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डाल्टन का आंशिक दाब का नियम

1802

John Dalton

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

डाल्टन का नियम कहता है कि अक्रियाशील गैसों के मिश्रण में, कुल दबाव कुल दबाव, अलग-अलग गैसों के आंशिक दबावों के योग के बराबर होता है। किसी गैस का आंशिक दबाव वह दबाव होता है जो वह समान तापमान पर अकेले पूरे आयतन को घेरने पर उत्पन्न करती है। इसका सूत्र है: [latex]P_{text{total}} = sum_{i=1}^{n} p_i[/latex]।

जॉन डाल्टन ने गैसों पर किए गए अपने प्रयोगों के आधार पर लगभग 1802 में इस नियम को प्रतिपादित किया। यह उनके परमाणु सिद्धांत के विकास में एक महत्वपूर्ण कदम था, क्योंकि इसने यह सुझाव दिया कि मिश्रण में विभिन्न गैसों के कण एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से कार्य करते हैं। यह नियम आदर्श गैसों के लिए सत्य है और कम दबाव और उच्च तापमान पर वास्तविक गैसों के लिए एक अच्छा अनुमान है, जहाँ अंतर-आणविक अंतःक्रियाएँ न्यूनतम होती हैं। मिश्रण में एक गैस का आंशिक दबाव ([latex]p_i[/latex]) उसके मोल अंश ([latex]x_i[/latex]) और कुल दबाव ([latex]P_{text{total}}[/latex]) का उपयोग करके गणना की जा सकती है: [latex]p_i = x_i cdot P_{text{total}}[/latex]। यह संबंध कई व्यावहारिक स्थितियों में अत्यंत उपयोगी है। उदाहरण के लिए, स्कूबा डाइविंग में, ऑक्सीजन का आंशिक दबाव महत्वपूर्ण होता है; यदि यह गहराई में बहुत अधिक हो जाता है, तो यह ऑक्सीजन विषाक्तता का कारण बन सकता है। गोताखोर किसी दिए गए श्वास गैस मिश्रण के लिए अधिकतम सुरक्षित परिचालन गहराई की गणना करने के लिए डाल्टन के नियम का उपयोग करते हैं। शरीर क्रिया विज्ञान में, फेफड़ों के एल्वियोली में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का आदान-प्रदान हवा और रक्त के बीच उनके आंशिक दबावों के अंतर से संचालित होता है। यह नियम यह भी बताता है कि पानी के ऊपर गैस एकत्र करते समय सुधार की आवश्यकता क्यों होती है, क्योंकि कुल मापा गया दबाव उस तापमान पर जल वाष्प के आंशिक दबाव को भी शामिल करता है, जिसे केवल एकत्रित गैस का दबाव ज्ञात करने के लिए घटाना आवश्यक है।

रसायन विज्ञान, पर्यावरण इंजीनियरिंग, पर्यावरण प्रभाव, गैस, ऑक्सीजन, प्रक्रिया अनुकूलन, गुणवत्ता प्रबंधन, ऊष्मागतिकी

UNESCO Nomenclature: 2212

ऊष्मागतिकी

Type

सार प्रणाली

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

एंटोनी लावॉइसियर का वायु की संरचना पर किया गया कार्य
रॉबर्ट बॉयल के गैसों के गुणों पर किए गए प्रयोग
गैस को कणों के समूह के रूप में देखने की अवधारणा का विकास

आवेदन

स्कूबा डाइविंग में सुरक्षित गैस मिश्रणों (नाइट्रॉक्स, ट्राइमिक्स) की गणना करना।
श्वसन चिकित्सा के माध्यम से फेफड़ों में गैस विनिमय को समझना।
प्रयोगों में पानी के ऊपर गैसों को एकत्रित करने के लिए रसायन विज्ञान
औद्योगिक गैस मिश्रण और भंडारण
गैस मिश्रणों को प्रशासित करने के लिए एनेस्थिसियोलॉजी

पेटेंट:

संभावित नवाचार विचार

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संबंधित विषय: डाल्टन का नियम, आंशिक दाब, गैस मिश्रण, जॉन डाल्टन, कुल दाब, मोल अंश, स्कूबा डाइविंग, आदर्श गैस, ऊष्मागतिकी, रसायन विज्ञान।

ऐतिहासिक संदर्भ

जिंक और तांबे की कोशिकाओं के साथ श्रृंखला संयोजन में विद्युत प्रेरक बल प्रदर्शित करने वाला वोल्टाइक ढेर।.

विद्युतवाहक बल और श्रृंखला संयोजन

वोल्टेइक पाइल ने विद्युत रासायनिक कोशिकाओं को श्रृंखला में जोड़कर वोल्टेज को जोड़ने का सिद्धांत स्थापित किया। प्रत्येक जस्ता-तांबा युग्म, या कोशिका, लगभग 0.76 वोल्ट का एक विशिष्ट विद्युतगतिशील बल (ईएमएफ) उत्पन्न करती है। इन कोशिकाओं को भौतिक रूप से एक के ऊपर एक रखकर, वोल्टा ने प्रदर्शित किया कि पाइल के सिरों पर कुल वोल्टेज प्रत्येक कोशिका के व्यक्तिगत ईएमएफ का योग होता है, जैसा कि [latex]V_{total} = n times V_{cell}[/latex] द्वारा वर्णित है।

तरंग प्रसार विश्लेषण के लिए फ्रेनेल क्षेत्रों को दर्शाता हुआ रेडियो संचार सेटअप।.

