বাস্তব গ্যাস: আদর্শ থেকে বিচ্যুতি

বাস্তব গ্যাস: আদর্শ থেকে বিচ্যুতি
বাস্তব গ্যাস: আদর্শ থেকে বিচ্যুতি
Anonim

রসায়নবিদ এবং পদার্থবিদদের মধ্যে "বাস্তব গ্যাস" শব্দটি এই জাতীয় গ্যাসগুলিকে ডাকতে ব্যবহৃত হয়, যেগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি তাদের আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়ার উপর সরাসরি নির্ভর করে। যদিও যেকোন বিশেষ রেফারেন্স বইতে কেউ পড়তে পারে যে এই পদার্থগুলির একটি মোল স্বাভাবিক অবস্থায় এবং স্থির অবস্থায় প্রায় 22.41108 লিটারের আয়তন দখল করে। এই জাতীয় বিবৃতি শুধুমাত্র তথাকথিত "আদর্শ" গ্যাসগুলির জন্যই সত্য, যার জন্য, ক্ল্যাপিরন সমীকরণ অনুসারে, পারস্পরিক আকর্ষণ এবং অণুগুলির বিকর্ষণ শক্তিগুলি কাজ করে না এবং পরবর্তী দ্বারা দখলকৃত আয়তনটি একটি নগণ্য মান।.

বাস্তব গ্যাস
বাস্তব গ্যাস

অবশ্যই, প্রকৃতিতে এই জাতীয় পদার্থের অস্তিত্ব নেই, তাই এই সমস্ত যুক্তি এবং গণনা সম্পূর্ণরূপে তাত্ত্বিক। কিন্তু বাস্তব গ্যাসগুলি, যা আদর্শের নিয়ম থেকে এক বা অন্য ডিগ্রীতে বিচ্যুত হয়, সব সময় পাওয়া যায়। এই জাতীয় পদার্থের অণুগুলির মধ্যে সর্বদা পারস্পরিক আকর্ষণ শক্তি থাকে, যা বোঝায় যে তাদের আয়তন থেকে কিছুটা আলাদানিখুঁত মডেল প্রাপ্ত. তদুপরি, সমস্ত বাস্তব গ্যাসের আদর্শ থেকে বিচ্যুতির বিভিন্ন ডিগ্রি রয়েছে।

কিন্তু এখানে একটি খুব স্পষ্ট প্রবণতা রয়েছে: একটি পদার্থের স্ফুটনাঙ্ক যত বেশি শূন্য ডিগ্রি সেলসিয়াসের কাছাকাছি হবে, এই যৌগটি আদর্শ মডেল থেকে তত বেশি আলাদা হবে। একটি বাস্তব গ্যাসের জন্য রাষ্ট্রের সমীকরণ, ডাচ পদার্থবিদ জোহানেস ডিডেরিক ভ্যান ডার ওয়ালসের মালিকানাধীন, 1873 সালে তাঁর দ্বারা উদ্ভূত হয়েছিল। এই সূত্রটি, যার ফর্ম আছে (p + n2a/V2) (V – nb)=nRT, এর সাথে তুলনা করা হয়েছে Clapeyron সমীকরণ (pV=nRT), পরীক্ষামূলকভাবে নির্ধারিত। এর মধ্যে প্রথমটি আণবিক মিথস্ক্রিয়া শক্তিগুলিকে বিবেচনা করে, যা কেবল গ্যাসের ধরণ দ্বারা নয়, এর আয়তন, ঘনত্ব এবং চাপ দ্বারাও প্রভাবিত হয়। দ্বিতীয় সংশোধনী একটি পদার্থের আণবিক ওজন নির্ধারণ করে৷

বাস্তব গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ
বাস্তব গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ

এই সমন্বয়গুলি উচ্চ গ্যাসের চাপে সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা গ্রহণ করে। উদাহরণস্বরূপ, 80 atm এর সূচকে নাইট্রোজেনের জন্য। গণনাগুলি আদর্শ থেকে প্রায় পাঁচ শতাংশের মধ্যে আলাদা হবে এবং চারশো বায়ুমণ্ডলে চাপ বৃদ্ধির সাথে পার্থক্য ইতিমধ্যে একশো শতাংশে পৌঁছে যাবে। এটি অনুসরণ করে যে একটি আদর্শ গ্যাস মডেলের আইনগুলি খুব আনুমানিক। তাদের থেকে বিচ্যুতি পরিমাণগত এবং গুণগত উভয়ই। প্রথমটি এই সত্যে উদ্ভাসিত হয় যে ক্ল্যাপেয়ারন সমীকরণটি সমস্ত বাস্তব বায়বীয় পদার্থের জন্য খুব আনুমানিকভাবে পরিলক্ষিত হয়। গুণগত বিচ্যুতি অনেক গভীর।

