04.03.04 – පරිපූර්ණ වායු

0
311

වායු වල හැසිරීම

  • ඝන ද්‍රව්‍යයකට සහ ද්‍රවයකට මෙන් නොව වායුවකට ස්ථිර පරිමාවක් නොපවතී.
  • දී ඇති වායු නියැදියක් සඳහා සෑම විටම  ස්කන්ධය නියතව පවතී.
  • පදාර්ථයේ වායු අවස්ථාවේ දී අන්තර් අණුක ආකර්ෂණ බල වැඩ දුර්වල වන බැවින් අංශු එකිනෙක අතර මනා බැඳීමක් නො පවතී.  
  • එම නිසා අංශු වලට අහඹු චලිතයක යෙදිය හැක.
  • වායු අංශු අතර පවතින මධ්‍යන්‍ය දුර ප්‍රමාණය ද විටින් විට වෙනස් විය හැකි බැවින් වායු අවස්ථාවේ දී පදාර්ථයට ස්ථිර පරිමාවක් නො පවතී.
  • වායුවක හැසිරීම විස්තර කිරීම සඳහා එහි මහේක්ෂීය ගුණ වන පීඩනය, පරිමාව හා උෂ්ණත්වය යන භෞතික රාශි යොදා ගත හැක.
  • අප අවට වායුගෝලයේ ඇති N2, O2 වැනි වායුන් තාත්වික වායුන් වේ.

පරිපූර්ණ වායුවක් යනු,

  • වායු අණු සියල්ලම සඳහා ඒවායේ පවතින අන්තර් අණුක ආකර්ෂණ බල නොගිනිය හැකි තරම් කුඩා වේ නම් සහ වායු අණු වල පරිමාව වායුවේ සමස්ත පරිමාව සමග සසඳන විට නොගිනිය හැකි තරම් කුඩා යැයි සලකන විට එම වායු පරිපූර්ණ වායු ලෙස සලකනු ලැබේ.

අවස්ථා වායු සමීකරණය

පරිපූර්ණ වායුවක් සඳහා සංයුක්ත වායු සමීකරණය ව්‍යුත්පන්න කිරීම.

පරිපූර්ණ වායුවක අචල ස්කන්ධයක් පීඩනය P1, පරිමාව V1 හා නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය T1 වන අවස්ථාවක සිට නියත උෂ්ණත්වයක් යටතේ පරිමාව Vx හා පීඩනය P2 බවට පත් කරනු ලැබේ. අනතුරුව පීඩනය P2 හි නියතව පවත්වා ගෙන පරිමාව V2 හා නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය T2 බවට පත් කරනු ලබන්නේ යැයි ද සිතමු.

(1) හා (2)ට බොයිල් නියමයෙන් ,

P1 V1  = P2 Vx

(2) හා (3) ට චාල්ස් නියමයෙන් ,

මෙය සංයුක්ත වායු සමීකරණයයි .

මෙම සමීකරණයේ K රදාපවතින සාධක වනුයේ,

  1. වායුවේ ස්කන්ධය
  2. වායු වර්ගය
  3. ඕනෑම වායුවක මවුලයක් සඳහා ,

අවස්ථා වායු සමීකරණය හා සම්බන්ධ ප්‍රස්තාර

නියත ස්කන්ධයක් සලකා,

(1). T (K) හා PV ගුණිතය අතර

PV = K T
(PV) = KT   
Y    = m X    

(2).T ( 0C) හා PV ගුණිතය අතර

PV/T = K
PV = K (T + 273)
(PV) = K(T) + 273K  
Y     = m X   +   C

(3).

(4).

(5).

PV/T = K
PV =KT
[Log(PV)] = [Log T] + Log K           
Y        = m   X      +  C

(6).T ට එදිරිව PV ප්‍රස්තාරයේ අනුක්‍රමණය

(PV) = nR(T)    
Y   =  m   X

මෙම ප්‍රස්ථාරයේ අනුක්‍රමණය රදාපවතින්නේ,

(1).නියතව තබාගත් වායු මවුල ස්කන්ධය

(2).වායුවේ මවුලික ස්කන්ධය ( වායුවේ මවුල ගණන)

පරිපූර්ණ වායු සමීකරණය

සර්වත්‍ර වායු නියතය ඇසුරෙන් වායු සමීකරණය ලබා ගැනීම.

m ස්කන්ධයක් සඳහා වායු නියතය K යැයි ගනිමු.

ඒකක ස්කන්ධයක් සඳහා වායු නියතය r නම්,

r = K/m

K = m r

PV/T = K   අනුව,

PV/T = mr

PV = mrT

P – වායුවේ පීඩනය

V – වායුවේ පරිමාව

m – වායුවේ ස්කන්ධය

T – වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය

r – ඒකක ස්කන්ධයක් සඳහා වායු නියතයයි.

  • මෙය වායු වර්ගය මත රදාපවතී.එබැවින් මෙය සර්වත්‍ර වායු නියතයක් නොවේ.
  • මෙම නියතයේ ඒකක JK-1 kg-1  වේ.

මවුලයක් සඳහා වායු නියතය R යැයි ගනිමු.

ඒ අනුව M මවුලික ස්කන්ධයක් සඳහා වායු නියතය R වේ.

එම නිසා r = R/M

PV = mrT

PV = mRT/M

නමුත් n(මවුල ගණන) = m/M නිසා,

PV = nRT

  • මෙය පරිපූර්ණ වායු සමීකරණය වේ.
  • මෙම R සර්වත්‍ර වායු නියතය වේ.
  • මෙහි R යනු මවුලයක් සඳහා වායු නියතය වන බැවින් එයට මවුලික වායු නියතය ලෙස ද කියනු ලැබේ.
  • Rහි ඒකකය JK-1 mol-1 වේ.

වායුවේ ඝනත්වය ඇසුරින් වායු සමීකරණය ලබා ගැනීම.

(1.)

PV = mRT

P= mrT/V

m/V=d නිසා,

P = drT

(2.)

PV= nRT

P =mRT/VM

P =dRT/M

ඇවගාඩ්රෝ කල්පිතය

එකම උෂ්ණත්වයක් හා එකම පීඩනයක් යටතේ පවතින විවිධ පරිපූර්ණ වායුවල සමාන අණු සංඛ්‍යාවක් හෙවත් සමාන මවුල ගණනක් පවතී.

  • රසායනික වශයෙන් සක්‍රීය ඔක්සිජන්, නයිට්‍රජන් හා හයිඩ්‍රජන් වැනි වායු සාමාන්‍ය තත්ත්ව යටතේ පවතින්නේ පරමාණු වශයෙන් නොව අණු වශයෙන් බව මුල් වරට ප්‍රකාශ කරන ලද්දේ ඇවගාඩ්රෝ විසිනි.
  • ඕනෑම ද්‍රව්‍යයක මවුල 1ක ඇති අණු සංඛ්‍යාව එකම වන අතර එහි අගය 6.022 x 1023 mol-1 වේ. මෙම සංඛ්‍යාවට ඇවගාඩ්රෝ අංකය (NA)යැයි කියනු ලැබේ.
NA = 6.022 x 1023 mol-1
  • ඇවගාඩ්රෝ කල්පිතය, විලෝම වශයෙන් ද සත්‍ය වේ. එනම් එකම උෂ්ණත්වය හා පීඩනයේ ඇති විවිධ පරිපූර්ණ වායු වල සමාන මවුල සංඛ්‍යාවක් ලබාගන්නා පරිමාව ද සමාන වේ.

EX:-සම්මත උෂ්ණත්ව හා පීඩනය යටතේ 22.4 dm3 පරිමාවක

බෝල්ට්ස්මාන් නියතය (K) ඇසුරින් වායු සමීකරණයක් ලබා ගැනීම.

මවුලයක් සඳහා වායු නියතය = R වේ.

ඒ අනුව අණු (NA) සඳහා වායු නියතය = R වේ.

අණු එකක් සඳහා වායු නියතය = R/NA  වේ.

K=R/NA

R= K NA

PV = nRT නිසා

PV = n K NA T

PV = (N/NA) x K x NA T

PV = NKT

K= බෝල්ට්ස්මාන් නියතය

P = වායුවේ පීඩනය

V = වායුවේ පරිමාව

N = වායු අණු ගණන

T = වායුවේ නිරපේක්ෂ උෂ්ණත්වය

මෙම K (බෝල්ට්ස්මාන් නියතය )වායු වර්ගය මත රදා නොපවතී.ඒ අනුව මෙම නියතයද සර්වත්‍ර වායු නියතයක් වේ.

බෝල්ට්ස්මාන් නියතයේ ඒකක වන්නේ,

K = R/ NA

K හි ඒකක  JK-1mol -1/ mol -1වේ.

K හි ඒකක  JK-1

K = 1.38 x 10-23 JK-1

n = m/M වේ.

n= N/NA

ඩොල්ටන්ගේ ආංශික පීඩන නියමය

  • වායු මිශ්‍රණයක් තුල මුළු පීඩනය, එක් එක් වායුව එම පරිමාව තුල එම උෂ්ණත්වයේදී වෙන වෙනම ඇති කරන ආංශික පිඩනයන්ගේ එකතුවට සමාන වේ.
  • ආංශික පීඩනය- වායු මිශ්‍රනයක පවත්නා පරිමාව එක් සංඝටක වායුවක් මගින් අත් කරගෙන ඇති විට එමගින් ඇතිවන පීඩනය එම වායුවේ ආංශික පීඩනය වේ.

P= P1 + P2 + P3

වැදගත් :

  • යම් වායු මිශ්‍රණයක ඇති එක් එක් සංඝටකයක ආංශික පීඩනය එම වායුවේ මවුල භාගයේත් වායු මිශ්‍රණයේ මුළු පිඩනයේත් ගුණිතයට සමාන වේ.

