஆவி அழுத்தங்களின் கூட்டுத்தொகையாகும்.

ரௌல்ட் விதியில் மோல் பின்னத்தின் கருத்து

மோல் பின்னம் என்பது ஒரு கரைசலில் உள்ள ஒரு கூறின் மோல்களின் எண்ணிக்கைக்கும், அனைத்து கூறுகளின் மொத்த மோல்களின் எண்ணிக்கைக்கும் உள்ள விகிதமாகும். அதற்கான சூத்திரம்:

\[
X_A = \frac{n_A}{n_A + n_B}
\]

தகவல்:
– \( n_A \) = கூறு A இன் மோல்களின் எண்ணிக்கை
– \( n_B \) = கூறு B இன் மோல்களின் எண்ணிக்கை

மோல் பின்னம் எப்போதும் 0 மற்றும் 1-க்கு இடையில் ஒரு மதிப்பைக் கொண்டிருக்கும். ஒரு கூறின் மோல் பின்னம் அதிகமாக இருந்தால், கரைசலின் ஆவி அழுத்தத்திற்கு அதன் பங்களிப்பும் அதிகமாக இருக்கும்.

ரௌல்ட் விதியின் கணக்கீட்டு எடுத்துக்காட்டு

எடுத்துக்காட்டாக, A (கரைப்பான்) மற்றும் B (ஆவியாகும் கரைபொருள்) ஆகிய கூறுகளிலிருந்து ஒரு கரைசல் தயாரிக்கப்படுகிறது. பின்வருபவை அறியப்படுகின்றன:
– \( X_A = 0{,}7 \)
– \( P_A^0 = 100 \) mmHg

அப்படியானால், கரைசலில் A-யின் பகுதி ஆவி அழுத்தம்:

\[
P_A = X_A ⋅ P_A^0 = 0, 7 ⋅ 100 = 70 mmHg
\]

இதன் பொருள் என்னவென்றால், கரைப்பான் A-இன் ஆவி அழுத்தம் (தூய நிலையில்) 100 mmHg-இலிருந்து, கரைசலில் கலந்த பிறகு 70 mmHg-ஆகக் குறைகிறது.

B-யும் நிலையற்றதாக இருந்தால், எடுத்துக்காட்டாக \( X_B = 0{,}3 \) மற்றும் \( P_B^0 = 50 \) mmHg:

\[
P_B = 0,3 · 50 = 15 mmHg
\]

எனவே, கரைசலின் மொத்த ஆவி அழுத்தம்:

\[
P_{total} = 70 + 15 = 85 \text{ mmHg}
\]

ரௌல்ட் விதிக்கும் ஆவி அழுத்தக் குறைவிற்கும் உள்ள தொடர்பு

ரௌல்ட் விதியின் மிகவும் பிரபலமான பயன்பாடுகளில் ஒன்று, ஆவியாகாத கரைபொருளை ஆவியாகும் கரைப்பானுடன் சேர்க்கும்போது ஆவி அழுத்தத்தில் ஏற்படும் குறைவை விளக்குவதாகும். ஆவியாகாத கரைபொருள் ஆவி அழுத்தத்திற்குப் பங்களிக்காததால், கரைசலின் ஆவி அழுத்தம் தூய கரைப்பானின் ஆவி அழுத்தத்தை விடக் குறைவாக உள்ளது.

நடைமுறையில், ஒரு கரைசலின் மேற்பரப்பு கரைபொருள் துகள்களால் "நிரப்பப்படும்போது", வாயு நிலைக்குத் தப்பிச் செல்லக்கூடிய கரைப்பான் மூலக்கூறுகளின் எண்ணிக்கை குறைகிறது. இதன் விளைவாக, ஆவி அழுத்தம் குறைகிறது. இந்த நிகழ்வே கரைசல்களின் கூட்டிணைவுப் பண்புகளுக்கு அடிப்படையாக அமைகிறது, அவையாவன:
– நீராவி அழுத்தத்தில் குறைவு
– கொதிநிலை உயர்வு
– உறைநிலைத் தாழ்வு
– சவ்வூடுபரவல் அழுத்தம்

ரௌல்ட் விதியைப் பயன்படுத்துவதற்கான நிபந்தனைகள் (சிறந்த கரைசல்)

எல்லாத் தீர்வுகளும் ரௌல்ட் விதியை முழுமையாகப் பின்பற்றுவதில்லை. இந்த விதி, இலட்சியத் தீர்வுகளுக்கு, அதாவது பின்வரும் நிபந்தனைகளைப் பூர்த்தி செய்யும் தீர்வுகளுக்கு, மிகச் சிறப்பாகப் பொருந்துகிறது:

1. ஒத்த மற்றும் வேறுபட்ட மூலக்கூறுகளுக்கு இடையேயான ஈர்ப்பு விசை ஏறக்குறைய சமமாக இருக்கும்.
எடுத்துக்காட்டாக, A–A, B–B மற்றும் A–B ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான விசைகள் ஒப்பீட்டளவில் சமமாக உள்ளன.

2. கரைசலில் உள்ள கூறுகளுக்கு இடையே எந்த வேதிவினையும் நடைபெறுவதில்லை.

3. கலப்பதால் கன அளவில் குறிப்பிடத்தக்க மாற்றங்கள் ஏற்படுவதில்லை.

4. நிலையான வெப்பநிலை (ஆவி அழுத்தம் வெப்பநிலையைப் பெரிதும் சார்ந்துள்ளது, எனவே கணக்கீடுகள் ஒரே வெப்பநிலையில் செய்யப்படுகின்றன).

இலட்சியத் தன்மையை நெருங்கும் கரைசல்களுக்கான எடுத்துக்காட்டுகள், பொதுவாக ஒத்த அமைப்பு மற்றும் துருவமுனைப்பு கொண்ட பொருட்களின் கலவைகளாகும்; எடுத்துக்காட்டாக, சில ஹைட்ரோகார்பன் கலவைகள்.

ரௌல்ட் விதியிலிருந்து விலகல்கள்

நடைமுறையில், பல மெய் தீர்வுகள் ரௌல்ட் விதியிலிருந்து விலகுகின்றன. இந்த விலகல்கள் பின்வருமாறு பிரிக்கப்பட்டுள்ளன:

1. நேர்மறை விலகல்
ஒரு கரைசலின் மொத்த ஆவி அழுத்தம், ரௌல்ட் விதியால் கணிக்கப்பட்டதை விட அதிகமாக இருக்கும்போது இது நிகழ்கிறது. இதன் பொருள், வெவ்வேறு மூலக்கூறுகளுக்கு (A–B) இடையேயான இடைவினைகள், ஒத்த மூலக்கூறுகளுக்கு (A–A அல்லது B–B) இடையேயான இடைவினைகளை விட வலிமை குறைந்தவை என்பதாகும். மூலக்கூறுகள் எளிதாக ஆவியாவதால், ஆவி அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது. ஒரு பொதுவான உதாரணம்: எத்தனால் மற்றும் நீரின் ஒரு கலவை, குறிப்பிட்ட விகிதங்களில் இந்த நடத்தையை வெளிப்படுத்தி, ஒரு அசெட்ரோப்பை உருவாக்க முடியும்.

2. எதிர்மறை விலகல்
ரௌல்ட் விதியால் கணிக்கப்பட்டதை விட மொத்த ஆவி அழுத்தம் குறைவாக இருக்கும்போது இது நிகழ்கிறது. A–B கவர்ச்சி விசைகள் வலிமையாக இருக்கும்போது இது நிகழ்கிறது, எனவே மூலக்கூறுகள் திரவ நிலையில் அதிகமாக "தக்கவைக்கப்பட்டு" ஆவியாவதற்கான வாய்ப்பு குறைகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, அசிட்டோன் மற்றும் குளோரோஃபார்ம் கலவையானது வலிமையான இடைவினைகள் (எ.கா., ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகள்) காரணமாக ஒரு எதிர்மறை விலகலைக் காட்டுகிறது.

