আদর্শ গ্যাস সমীকরণ

একাদশ- দ্বাদশ শ্রেণি - পদার্থবিদ্যা - পদার্থবিজ্ঞান – ১ম পত্র | NCTB BOOK

2.9k

Summary

গ্যাসের আয়তন, চাপ ও তাপমাত্রার সম্পর্ক বোঝার জন্য বয়েলের এবং চার্লসের সূত্র ব্যবহার করা হয়। গ্যাসের অবস্থা রূপ (pV = nRT) সাধারণত গ্যাস সমীকরণ বা আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ হিসেবে পরিচিত। এখানে:

V = আয়তন
p = চাপ
T = তাপমাত্রা
R = মোলার গ্যাস ধ্রুবক (সর্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক)
n = মোলের সংখ্যা

অভিন্ন চাপ ও তাপমাত্রায় এক মোল গ্যাসের আয়তন 22.4 লিটার। গ্যাসের সদৃশ আচরণ নিম্ন চাপ ও উচ্চ তাপমাত্রায় মেলে। আদর্শ গ্যাস হিসেবে বিবেচিত গ্যাসগুলি বয়েল ও চার্লসের সূত্র অনুসরণ করে। বাস্তবে কোনো গ্যাসই সম্পূর্ণরূপে আদর্শ নয়।

ধরা যাক, m ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন, চাপ ও পরম তাপমাত্রা যথাক্রমে V, p এবং T।

বয়েলের সূত্র থেকে আমরা পাই, V $\propto \frac{1}{p}$ যখন m এবং T ধ্রুব এবং চার্লসের সূত্র থেকে আমরা পাই, V $\propto$ T, যখন m এবং p ধ্রুব।

অনুপাতের সূত্রানুসারে, $V \propto \frac{T}{P}$ যখন m ধ্রুব

$V = K \frac{T}{P}$

$\frac{p V}{T} = k$

pV = KT ….. (10.5)

এখানে K একটি ধ্রুব সংখ্যা, এর মান গ্যাসের ভর, m উপর নির্ভর করে।

যদি T₁, T₂,…… T_n কেলভিন তাপমাত্রায় এবং P₁, P₂…. .. P_n চাপে কোনো নির্দিষ্ট ভরের গ্যাসের আয়তন যথাক্রমে V₁, V₂ .... V_n, হয়, তাহলে উপরিউক্ত সমীকরণ অনুসারে,

$\frac{p_{1} V_{1}}{T_{1}} = \frac{p_{2} V_{2}}{T_{2}} = . . . . . . = \frac{p_{n} V_{n}}{T_{n}} = K$ ধ্রুবক (10.7)

যদি এক মোল (mole) বা এক গ্রাম অণু গ্যাস বিবেচনা করা হয় তাহলে সকল গ্যাসের জন্য এই ধ্রুব সংখ্যার মান একই হয়। তখন এই ধ্রুবককে R দিয়ে নির্দেশ করা হয়, অন্যক্ষেত্রে একে K দিয়ে প্রকাশ করা হয়।

সুতরাং এক মোল গ্যাসের জন্য

$\frac{p V}{T} = R$

বা, pV = RT

এখানে R হচ্ছে মোলার গ্যাস ধ্রুবক এবং V হচ্ছে এক মোল গ্যাসের আয়তন। অ্যাভোগাড্রোর অনুকম্প অনুসারে অভিন্ন চাপ ও তাপমাত্রায় যেকোনো গ্যাসের এক মোল একই আয়তন দখল করে এবং প্রমাণ তাপমাত্রা ও চাপে এই আয়তন হচ্ছে 22.4 litre বা, 22.4 x 10^-3m³। সুতরাং R-এর মান সকল গ্যাসের জন্য একই। এজন্য R-কে সর্বজনীন বা বিশ্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক বলে। R-এর মান এস আই বা আন্তর্জাতিক পদ্ধতিতে 8.31 J K^-1 mol^-1

যদি এক মোল বা এক গ্রাম অণু গ্যাস না নিয়ে m পরিমাণ গ্যাস নেওয়া হয় যার আয়তন V এবং ঐ গ্যাসের আণবিক ভর যদি M হয়, তবে এক মোল বা এক গ্রাম অণু গ্যাসের আয়তন হবে $\frac{M}{m}$ V। সুতরাং ( 10.7) সমীকরণে V এর পরিবর্তে $\frac{M}{m}$ V বসিয়ে আমরা পাই,

$p = \frac{M}{m} v = R T$

বা, pV = $\frac{M}{m}$ RT

কিন্তু $\frac{M}{m}$ হচ্ছে গ্যাসের মোলের সংখ্যা যা পূর্ণ সংখ্যা বা ভগ্নাংশ হতে পারে। একে n দিয়ে প্রকাশ করা হলে উপরিউক্ত

সমীকরণ দাঁড়ায়,

pV =nRT

এ সমীকরণ হচ্ছে বয়েল ও চার্লসের সূত্রের সংযুক্ত রূপ। এ সমীকরণকে সাধারণত গ্যাস সমীকরণ বা আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ বলা হয়। কেননা, যেকোনো ভরের গ্যাসের চাপ, আয়তন এবং তাপমাত্রা জেনে এর ভৌত অবস্থা পরিপূর্ণভাবে জানা যায় ।

যে সকল গ্যাস বয়েল ও চার্লসের সূত্র যুগ্মভাবে (অর্থাৎ 10.9 সমীকরণ) মেনে চলে তাদেরকে আদর্শ গ্যাস বলে।

এজন্য (10.9) সমীকরণকে আদর্শ গ্যাস সমীকরণও বলে। বাস্তবে কোনো গ্যাসই আদর্শ গ্যাসের ন্যায় আচরণ করে না। কেবলমাত্র নিম্নচাপ ও উচ্চ তাপমাত্রায় গ্যাস এ সমীকরণ মেনে চলে।

Content added || updated By