আসল গ্যাসগুলি ভালভাবে রূপান্তরিত হতে পারে এবংএকটি তরলে, এবং একত্রিতকরণের একটি কঠিন অবস্থায়, যেটি অসম্ভব হবে যদি তারা ক্ল্যাপেয়ারন সমীকরণটি কঠোরভাবে অনুসরণ করে। এই জাতীয় পদার্থের উপর কাজ করে আন্তঃআণবিক শক্তি বিভিন্ন রাসায়নিক যৌগ গঠনের দিকে পরিচালিত করে। আবার, একটি তাত্ত্বিক আদর্শ গ্যাস ব্যবস্থায় এটি সম্ভব নয়। এইভাবে গঠিত বন্ধনকে রাসায়নিক বা ভ্যালেন্স বন্ড বলা হয়। যখন একটি বাস্তব গ্যাস আয়নিত হয়, তখন কুলম্ব আকর্ষণ শক্তি এতে উপস্থিত হতে শুরু করে, যা আচরণ নির্ধারণ করে, উদাহরণস্বরূপ, একটি প্লাজমা, যা একটি আধা-নিরপেক্ষ আয়নিত পদার্থ। এটি বিশেষভাবে প্রাসঙ্গিক এই সত্যের আলোকে যে প্লাজমা পদার্থবিজ্ঞান আজ একটি বিশাল, দ্রুত বিকাশমান বৈজ্ঞানিক শৃঙ্খলা, যার একটি অত্যন্ত বিস্তৃত প্রয়োগ জ্যোতির্পদার্থবিদ্যা, রেডিও তরঙ্গ সংকেত প্রচারের তত্ত্ব এবং নিয়ন্ত্রিত পারমাণবিক এবং তাপীয় প্রতিক্রিয়াগুলির সমস্যা।

আসল গ্যাস আইসোথার্ম
আসল গ্যাস আইসোথার্ম

বাস্তব গ্যাসের রাসায়নিক বন্ধন তাদের প্রকৃতির দ্বারা কার্যত আণবিক শক্তির থেকে আলাদা নয়। এগুলি এবং অন্যান্য উভয়ই প্রাথমিক চার্জগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক মিথস্ক্রিয়াতে হ্রাস পায়, যেখান থেকে পদার্থের সম্পূর্ণ পারমাণবিক এবং আণবিক কাঠামো তৈরি করা হয়। যাইহোক, আণবিক এবং রাসায়নিক শক্তির পূর্ণ বোঝাপড়া সম্ভব হয়েছে শুধুমাত্র কোয়ান্টাম মেকানিক্সের আবির্ভাবের মাধ্যমে।

এটি স্বীকার করার মতো যে ডাচ পদার্থবিজ্ঞানীর সমীকরণের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ পদার্থের প্রতিটি অবস্থা অনুশীলনে প্রয়োগ করা যায় না। এর জন্য তাদের থার্মোডাইনামিক স্থিতিশীলতার ফ্যাক্টরও প্রয়োজন। একটি পদার্থের এই ধরনের স্থিতিশীলতার জন্য গুরুত্বপূর্ণ শর্তগুলির মধ্যে একটি হলআইসোথার্মাল চাপ সমীকরণে, শরীরের মোট আয়তনের হ্রাসের প্রবণতা অবশ্যই কঠোরভাবে পর্যবেক্ষণ করা উচিত। অন্য কথায়, V-এর মান বাড়ার সাথে সাথে প্রকৃত গ্যাসের সমস্ত আইসোথার্মগুলি অবশ্যই অবিচ্ছিন্নভাবে হ্রাস পাবে। এদিকে, ভ্যান ডের ওয়ালস আইসোথার্মাল প্লটে, ক্রমবর্ধমান অংশগুলি গুরুতর তাপমাত্রার চিহ্নের নীচে পরিলক্ষিত হয়। এই ধরনের অঞ্চলে থাকা পয়েন্টগুলি পদার্থের একটি অস্থির অবস্থার সাথে মিলে যায়, যা অনুশীলনে উপলব্ধি করা যায় না।

প্রস্তাবিত: