गैस के घनत्व की गणना कैसे करें

आदर्श गैस कानून का उपयोग करके किसी गैस का घनत्व उसके आणविक भार से निर्धारित किया जा सकता है। यह सरल है, क्योंकि यह उन चरों को जानने के लिए पर्याप्त है जिनकी आवश्यकता है और एक साधारण गणना करने के लिए।

गैस के घनत्व की गणना करने के लिए ये चरण आवश्यक हैं:

• किसी गैस के घनत्व को उसके द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन के रूप में परिभाषित किया जाता है। इसलिए, यदि किसी दिए गए आयतन में गैस का द्रव्यमान ज्ञात हो, तो गणना आसान हो जाती है। आमतौर पर इन दो मापदंडों को सीधे तौर पर नहीं जाना जाता है, इसलिए गणना को पूरा करने के लिए आदर्श गैस कानून का उपयोग करना आवश्यक है।
• आदर्श गैस कानून को पीवी = एन आरटी के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहां पी गैस का दबाव है, वी वह मात्रा है जो इसे घेरता है, एन गैस के मोल्स की संख्या है, आर सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है, और टी इसका पूर्ण तापमान है (डिग्री केल्विन, ^या के में मापा गया)। इस समीकरण से बाकी को जानते हुए इनमें से किसी भी पैरामीटर को निर्धारित करना संभव है।
• आदर्श गैस कानून वास्तविक गैसों के व्यवहार का एक अनुमान है, और यह गैसों के मापदंडों को निर्धारित करने के लिए बहुत उपयोगी है क्योंकि यह बहुत सरल है; हालाँकि, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि यह केवल एक सन्निकटन है।

गैस घनत्व की गणना कैसे की जाती है

आणविक भार 100 g/mol की गैस का घनत्व 0.5 atm और 27 डिग्री सेल्सियस पर क्या होगा?

सबसे पहले, यह देखा जाना चाहिए कि मापदंडों की इकाइयाँ सजातीय हैं, कि वे इकाइयों की एक ही प्रणाली के अनुरूप हैं और वे आदर्श गैस कानून की परिभाषा के अनुसार हैं। घनत्व को द्रव्यमान प्रति इकाई आयतन के रूप में परिभाषित किया गया है, लेकिन इकाइयाँ ग्राम प्रति लीटर, किलोग्राम प्रति घन मीटर या अन्य हो सकती हैं, इसलिए गणना करते समय इकाइयों की स्थिरता की जाँच करने के लिए सावधानी बरतनी चाहिए।

आइए आदर्श गैस नियम को परिभाषित करके प्रारंभ करें।

पीवी = एन आरटी

जहाँ P गैस का दबाव है, V वह आयतन है जो वह घेरता है, n गैस के मोल्स की संख्या है, R सार्वभौमिक गैस स्थिरांक (0.0821 L · atm / mol · या K) है और T इसका पूर्ण तापमान (मापा गया) है डिग्री ^{केल्विन} में ; ^या के)।

आइए उन इकाइयों को देखें जिनमें सार्वभौमिक गैस स्थिरांक R व्यक्त किया गया है। यह स्थिरांक विभिन्न इकाइयों में व्यक्त किया जा सकता है, लेकिन एक बार इसकी संबंधित इकाइयों के साथ एक मान चुना जाता है, अन्य मापदंडों की इकाइयाँ समान होनी चाहिए। इस मामले में, दबाव वायुमंडल में व्यक्त किया जाना चाहिए और लीटर में मात्रा (तापमान हमेशा डिग्री केल्विन में व्यक्त किया जाना चाहिए, अन्य चर की इकाइयों की परवाह किए बिना)।

जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, गैस का घनत्व निर्धारित करने के लिए , द्रव्यमान और उस पर व्याप्त आयतन को जानना आवश्यक है। आयतन निर्धारित करने के लिए आदर्श गैस नियम का उपयोग करते हैं, जिसके लिए हम पिछले समीकरण से आयतन V को साफ़ करते हैं:

वी = एन आरटी / पी

एक बार गैस का आयतन निर्धारित हो जाने के बाद, हमें इसके द्रव्यमान की गणना करनी चाहिए, जो कि मोल्स की संख्या से किया जा सकता है, जिसे गैस के द्रव्यमान (m) को उसके आणविक भार (PM) से विभाजित करके परिभाषित किया जाता है:

एन = एम / पीएम

यदि हम n की इस अभिव्यक्ति को आदर्श गैस कानून के समीकरण में प्रतिस्थापित करते हैं जिसमें हमने आयतन V को साफ़ किया है तो हमें प्राप्त होता है:

वी = एम आरटी / (पीएम एक्स पी)

यदि हम समीकरण के दोनों पदों को गैस के द्रव्यमान (m) से विभाजित करते हैं तो हमें प्राप्त होता है:

वी / एम = आरटी / (पीएम एक्स पी)

और समानता के दोनों पदों को उल्टा करके, घनत्व (ρ=m/V) बाएँ पद में प्राप्त किया जाता है:

एम/वी = पीएम एक्स पी /(आरटी)

ρ = पीएम x पी /(आरटी)

आदर्श गैस कानून का सुधार अब हमारे पास मौजूद डेटा से गैस के घनत्व को निर्धारित करने की अनुमति देता है: आणविक भार, दबाव और तापमान। उपयुक्त इकाइयों में व्यक्त इन मूल्यों को प्रतिस्थापित करते हुए, हम गैस का घनत्व प्राप्त करेंगे। इस मामले में हमें केवल तापमान को डिग्री सेल्सियस ( ^या सी) से पूर्ण तापमान ( ^या के) में परिवर्तित करना होगा (पूर्ण तापमान में सटीक रूपांतरण 273.15 को डिग्री सेल्सियस में तापमान में जोड़कर प्राप्त किया जाता है; इस मामले में हम शब्द का अनुमान लगाते हैं 273 में रूपांतरण का),

27 ^ओ सी + 273 = 300 ^ओ के

और मूल्यों को हमें प्राप्त समीकरण में प्रतिस्थापित करें

ρ = (100 g/mol)(0.5 atm) / (0.0821 L atm/mol ^OK )(300 ^oK )

और घनत्व ρ का मान जो हमें प्राप्त होता है:

ρ = 2.03g/l

हमें कैसे पता चलेगा कि हम एक आदर्श गैस के साथ काम कर रहे हैं?

आदर्श गैस कानून सटीक रूप से गैसों के आदर्श व्यवहार का वर्णन करता है, और कुछ स्थितियों में वास्तविक गैसों पर लागू किया जा सकता है। जब एक वास्तविक गैस के मापदंडों को आदर्श गैस कानून के साथ वर्णित किया जा सकता है, तो यह कहा जाता है कि यह गैस उन परिस्थितियों में एक आदर्श गैस की तरह व्यवहार करती है। सामान्य तौर पर, वास्तविक गैसें कम दबाव और कम तापमान पर आदर्शों की तरह व्यवहार करती हैं। जैसे-जैसे दबाव और तापमान दोनों बढ़ते हैं, गैस के अणुओं के बीच परस्पर क्रिया बढ़ती है, जिससे उनका व्यवहार आदर्श से विचलित हो जाता है।

संदर्भ

• https://www.herramientasingenieria.com/onlinecalc/spa/densidad-gases-ideales/densidad-gases-ideales.html 03/8/2022 को एक्सेस किया गया। गैस घनत्व कैलकुलेटर।
• http://www.valvias.com/prontuario-propiedades-materiales-densidad-gases.php 03/8/2022 को एक्सेस किया गया। गैस घनत्व तालिका।