சிறந்த வாயுக்கள் மற்றும் இயக்கவியல் கோட்பாடு: வாயுக்களின் நடத்தையைப் புரிந்துகொள்தல்

வாயுக்கள் நாம் சுவாசிக்கும் காற்றிலிருந்து நமது வாகனங்களை இயக்கும் எரிபொருள் வரை நமது அன்றாட வாழ்வின் அடிப்படைப் பகுதியாகும். வாயுக்களின் நடத்தையைப் புரிந்துகொள்வது வேதியியல் மற்றும் இயற்பியல் முதல் பொறியியல் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் அறிவியல் வரை பல துறைகளில் முக்கியமானது. வாயுக்களின் நடத்தை, சிறந்த வாயு விதிகள் மற்றும் நிலையின் சமன்பாடுகள், வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாடு, மூலக்கூறு வேகங்களின் விநியோகம் மற்றும் போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி உள்ளிட்ட பல கொள்கைகளால் விவரிக்கப்படுகிறது.

சிறந்த எரிவாயு சட்டங்கள் மற்றும் மாநில சமன்பாடுகள்

ஒரு சிறந்த வாயு என்பது ஒரு கோட்பாட்டு வாயு ஆகும், இது சில அனுமானங்களுக்குக் கீழ்ப்படிகிறது, அதாவது இடைக்கணிப்பு சக்திகள் இல்லை மற்றும் எந்த அளவையும் கொண்டிருக்கவில்லை இலட்சிய வாயு விதிகள் அதன் அழுத்தம், கன அளவு, வெப்பநிலை மற்றும் மோல்களின் எண்ணிக்கை உட்பட ஒரு சிறந்த வாயுவின் நடத்தையை விவரிக்கிறது. நான்கு சிறந்த வாயு விதிகள்:

  1. பாய்லின் விதி - ஒரு சிறந்த வாயுவின் அழுத்தம் மற்றும் அளவு ஆகியவை நேர்மாறான விகிதாச்சாரத்தில் இருக்கும், நிலையான வெப்பநிலை.
  1. சார்லஸ் விதி - ஒரு சிறந்த வாயுவின் அளவு மற்றும் வெப்பநிலை நிலையான அழுத்தம் கொடுக்கப்பட்ட நேரடி விகிதாசாரமாகும்.
  1. கே-லுசாக்கின் விதி - ஒரு சிறந்த வாயுவின் அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை நேரடியாக விகிதாசாரமாக இருக்கும், நிலையான அளவு கொடுக்கப்படுகிறது.
  1. அவகாட்ரோ விதி - ஒரு சிறந்த வாயுவின் அளவு வாயுவின் மோல்களின் எண்ணிக்கைக்கு நேரடியாக விகிதாசாரமாகும், இது நிலையான அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலையைக் கொடுக்கிறது.

நிலையின் சமன்பாடுகள் ஒரு வாயுவின் அழுத்தம், கன அளவு மற்றும் வெப்பநிலை ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான உறவை விவரிக்கின்றன, மேலும் பல்வேறு நிலைமைகளின் கீழ் வாயுக்களின் நடத்தையை கணிக்க பயன்படுத்தலாம். மாநிலத்தின் மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் சமன்பாடு சிறந்த வாயு விதி:

PV=nRTPV = nRT

P என்பது வாயுவின் அழுத்தம், V என்பது வாயுவின் அளவு, n என்பது வாயுவின் மோல்களின் எண்ணிக்கை, R என்பது உலகளாவிய வாயு மாறிலி, மற்றும் T என்பது வாயுவின் முழுமையான வெப்பநிலை.

வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாடு

வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாடு அவற்றின் துகள்களின் இயக்கத்தின் அடிப்படையில் வாயுக்களின் நடத்தையை விளக்குகிறது. இயக்கவியல் கோட்பாட்டின் படி, வாயுத் துகள்கள் நிலையான சீரற்ற இயக்கத்தில் உள்ளன, அவை ஒன்றோடொன்று மோதுகின்றன மற்றும் அவற்றின் கொள்கலனின் சுவர்களில் உள்ளன. துகள்களின் இயக்க ஆற்றல் அவற்றின் வெப்பநிலைக்கு விகிதாசாரமாகும், மேலும் துகள்களின் சராசரி இயக்க ஆற்றல் பின்வருமாறு:

KE=(3/2)kTKE = (3/2) kT

KE என்பது துகளின் இயக்க ஆற்றல், k என்பது போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி, மற்றும் T என்பது வாயுவின் வெப்பநிலை.

மூலக்கூறு வேகங்களின் விநியோகம்

மூலக்கூறு வேகங்களின் விநியோகம் வாயு மாதிரியில் உள்ள வாயு துகள்களின் வெவ்வேறு வேகங்களை விவரிக்கிறது. Maxwell-Boltzmann விநியோகம் என்பது ஒரு சிறந்த வாயுவில் மூலக்கூறு வேகங்களின் பரவலை விவரிக்கும் ஒரு நிகழ்தகவு விநியோகமாகும். விநியோகமானது ஒரு மணி வடிவ வளைவாகும், பெரும்பாலான துகள்கள் சராசரிக்கு நெருக்கமான வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் சிறிய எண்ணிக்கையிலான துகள்கள் சராசரியிலிருந்து வெகு தொலைவில் வேகத்தைக் கொண்டுள்ளன.

போல்ட்ஸ்மேன் கான்ஸ்டன்ட்

போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி என்பது ஒரு துகள்களின் ஆற்றலை அதன் வெப்பநிலையுடன் தொடர்புபடுத்தும் ஒரு இயற்பியல் மாறிலி ஆகும். மாறிலிக்கு ஆஸ்திரிய இயற்பியலாளர் லுட்விக் போல்ட்ஸ்மேன் பெயரிடப்பட்டது, மேலும் இது கெல்வினுக்கு 1.380649 x 10^-23 ஜூல்களுக்கு சமம். புள்ளியியல் இயக்கவியல் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல் உட்பட இயற்பியலின் பல பகுதிகளில் மாறிலி பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இது இயற்கையின் அடிப்படை மாறிலியாகும்.

முடிவுரை

வாயுக்களின் நடத்தை சிக்கலானது மற்றும் பன்முகத்தன்மை கொண்டது, ஆனால் சிறந்த வாயு விதிகள் மற்றும் நிலையின் சமன்பாடுகள், வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாடு, மூலக்கூறு வேகங்களின் விநியோகம் மற்றும் போல்ட்ஸ்மேன் மாறிலி ஆகியவற்றின் கொள்கைகள் மூலம் புரிந்து கொள்ள முடியும். இந்த கருத்துக்கள் அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தின் பல பகுதிகளுக்கு அடிப்படையானவை மற்றும் இயற்கை உலகத்தைப் பற்றிய நமது புரிதலுக்கு அவசியமானவை.

சுருக்கம்: