আদর্শ গ্যাস অণুর ঘনত্ব। সূত্র এবং নমুনা সমস্যা

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 17:42

গ্যাসের সক্রিয় পৃষ্ঠের বৃহৎ এলাকা এবং সিস্টেম গঠনকারী কণাগুলির উচ্চ গতিশক্তির কারণে তরল এবং কঠিন পদার্থের তুলনায় উচ্চ প্রতিক্রিয়াশীলতা রয়েছে। এই ক্ষেত্রে, গ্যাসের রাসায়নিক কার্যকলাপ, এর চাপ এবং অন্যান্য কিছু পরামিতি অণুর ঘনত্বের উপর নির্ভর করে। আসুন এই নিবন্ধে বিবেচনা করি যে এই মানটি কী এবং কীভাবে এটি গণনা করা যেতে পারে৷

আমরা কোন গ্যাসের কথা বলছি?

এই নিবন্ধটি তথাকথিত আদর্শ গ্যাসগুলি বিবেচনা করবে। তারা কণার আকার এবং তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া অবহেলা করে। আদর্শ গ্যাসে যে প্রক্রিয়াটি ঘটে তা হল কণা এবং জাহাজের দেয়ালের মধ্যে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষ। এই সংঘর্ষের ফলাফল একটি পরম চাপ৷

যেকোন প্রকৃত গ্যাস তার বৈশিষ্ট্যে আদর্শের কাছে পৌঁছে যদি এর চাপ বা ঘনত্ব হ্রাস করা হয় এবং এর পরম তাপমাত্রা বৃদ্ধি করা হয়। তবুও, এমন রাসায়নিক রয়েছে যা এমনকি কম ঘনত্বে এবং উচ্চতায়তাপমাত্রা আদর্শ গ্যাস থেকে অনেক দূরে। এই জাতীয় পদার্থের একটি আকর্ষণীয় এবং সুপরিচিত উদাহরণ হল জলীয় বাষ্প। আসল বিষয়টি হল এর অণুগুলি (H_{2O) অত্যন্ত মেরু (অক্সিজেন হাইড্রোজেন পরমাণু থেকে ইলেক্ট্রন ঘনত্বকে দূরে সরিয়ে দেয়)। পোলারিটি তাদের মধ্যে একটি উল্লেখযোগ্য ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়া ঘটায়, যা একটি আদর্শ গ্যাসের ধারণার চরম লঙ্ঘন।}

ক্লেপেয়ারন-মেন্ডেলিভের সর্বজনীন আইন

একটি আদর্শ গ্যাসের অণুগুলির ঘনত্ব গণনা করতে সক্ষম হওয়ার জন্য, একজনকে সেই আইনের সাথে পরিচিত হওয়া উচিত যা তার রাসায়নিক গঠন নির্বিশেষে যে কোনও আদর্শ গ্যাস সিস্টেমের অবস্থা বর্ণনা করে। এই আইনটি ফরাসী এমিল ক্ল্যাপেয়ারন এবং রাশিয়ান বিজ্ঞানী দিমিত্রি মেন্ডেলিভের নাম বহন করে। সংশ্লিষ্ট সমীকরণ হল:

PV=nRT.

সমতা বলে যে চাপ P এবং আয়তন V এর গুণফল সর্বদা পরম তাপমাত্রা T এর গুণফল এবং একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য n পদার্থের পরিমাণের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক হতে হবে। এখানে R হল সমানুপাতিকতার সহগ, যাকে সর্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক বলা হয়। এটি 1 K (R=8, 314 J/(molK)) দ্বারা উত্তপ্ত হলে 1 mol গ্যাস সম্প্রসারণের ফলে যে পরিমাণ কাজ করে তা দেখায়।

অণুর ঘনত্ব এবং তার গণনা

সংজ্ঞা অনুসারে, পরমাণু বা অণুর ঘনত্ব সিস্টেমে কণার সংখ্যা হিসাবে বোঝা যায়, যা প্রতি ইউনিট আয়তনে পড়ে। গাণিতিকভাবে, আপনি লিখতে পারেন:

c_N=N/V.

যেখানে N হল সিস্টেমের মোট কণার সংখ্যা।

গ্যাস অণুর ঘনত্ব নির্ধারণের সূত্রটি লেখার আগে, আসুন n পদার্থের সংজ্ঞা এবং R এর মানকে বোল্টজম্যান ধ্রুবক kB স্মরণ করি।:

n=N/NA_;

k_B=R/NA_।

এই সমতাগুলি ব্যবহার করে, আমরা রাষ্ট্রের সর্বজনীন সমীকরণ থেকে N/V অনুপাত প্রকাশ করি:

PV=nRT=>

PV=N/NA_RT=NkB_T=>

c_N=N/V=P/(k_BT)।

সুতরাং আমরা একটি গ্যাসে কণার ঘনত্ব নির্ধারণের সূত্র পেয়েছি। আপনি দেখতে পাচ্ছেন, এটি সিস্টেমের চাপের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক এবং পরম তাপমাত্রার বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।

যেহেতু সিস্টেমে কণার সংখ্যা বেশি, ঘনত্ব c_N ব্যবহারিক গণনা করার সময় ব্যবহার করা অসুবিধাজনক। পরিবর্তে, মোলার ঘনত্ব c _{আরও প্রায়ই ব্যবহৃত হয়। এটি একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য নিম্নরূপ সংজ্ঞায়িত করা হয়েছে:}

c_{=n/V=P/(R T)।}

উদাহরণ সমস্যা

স্বাভাবিক অবস্থায় বাতাসে অক্সিজেন অণুর মোলার ঘনত্ব গণনা করা প্রয়োজন।

এই সমস্যা সমাধানের জন্য, মনে রাখবেন যে বাতাসে 21% অক্সিজেন রয়েছে। ডাল্টনের আইন অনুসারে, অক্সিজেন 0.21P₀ আংশিক চাপ সৃষ্টি করে, যেখানে P₀=101325 Pa (একটি বায়ুমণ্ডল)। স্বাভাবিক অবস্থাতেও 0 ^{oC তাপমাত্রা অনুমান করা হয়(273.15 K)।}

বাতাসে অক্সিজেনের মোলার ঘনত্ব গণনা করার জন্য আমরা সমস্ত প্রয়োজনীয় প্যারামিটার জানি। আমরা পাই:

c_(O2_{)=P/(R T)=0.21101325/(8.314273, 15)=9.37 mol/m}3^.

যদি এই ঘনত্বকে 1 লিটারের আয়তনে কমানো হয়, তাহলে আমরা 0.009 mol/L. পাই

1 লিটার বাতাসে কতগুলি O₂ অণু রয়েছে তা বোঝার জন্য, গণনাকৃত ঘনত্বকে N_A দিয়ে গুণ করুন। এই পদ্ধতিটি সম্পূর্ণ করার পরে, আমরা একটি বিশাল মান পাই: N(O₂)=5, 6410^{21অণু।}