সম্পূর্ণ লেকচার দেখার জন্য অনুগ্রহ করে আপনার Google অ্যাকাউন্ট দিয়ে লগইন করুন। এটি সম্পূর্ণ ফ্রি!
গ্যাসের আচরণ বর্ণনার জন্য তিনটি মৌলিক সূত্র রয়েছে — বয়েলের সূত্র, চার্লসের সূত্র এবং চাপের সূত্র। এই সূত্রগুলো একসাথে মিলিত হয়ে সমন্বিত গ্যাস সূত্র তৈরি করে।
স্থির তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন তার চাপের ব্যস্তানুপাতিক। অর্থাৎ, \(PV = \text{ধ্রুবক}\)।
স্থির চাপে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের আয়তন এর পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক। অর্থাৎ, \(V \propto T\) বা \(\frac{V}{T} = \text{ধ্রুবক}\)।
স্থির আয়তনে নির্দিষ্ট ভরের কোনো গ্যাসের চাপ এর পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক। অর্থাৎ, \(P \propto T\) বা \(\frac{P}{T} = \text{ধ্রুবক}\)।
উপরোক্ত তিনটি সূত্র একত্রে যুক্ত করলে:
তাপমাত্রা অবশ্যই পরম স্কেলে (কেলভিন, K) ব্যবহার করতে হবে। সেলসিয়াসকে কেলভিনে রূপান্তর: \(T(K) = T(°C) + 273.15\)।
যে কাল্পনিক গ্যাস সকল তাপমাত্রা ও চাপে বয়েলের সূত্র এবং চার্লসের সূত্র সঠিকভাবে মেনে চলে তাকে আদর্শ গ্যাস বলে। আদর্শ গ্যাসের অণুগুলোর মধ্যে কোনো আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বা বিকর্ষণ থাকে না এবং অণুগুলোর নিজস্ব আয়তন উপেক্ষণীয়।
যেখানে P = চাপ, V = আয়তন, n = মোল সংখ্যা, R = সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক = 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹, T = পরম তাপমাত্রা।
যদি N সংখ্যক অণু থাকে তবে:
\(k_B = \frac{R}{N_A} = 1.38 \times 10^{-23}\) J K⁻¹ হলো বোল্টজম্যান ধ্রুবক।
একই তাপমাত্রা ও চাপে সব আদর্শ গ্যাসের সমান আয়তনে সমান সংখ্যক অণু থাকে। STP-তে (0°C, 1 atm) 1 মোল আদর্শ গ্যাসের আয়তন = 22.4 L।
| ধ্রুবক | চিহ্ন | মান |
|---|---|---|
| সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক | R | 8.314 J mol⁻¹ K⁻¹ |
| বোল্টজম্যান ধ্রুবক | kB | 1.38 × 10⁻²³ J K⁻¹ |
| অ্যাভোগেড্রো সংখ্যা | NA | 6.022 × 10²³ mol⁻¹ |
গ্যাসের গতিতত্ত্ব গ্যাসের আচরণকে অণুগুলোর গতি ও সংঘর্ষের মাধ্যমে ব্যাখ্যা করে। এই তত্ত্বে কিছু মৌলিক অনুমান বা স্বীকার্য রয়েছে।
যেখানে M = আণবিক ভর (kg/mol), m = একটি অণুর ভর।
\(E_k = \frac{1}{2}m\overline{c^2} = \frac{3}{2}k_BT\)
গ্যাসের অণুর গড় গতিশক্তি শুধুমাত্র পরম তাপমাত্রার সমানুপাতিক এবং গ্যাসের প্রকৃতির উপর নির্ভরশীল নয়। অর্থাৎ, একই তাপমাত্রায় হাইড্রোজেন ও অক্সিজেন অণুর গড় গতিশক্তি সমান।
সাম্যাবস্থায় প্রতিটি স্বাতন্ত্র্যের মাত্রায় (degree of freedom) গড় শক্তি = \(\frac{1}{2}k_BT\)।
| গ্যাসের ধরন | স্বাতন্ত্র্যের মাত্রা (f) | মোট শক্তি |
|---|---|---|
| একপরমাণুক (He, Ar) | 3 (শুধু স্থানান্তর) | \(\frac{3}{2}k_BT\) |
| দ্বিপরমাণুক (O₂, N₂) | 5 (3 স্থানান্তর + 2 ঘূর্ণন) | \(\frac{5}{2}k_BT\) |
| বহুপরমাণুক (CO₂) | 6 (3 স্থানান্তর + 3 ঘূর্ণন) | \(3k_BT\) |
বাস্তবে কোনো গ্যাসই পুরোপুরি আদর্শ নয়। উচ্চ চাপে ও নিম্ন তাপমাত্রায় গ্যাস আদর্শ আচরণ থেকে বিচ্যুত হয়।
১) অণুগুলোর নিজস্ব আয়তন আছে (শূন্য নয়)। ২) অণুদের মধ্যে আন্তঃআণবিক আকর্ষণ বল রয়েছে।
১ মোল বাস্তব গ্যাসের জন্য:
যে তাপমাত্রার উপরে গ্যাসকে যতই চাপ দেওয়া হোক তরলে রূপান্তর করা সম্ভব নয়, সেই তাপমাত্রাকে ক্রান্তি তাপমাত্রা বলে। ক্রান্তি তাপমাত্রায় গ্যাস ও তরলের ঘনত্ব সমান হয়ে যায়।
সম্পৃক্ত বাষ্প: একটি আবদ্ধ পাত্রে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় তরল ও বাষ্প
সাম্যাবস্থায় থাকলে সেই বাষ্পকে সম্পৃক্ত বাষ্প বলে।
অসম্পৃক্ত বাষ্প: যে বাষ্পে আরো বাষ্প গ্রহণের ক্ষমতা আছে।
যেখানে e = নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় বায়ুতে জলীয় বাষ্পের চাপ, E = ঐ তাপমাত্রায় সম্পৃক্ত বাষ্পচাপ।
বায়ুর জলীয় বাষ্পের পরিমাণ অপরিবর্তিত রেখে তাপমাত্রা কমাতে থাকলে যে তাপমাত্রায় বায়ু সম্পৃক্ত হয়ে যায় এবং ঘনীভবন শুরু হয়, সেই তাপমাত্রাকে শিশিরাঙ্ক বলে।
শিশিরাঙ্ক বায়ুর তাপমাত্রার যত কাছাকাছি, আপেক্ষিক আর্দ্রতা তত বেশি। শিশিরাঙ্ক = বায়ুর তাপমাত্রা হলে আপেক্ষিক আর্দ্রতা = 100%।