एक गैस पदार्थ की एक ऐसी स्थिति है जिसमें कोई परिभाषित आकार या मात्रा नहीं होती है। गैसों तापमान, दबाव और आयतन जैसे विभिन्न प्रकारों के आधार पर उनका अपना अनूठा व्यवहार होता है। जबकि प्रत्येक गैस अलग होती है, सभी गैसें एक समान द्रव्य में कार्य करती हैं। यह अध्ययन गाइड गैसों के रसायन विज्ञान से संबंधित अवधारणाओं और कानूनों पर प्रकाश डालता है।
दबाव एक है के नाप प्रति इकाई क्षेत्र बल की मात्रा। एक गैस का दबाव इसकी मात्रा के भीतर एक सतह पर गैस के बल को बल देने की मात्रा है। उच्च दबाव वाली गैसें कम दबाव के साथ गैस की तुलना में अधिक बल लगाती हैं।
एसआई दबाव की इकाई पास्कल (प्रतीक पा) है। पास्कल 1 न्यूटन प्रति वर्ग मीटर के बल के बराबर है। वास्तविक दुनिया की स्थितियों में गैसों से निपटने के दौरान यह इकाई बहुत उपयोगी नहीं है, लेकिन यह एक मानक है जिसे मापा और पुन: पेश किया जा सकता है। कई अन्य दबाव इकाइयों ने समय के साथ विकसित किया है, ज्यादातर गैस से निपटने में हम सबसे अधिक परिचित हैं: हवा। हवा के साथ समस्या, दबाव स्थिर नहीं है। हवा का दबाव समुद्र के स्तर से ऊपर की ऊंचाई और कई अन्य कारकों पर निर्भर करता है। दबाव के लिए कई इकाइयां मूल रूप से समुद्र-स्तर पर औसत वायु दबाव पर आधारित थीं, लेकिन मानकीकृत हो गई हैं।
तापमान घटक कणों की ऊर्जा की मात्रा से संबंधित पदार्थ की एक संपत्ति है।
ऊर्जा की इस मात्रा को मापने के लिए कई तापमान पैमाने विकसित किए गए हैं, लेकिन SI मानक पैमाना है केल्विन तापमान पैमाने. दो अन्य सामान्य तापमान तराजू फ़ारेनहाइट (° F) और सेल्सियस (° C) तराजू हैं।
केल्विन स्केल एक पूर्ण तापमान पैमाने है और लगभग सभी गैस गणना में उपयोग किया जाता है। गैस की समस्याओं के साथ काम करना महत्वपूर्ण है तापमान रीडिंग केल्विन को।
तापमान तराजू के बीच रूपांतरण सूत्र:
के = ° C + 273.15
° C = 5/9 (° F - 32)
° F = 9/5 ° C + 32
एसटीपी का मतलब है मानक तापमान और दबाव। यह 273 K (0 ° C) पर दबाव के 1 वातावरण की स्थितियों को संदर्भित करता है। एसटीपी आमतौर पर गैसों के घनत्व के साथ या अन्य मामलों में शामिल गणना में उपयोग किया जाता है मानक राज्य की स्थिति.
एसटीपी में, एक आदर्श गैस का एक तिल 22.4 एल की मात्रा पर कब्जा कर लेगा।
डाल्टन का नियम बताता है कि गैसों के मिश्रण का कुल दबाव अकेले घटक गैसों के सभी व्यक्तिगत दबावों के योग के बराबर है।
पीकुल = पीगैस 1 + पीगैस २ + पीगैस ३ + ...
घटक गैस के व्यक्तिगत दबाव को जाना जाता है आंशिक दबाव के रूप में गैस का। आंशिक दबाव की गणना सूत्र द्वारा की जाती है
पीमैं = एक्समैंपीकुल
कहाँ पे
पीमैं = व्यक्तिगत गैस का आंशिक दबाव
पीकुल = कुल दबाव
एक्समैं = व्यक्तिगत गैस का मोल अंश
मोल अंश, एक्समैं, मिश्रित गैस के कुल मोल्स द्वारा अलग-अलग गैस के मोल्स की संख्या को विभाजित करके गणना की जाती है।
अवोगाद्रो का नियम बताता है कि गैस का आयतन सीधे आनुपातिक है मोल्स की संख्या गैस का दबाव और तापमान स्थिर रहने पर। असल में: गैस की मात्रा होती है। अधिक गैस जोड़ें, यदि दबाव और तापमान में परिवर्तन नहीं होता है तो गैस अधिक मात्रा में लेती है।
वि = घुट
कहाँ पे
V = वॉल्यूम k = निरंतर n = मोल्स की संख्या
अवोगाद्रो के कानून के रूप में भी व्यक्त किया जा सकता है
वीमैं/ nमैं = वीच/ nच
कहाँ पे
वीमैं और वीच प्रारंभिक और अंतिम वॉल्यूम हैं
nमैं और nच मोल्स की प्रारंभिक और अंतिम संख्या है
बॉयल का गैस कानून बताता है कि जब तापमान स्थिर रहता है तो गैस का आयतन दबाव के विपरीत आनुपातिक होता है।
