সংকোচনের কারণ: কীভাবে গণনা করা যায়, উদাহরণ এবং অনুশীলন - রসায়ন - 2025

Compressibility ফ্যাক্টর টু Z, বা গ্যাস জন্য কম্প্রেশন ফ্যাক্টর, একটি dimensionless মান (ইউনিট ছাড়া) যে রাষ্ট্র আদর্শ গ্যাস সমীকরণের একটি সংশোধন হিসাবে প্রবেশ করা হয়। এইভাবে গাণিতিক মডেলটি গ্যাসের পর্যবেক্ষিত আচরণের সাথে আরও ঘনিষ্ঠভাবে সাদৃশ্যপূর্ণ।

আদর্শ গ্যাসে, রাষ্ট্রের সমীকরণ যা ভেরিয়েবলগুলি পি (চাপ), ভি (ভলিউম) এবং টি (তাপমাত্রা) সাথে সম্পর্কিত হয়: _{আদর্শ} পিভি = এনআরটি সাথে এন = সংখ্যা এবং আর = আদর্শ গ্যাস ধ্রুবক। সংকোচনেতা ফ্যাক্টর জেডের জন্য সংশোধন যোগ করা, এই সমীকরণটি হয়ে ওঠে:

চিত্র 1. বায়ু সংকোচনের কারণ। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।

সংক্ষিপ্তকরণ ফ্যাক্টর গণনা কিভাবে?

খোলার ভলিউমটি ভি _{মোলার} = ভি / এন হয় তা বিবেচনা করে আমাদের কাছে আসল গলার পরিমাণ রয়েছে:

যেহেতু কমপ্রেসিবিলিটি ফ্যাক্টর জেড গ্যাসের অবস্থার উপর নির্ভরশীল, তাই এটি চাপ এবং তাপমাত্রার ফাংশন হিসাবে প্রকাশ করা হয়:

প্রথম দুটি সমীকরণের তুলনা করে আমরা দেখতে পাচ্ছি যে মোলের সংখ্যা n এর সমান 1 হলে, একটি আসল গ্যাসের গুড়ের পরিমাণটি আদর্শ গ্যাসের সাথে সম্পর্কিত:

যখন চাপটি 3 বায়ুমণ্ডলের অতিক্রম করে, বেশিরভাগ গ্যাস আদর্শ গ্যাস হিসাবে আচরণ করা বন্ধ করে দেয় এবং প্রকৃত পরিমাণটি আদর্শের চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক হয়।

ডাচ পদার্থবিজ্ঞানী জোহানেস ভ্যান ডার ওয়ালস (১৮3737-১23২৩) তাঁর পরীক্ষায় এটি উপলব্ধি করেছিলেন, যা তাকে এমন একটি মডেল তৈরি করতে পরিচালিত করেছিল যা আদর্শ গ্যাস সমীকরণ: রাষ্ট্রের ভ্যান সমীকরণের চেয়ে ব্যবহারিক ফলাফলের পক্ষে আরও উপযুক্ত। ডার ওয়েলস

উদাহরণ

পিভি _{রিয়েল} = জেএনআরটি সমীকরণ অনুসারে, একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য জেড = ১। তবে, বাস্তব গ্যাসগুলিতে চাপ বাড়ার সাথে সাথে জেডের মানও যায় This এটি বোঝা যায় কারণ উচ্চ চাপে গ্যাসের অণুগুলির বেশি থাকে সংঘর্ষের সুযোগ, সুতরাং বিকর্ষণ শক্তি বৃদ্ধি করে এবং এর সাথে ভলিউম হয়।

অন্যদিকে, নিম্নচাপে অণুগুলি আরও অবাধে সরানো হয় এবং বিকর্ষণ শক্তি হ্রাস পায়। সুতরাং একটি কম ভলিউম আশা করা হয়। তাপমাত্রা হিসাবে, এটি বৃদ্ধি যখন, জেড হ্রাস।

ভ্যান ডার ওয়েলস যেমন পর্যবেক্ষণ করেছেন, তথাকথিত সমালোচনামূলক বিন্দুর আশেপাশে, গ্যাসের আচরণ একটি আদর্শ গ্যাসের থেকে অনেকটাই বিচ্যুত হয়।

যে কোনও পদার্থের সমালোচনামূলক বিন্দু (টি _সি, পি _সি) হ'ল চাপ এবং তাপমাত্রার মান যা পর্যায় পরিবর্তনের আগে তার আচরণ নির্ধারণ করে:

-T _সি হ'ল তাপমাত্রা যার উপরে প্রশ্নে থাকা গ্যাসের সমান হয় না।

-পি _সি তাপমাত্রায় তাপমাত্রায় গ্যাসের তরলকরণের জন্য প্রয়োজনীয় ন্যূনতম চাপ _{c গ}

প্রতিটি গ্যাসের নিজস্ব সমালোচনামূলক বিন্দু থাকে তবে তাপমাত্রা এবং হ্রাস করা চাপ টি _আর এবং পি _{আর নীচে নির্ধারণ} করে:

এটি লক্ষ্য করা যায় যে অভিন্ন ভি _আর আর টি _আর সহ একটি সীমাবদ্ধ গ্যাস একই চাপ পি _আর প্রয়োগ করে । এই কারণে, জেড যদি একই টি _আর তে পি _{আর এর} ফাংশন হিসাবে গ্রাফ করা হয় তবে এই বক্ররেখার প্রতিটি পয়েন্ট যে কোনও গ্যাসের জন্য একই the এটিকে সংশ্লিষ্ট রাষ্ট্রগুলির নীতি বলা হয়।

আদর্শ গ্যাস, বায়ু, হাইড্রোজেন এবং জলের সংকোচনের কারণ

নীচে বিভিন্ন হ্রাস তাপমাত্রায় বিভিন্ন গ্যাসের জন্য একটি সংকোচনের বাঁক দেওয়া রয়েছে। কিছু গ্যাসের জন্য জেডের কয়েকটি উদাহরণ এবং বক্ররেখা ব্যবহার করে জেড সন্ধানের পদ্ধতি procedure

চিত্র 2. হ্রাস চাপের একটি ফাংশন হিসাবে গ্যাসের জন্য সংকোচনের কারণের গ্রাফ। সূত্র: উইকিমিডিয়া কমন্স।

আদর্শ গ্যাস

প্রথমদিকে যেমন বর্ণনা করা হয়েছে আদর্শ গ্যাসগুলিতে জেড = 1 রয়েছে।

বায়ু

বায়ু জেডের জন্য তাপমাত্রা এবং চাপগুলির বিস্তৃত স্থানে আনুমানিক 1 হয় (চিত্র 1 দেখুন), যেখানে আদর্শ গ্যাস মডেল খুব ভাল ফলাফল দেয়।

উদ্জান

জেড> 1 সমস্ত চাপের জন্য।

পানি

জলের জন্য জেড সন্ধান করতে আপনার সমালোচনামূলক পয়েন্টের মান দরকার। জলের সমালোচনা বিন্দুটি: পি _সি = 22.09 এমপিএ এবং টি _সি = 374.14 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড (647.3 কে)। আবার, এটি অবশ্যই বিবেচনায় নেওয়া উচিত যে সংকোচনযোগ্যতা ফ্যাক্টর জেড তাপমাত্রা এবং চাপের উপর নির্ভর করে।

উদাহরণস্বরূপ, ধরুন আপনি 500 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেড এবং 12 এমপিএতে জেড জলের সন্ধান করতে চান। সুতরাং প্রথমে করণীয় হ্রাস করা তাপমাত্রা গণনা করা, যার জন্য ডিগ্রি সেলসিয়াসকে কেলভিনে রূপান্তর করতে হবে: 50 ºC = 773 K:

এই মানগুলির সাহায্যে আমরা চিত্রের গ্রাফটিতে চিহ্নিত করব টি _রে = 1.2 এর সাথে সম্পর্কিত বক্ররেখা, একটি লাল তীর দিয়ে নির্দেশিত। এর পরে, আমরা নীল রঙে চিহ্নিত 0.54 এর নিকটতম পি _আর এর মানটির জন্য অনুভূমিক অক্ষটি দেখি । এখন আমরা একটি উল্লম্ব আঁকুন যতক্ষণ না আমরা বক্ররেখা টি _r = 1.2 বন্ধ করি এবং অবশেষে এটি সেই বিন্দু থেকে উল্লম্ব অক্ষের দিকে প্রত্যাশিত হয়, যেখানে আমরা জেড = 0.89 এর আনুমানিক মানটি পড়ি।

সমাধান ব্যায়াম

অনুশীলনী 1

350 কে তাপমাত্রায় গ্যাসের নমুনা রয়েছে এবং 12 বায়ুমণ্ডলের একটি চাপ রয়েছে, একটি দার ভলিউম আদর্শ গ্যাস আইন দ্বারা পূর্বাভাসের চেয়ে 12% বেশি with হিসাব:

ক) কম্প্রেশন ফ্যাক্টর জেড।

খ) গ্যাসের মোলার ভলিউম।

গ) পূর্ববর্তী ফলাফলের ভিত্তিতে, এই গ্যাসের নমুনায় প্রভাবশালী শক্তিগুলি চিহ্নিত করুন।

ডেটা: আর = 0.082 এল.এটিএম / মোল.কে

সমাধান

_{বাস্তব} ভি থেকে _{আদর্শ} ভি এর তুলনায় 12% বেশি:

সমাধান গ

নমুনার পরিমাণ বাড়ানো হওয়ায় বিদ্বেষমূলক শক্তিগুলিই প্রাধান্য দেয়।

অনুশীলন 2

27 ডিগ্রি সেন্টিগ্রেডে 4.86 এল এর পরিমাণে ইথেনের 10 মোল সীমাবদ্ধ রয়েছে। ইথেন দ্বারা চালিত চাপটি থেকে:

ক) আদর্শ গ্যাসের মডেল

খ) ভ্যান ডার ওয়েলস সমীকরণ

গ) পূর্ববর্তী ফলাফলগুলি থেকে সংকোচনের উপাদানটি সন্ধান করুন।

ইথেনের জন্য ডেটা

ভ্যান ডের ওয়েলস সহগ:

a = 5,489 dm ⁶ । এটিএম। mol ^-2 এবং b = 0.06380 dm ³ । মোল ^-1 ।

সমালোচনামূলক চাপ: 49 এটিএম। সমালোচনামূলক তাপমাত্রা: 305 কে

সমাধান

তাপমাত্রা কেলভিন প্রেরণ হয়: 27 º সি = 27 +273 কে = 300 কে, এছাড়াও মনে রাখবেন যে 1 লিটার = 1 এল = 1-DM ³ ।

তারপরে সরবরাহ করা ডেটা আদর্শ গ্যাস সমীকরণে প্রতিস্থাপিত হয়:

সমাধান খ

রাষ্ট্রের ভ্যান ডার ওয়েল্স সমীকরণটি হ'ল:

যেখানে a এবং b হ'ল বিবৃতি দ্বারা প্রদত্ত সহগগুলি। পি সাফ করার সময়:

সমাধান গ

আমরা হ্রাস চাপ এবং তাপমাত্রা গণনা:

এই মানগুলির সাথে, জেডের মান 2 চিত্রের গ্রাফে পাওয়া যায় যে জেডটি প্রায় 0.7 হয় finding

1. অ্যাটকিনস, পি। 1999. শারীরিক রসায়ন। ওমেগা সংস্করণ।
2. কেঞ্জেল, ওয়াই। 2012. থার্মোডাইনামিক্স। 7 ^মা সংস্করণ। ম্যাকগ্রা হিল
3. এঞ্জেল, টি। 2007. ফিজিকোকেমিস্ট্রি পরিচিতি: থার্মোডায়ানমিক্স। পিয়ারসন।
4. লেভাইন, আই। 2014. ফিজিকো-রসায়নের নীতিমালা। 6 ষ্ঠ। সংস্করণ। ম্যাকগ্রা হিল
5. উইকিপিডিয়া। সংকোচনের কারখানা। পুনরুদ্ধার: en.wikedia.org থেকে।