P0  = X0 P

P0 – වායුවේ ආංශික පීඩනය

X0 – වායු මවුල භාගය

P – මුළු පීඩනය

උදා:

පරිමාව 1 x 10-3 m3 වූ බඳුනක් තුල H2 0.1mol හා He 0.2 mol අඩංගු වේ. මිශ්‍රණයේ උෂ්ණත්වය 600K නම් එක් එක් වායුවේ ආංශික පීඩනය සහ මිශ්‍රණයේ මුළු පීඩනය සොයන්න. ( R= 8.31 JK-1 mol-1 )

0.1                                                            mol

0.2                                                            mol

V= 1 x 10-3 m3

H2 වායුවට,

PV= nRT

P_{H_2} x 1 x 10-3 =0.1 x  8.31 x  600

P_{H_2}= 5 x 105

PHe x 1 x 10-3 = 0.2 x 8.31 x 600

PHe = 1 x 106 Pa

ඩෝල්ටන්ගේ ආංශික පීඩන නියමයට අනුව,

PT = PHe + P_{H_2}

= 5 x 105 + 10 x 105

= 15 x 105 Pa

= 1.5 x 106 Pa

Video links:

Results

#1. 40 m ගැඹුරු විලක පතුලේ සිට පුම්බා ගැටගැසූ බැලූනයක් මුදාහරී. (ජලයේ ඝනත්වය 1000 kg m-3, වායුගෝලීය පීඩනය 105 kPa වන අතර දුස්ස්‍රාවී බල හා පෘෂ්ඨික ආතති බල නොසලකා හැරිය හැක. පහත අතුරෙන් සත්‍ය වන්නේ,

A. බැලූනය වායුගෝලයට මුදා හරින විට එහි පරිමාව පස් ගුණයකින් වැඩි වී ඇත.
B. බැලූනය ඉහලට ගමන් කරන්නේ වැඩිවන ත්වරණයෙනි.
C. බැලූනය ජලයෙන් මුදා හැරිය පසු නගින උපරිම උස බැලූනයේ ආරම්භක පරිමාව මත රදා පවතී.

#2. කන්දක මුදුනෙහි උෂ්ණත්වය හා පීඩනය පිළිවෙලින් T1 හා P1 ද, කන්ද පාමුල උෂ්ණත්වය හා පීඩනය පිළිවෙලින් T2 හා P2 ද වේ. කඳු මුදුනෙහි හා පතුලෙහි වූ වාතයේ ඝනත්වයන් අතර අනුපාතය වනුයේ? (උෂ්ණත්වයේ ඒකකය කෙල්වින් ලෙස සලකන්න)

#3. සැහැල්ලු බැලූනයක අණුක භාරය M ද, උෂ්ණත්වය T ද වූ උණුසුම් වායුවකින් පරිමාව V වන තෙක් යවා එහි පීඩනය P වන තෙක් පුරවා ඇත. අවට වාතයේ ඝනත්වය ρ ද, සාර්වත්‍ර වායු නියතය R ද නම් බැලූනය ඉහළ නැගීමට පටන්ගන්නා ත්වරණය f පිළිබඳව සත්‍ය වන්නේ,

#4. රත් වූ වායු බැලූනයක පරිමාව 500 m වන අතර එය තුල වාතයේ ඝනත්වය 0.8 kg m-3 වේ. මෙය ඝනත්වය 1.2 kg m-3 වූ වාතය තුළින් ඒකාකාර වේගයෙන් ඉහළ නගිමින් තිබේ. වාත ප්‍රතිරෝධය නොගිණිය හැකි නම් මේ පිළිබඳව පහත සඳහන් ප්‍රකාශ සලකා බලන්න.

A. බැලූනයේ හා ඒ තුළ ඇති වායුවේ මුළු ස්කන්ධය 600 kg වේ.
B. බැලූනය තවදුරටත් රත්කිරීමෙන් ඒ තුල වාතයේ ඝනත්වය 0.7 kg m-3 දක්වා අඩු වුවහොත් එය 0.9 m s-2 ක ත්වරණයෙන් යුතුව ඉහළ නැගීමට පටන් ගනියි.
C. බැලූනය ඉහළ නැගීමේ දී අවට වාතයේ ඝනත්වය ක්‍රමයෙන් අඩු වේ නම් එවිට බැලූනයේ ඒකාකාර ආරෝහණය පවත්වා ගැනීම පිණිස බැලූනය තුළ උෂ්ණත්වය ක්‍රමයෙන් අඩු කළ යුතුවේ.

මින් නිවැරදි වන්නේ,

#5. රූපයේ දක්වා ඇත්තේ දෙකෙළවර සංවෘත දිග 1 m වූ නළයක 27°C උෂ්ණත්වයේදී නොගිණිය හැකි පරිමාවකින් යුත් රසදිය පටක් භාවිතයෙන් නළයේ පවතින පරිපූර්ණ වාත කඳ සමාන කොටස් දෙකකට බෙදා ඇති ආකාරයයි. පසුව වම්පස A නළයේ උෂ්ණත්වය 400 K දක්වා ඉහළ නංවයි එවිට රසදිය පට චලිත වන දුර කොපමණද?

finish

ඔබේ අදහස් හා ප්‍රශ්න ඇතුළත් කරන්න.