पी = के / वी
कहाँ पे
पी = दबाव
के = स्थिर
वि = मात्रा
बॉयल के नियम को भी व्यक्त किया जा सकता है
पीमैंवीमैं = पीचवीच
जहां पीमैं और पीच प्रारंभिक और अंतिम दबाव वी हैंमैं और वीच प्रारंभिक और अंतिम दबाव हैं
जैसे-जैसे वॉल्यूम बढ़ता है, दबाव कम होता है या जैसे-जैसे वॉल्यूम घटता जाता है, दबाव बढ़ता जाएगा।
चार्ल्स गैस कानून जब दबाव स्थिर होता है तो गैस का आयतन उसके निरपेक्ष तापमान के समानुपाती होता है।
वी = केटी
कहाँ पे
वि = मात्रा
के = स्थिर
टी = पूर्ण तापमान
चार्ल्स के कानून को भी व्यक्त किया जा सकता है
वीमैं/ टीमैं = वीच/ टीमैं
जहां वीमैं और वीच प्रारंभिक और अंतिम वॉल्यूम हैं
टीमैं और टीच प्रारंभिक और अंतिम पूर्ण तापमान हैं
यदि दबाव स्थिर रखा जाता है और तापमान बढ़ता है, तो गैस की मात्रा बढ़ जाएगी। जैसे-जैसे गैस ठंडी होगी, मात्रा कम होती जाएगी।
लड़का-लूस का गैस कानून बताता है कि जब गैस स्थिर रहती है तो गैस का दबाव उसके पूर्ण तापमान के समानुपाती होता है।
पी = केटी
कहाँ पे
पी = दबाव
के = स्थिर
टी = पूर्ण तापमान
गाय-लुसैक के नियम को भी व्यक्त किया जा सकता है
पीमैं/ टीमैं = पीच/ टीमैं
जहां पीमैं और पीच प्रारंभिक और अंतिम दबाव हैं
टीमैं और टीच प्रारंभिक और अंतिम पूर्ण तापमान हैं
यदि तापमान बढ़ता है, तो वॉल्यूम स्थिर होने पर गैस का दबाव बढ़ जाएगा। जैसे-जैसे गैस ठंडी होगी, दबाव कम होता जाएगा।
आदर्श गैस कानून, जिसे भी जाना जाता है संयुक्त गैस कानून के रूप में, सभी का एक संयोजन है पिछले गैस कानूनों में चर. आदर्श गैस कानून सूत्र द्वारा व्यक्त किया गया है
पीवी = एनआरटी
कहाँ पे
पी = दबाव
वि = मात्रा
n = गैस के मोल्स की संख्या
आर = आदर्श गैस स्थिर
टी = पूर्ण तापमान
R का मान दबाव, आयतन और तापमान की इकाइयों पर निर्भर करता है।
आर = 0.0821 लीटर · एटीएम / मोल · के (पी = एटीएम, वी = एल और टी = के)
R = 8.3145 J / mol · K (दबाव x आयतन ऊर्जा है, T = K)
आर = 8.2057 मीटर3· Atm / mol · K (P = atm, V = घन मीटर और T = K)
R = 62.3637 L · Torr / mol · K या L · mmHg / mol · K (P = torr या mmHg, V = L और T = K)
आदर्श गैस कानून सामान्य परिस्थितियों में गैसों के लिए अच्छी तरह से काम करता है। प्रतिकूल परिस्थितियों में उच्च दबाव और बहुत कम तापमान शामिल हैं।
आदर्श गैस कानून वास्तविक गैसों के व्यवहार के लिए एक अच्छा अनुमान है। आदर्श गैस कानून द्वारा अनुमानित मूल्य आमतौर पर मापा वास्तविक दुनिया मूल्यों के 5% के भीतर होते हैं। आदर्श गैस कानून विफल हो जाता है जब गैस का दबाव बहुत अधिक होता है या तापमान बहुत कम होता है। वैन डेर वाल्स समीकरण में आदर्श गैस कानून के दो संशोधन हैं और इसका उपयोग वास्तविक गैसों के व्यवहार की अधिक बारीकी से भविष्यवाणी करने के लिए किया जाता है।
वैन डेर वाल्स समीकरण है
(पी + ए2/ वी2) (वी - एनबी) = एनआरटी
कहाँ पे
पी = दबाव
वि = मात्रा
गैस के लिए एक = दबाव सुधार लगातार अद्वितीय है
b = आयतन में निरंतर सुधार
n = गैस के मोल्स की संख्या
टी = पूर्ण तापमान
वैन डेर वाल्स समीकरण में अणुओं के बीच बातचीत को ध्यान में रखने के लिए एक दबाव और मात्रा सुधार शामिल है। आदर्श गैसों के विपरीत, एक वास्तविक गैस के व्यक्तिगत कणों में एक दूसरे के साथ बातचीत होती है और निश्चित मात्रा होती है। चूंकि प्रत्येक गैस अलग है, प्रत्येक गैस के वैन डेर वाल्स समीकरण में ए और बी के लिए अपने स्वयं के सुधार या मूल्य हैं।