காய்ச்சி வடித்தல் மற்றும் தொழில்துறையில் ரௌல்ட் விதியின் பங்கு

திரவக் கலவைகளைப் பிரிப்பதற்கான செயல்முறைகளை, குறிப்பாகக் காய்ச்சி வடித்தலை வடிவமைப்பதில், ரௌல்ட் விதி மிக முக்கியமானது. காய்ச்சி வடித்தலானது, கூறுகளின் ஆவியாகும் தன்மையில் உள்ள வேறுபாடுகளைப் பயன்படுத்திக் கொள்கிறது. ஒவ்வொரு கூறுகளின் பகுதி ஆவி அழுத்தங்களைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், விஞ்ஞானிகளும் பொறியாளர்களும் கரைசலுக்கு மேலே உருவாகும் ஆவியின் கலவையைக் கணிக்க முடியும்.

உண்மையான பயன்பாடுகளில் அடங்குபவை:
– குளிர்பான மற்றும் மருந்துத் தொழில்களில் ஆல்கஹால் சுத்திகரிப்பு
பின்னக் காய்ச்சி வடித்தல் மூலம் பெட்ரோலியம் பதப்படுத்துதல்
ஆவியாகும் பொருட்களின் கலவையை உள்ளடக்கிய வாசனை திரவியங்கள் மற்றும் சாரங்களின் உற்பத்தி.
– ஆவி-திரவ சமநிலை கணக்கீடுகளில் வேதியியல் பொறியியல்

ரவுல்ட் விதியின் வரம்புகள்

ரௌல்ட் விதி மிகவும் பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், அதற்குப் பல வரம்புகள் உள்ளன, அவையாவன:
– வலுவான இடைவினைகளைக் கொண்ட கரைசல்களுக்கு (எ.கா. மின்பகுளிக் கரைசல்கள், பிரதான ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளைக் கொண்ட கரைசல்கள்) இது துல்லியமானதல்ல.
– உகந்ததல்லாத அமைப்புகளில் மிக அதிக செறிவுகளுக்குப் பொருத்தமானதல்ல
– கூடுதல் கருத்துகள் (எ.கா. செயல்பாடு குணகங்கள்) இல்லாமல், அசெட்ரோப்களை உருவாக்கும் கரைசல்களின் நடத்தையை விளக்க முடியாது.

பல சந்தர்ப்பங்களில், விஞ்ஞானிகள் கணிப்புகளை மேலும் துல்லியமாக்குவதற்காக, (கரைசல் வெப்ப இயக்கவியலில் உள்ள) செயல்பாடு குணகங்கள் போன்ற திருத்தங்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

முடிவுரை

ரௌல்ட் விதி என்பது கரைசல் வேதியியலில் உள்ள ஒரு அடிப்படைக் கொள்கையாகும். இது, ஒரு இலட்சியக் கரைசலில் உள்ள ஒரு கூறின் பகுதி ஆவி அழுத்தம், அதன் மோல் பின்னத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் இருக்கும் என்று கூறுகிறது. இந்த விதி, ஆவி அழுத்தக் குறைவைப் புரிந்துகொள்ளவும், ஒரு கலவையின் மொத்த ஆவி அழுத்தத்தைக் கணிக்கவும், காய்ச்சி வடித்தல் போன்ற பல்வேறு பிரித்தல் செயல்முறைகளை விளக்கவுமாக நமக்கு உதவுகிறது. இருப்பினும், இந்த விதி இலட்சியக் கரைசல்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது; மேலும், வலுவான அல்லது சிக்கலான மூலக்கூறு இடைவினைகளைக் கொண்ட உண்மையான கரைசல்களில் இதிலிருந்து விலகக்கூடும்.

நீங்கள் விரும்பினால், நடுநிலைப் பள்ளி/உயர்நிலைப் பள்ளி மாணவர்களுக்காகக் கட்டுரையின் எளிமையான பதிப்பை உருவாக்கவோ, அல்லது செயல்பாட்டுக் குணகங்கள் மற்றும் கட்ட வரைபடங்கள் பற்றிய விவாதத்துடன் கூடிய விரிவான பதிப்பை உருவாக்கவோ நான் உதவ முடியும்.