फ्रेनेल ज़ोन

एक फ्रेनेल ज़ोन एक ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच अंतरिक्ष में केंद्रित दीर्घवृत्ताकार क्षेत्रों की एक श्रृंखला में से एक है। प्राथमिक ज़ोन की सीमा वह दीर्घवृत्त है जहाँ ट्रांसमीटर से सतह पर एक बिंदु तक और रिसीवर तक की पथ लंबाई सीधी पथ से आधी तरंग दैर्ध्य अधिक होती है, जिससे 180 डिग्री का चरण परिवर्तन होता है।

ऊष्मागतिकी में गे-लुसाक के नियम को दर्शाता हुआ प्रेशर कुकर और एरोसोल कैन।.

गे-लुसैक का नियम (दाब-तापमान नियम)

अमोंटन के नियम के रूप में भी जाना जाने वाला यह सिद्धांत बताता है कि स्थिर आयतन पर एक आदर्श गैस के निश्चित द्रव्यमान के लिए, उसका दाब उसके परम तापमान के सीधे समानुपाती होता है। इस संबंध को गणितीय रूप से [latex]P propto T[/latex] के रूप में या दो अवस्थाओं के बीच तुलना के रूप में [latex]frac{P_1}{T_1} = frac{P_2}{T_2}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह समआयतनिक (स्थिर आयतन) परिस्थितियों में गैस के व्यवहार का वर्णन करता है।

डाल्टन का आंशिक दाब का नियम

हाइड्रोजन गैस के निर्माण को प्रदर्शित करने वाले वोल्टाइक पाइल प्रयोग में इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण।.

इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण सीमा

वोल्टेइक बैटरी की एक प्रमुख खामी इलेक्ट्रोड ध्रुवीकरण है। संचालन के दौरान, तांबे के कैथोड पर उत्पन्न हाइड्रोजन गैस इसकी सतह पर बुलबुलों की एक इन्सुलेट परत बना लेती है। यह परत बैटरी के आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाती है और प्रतिक्रिया के लिए उपलब्ध सतह क्षेत्र को कम करती है। परिणामस्वरूप, बैटरी का वोल्टेज और करंट आउटपुट उपयोग शुरू होने के कुछ ही समय बाद काफी गिर जाता है।

एक आदर्श गैस में ध्वनि की गति

आदर्श गैस में ध्वनि की गति (c) उसके ऊष्मागतिकीय गुणों द्वारा निर्धारित होती है, न कि केवल उसके दाब या घनत्व द्वारा। सूत्र है c = √R_s T, जहाँ γ ऊष्मा धारिता अनुपात (c_p/c_v) है, R_s विशिष्ट गैस स्थिरांक है, और T परम तापमान है। अतः, ध्वनि गर्म गैस में अधिक तेज़ी से यात्रा करती है।

स्टर्लिंग इंजन का पुनर्जनक मैट्रिक्स जो थर्मोडायनामिक्स में ऊष्मा ऊर्जा भंडारण का प्रदर्शन करता है।.

स्टर्लिंग इंजन रीजनरेटर इकोनोमाइज़र

रीजनरेटर, जिसे 'इकोनॉमाइज़र' भी कहा जाता है, रॉबर्ट स्टर्लिंग का सबसे महत्वपूर्ण योगदान है और इंजन की उच्च दक्षता का मुख्य कारण है। यह एक आंतरिक ऊष्मा विनिमय यंत्र है जो चक्र के दौरान अस्थायी रूप से ऊष्मीय ऊर्जा को संग्रहित और मुक्त करता है। जब गर्म गैस ठंडी तरफ जाती है, तो वह रीजनरेटर मैट्रिक्स में ऊष्मा जमा करती है, जिसे ठंडी गैस गर्म तरफ लौटते समय ग्रहण कर लेती है।

1800

1802

1810

1816

1816-11-16

1800

1801

1802

1808

1811

1816-11-16

1820

जिंक और तांबे के इलेक्ट्रोड के साथ इलेक्ट्रोकेमिकल अभिक्रिया प्रदर्शित करने वाला वोल्टाइक ढेर।.

वोल्टेइक ढेर में विद्युत रासायनिक अभिक्रिया

वोल्टाइक पाइल में विद्युत धारा एक रेडॉक्स अभिक्रिया द्वारा उत्पन्न होती है। जस्ता एनोड पर, जस्ता धातु ऑक्सीकृत होती है, जिससे प्रति परमाणु दो इलेक्ट्रॉन मुक्त होते हैं ([latex]Zn rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}[/latex])। ये इलेक्ट्रॉन बाह्य परिपथ के माध्यम से तांबे के कैथोड तक जाते हैं। वहाँ, जलीय इलेक्ट्रोलाइट से हाइड्रोजन आयन अपचयित होकर हाइड्रोजन गैस बनाते हैं ([latex]2H^{+} + 2e^{-} rightarrow H_2[/latex])।

थर्मोडायनामिक्स अनुप्रयोगों में पूर्ण आर्द्रता के माप दिखाता हुआ एचवीएसी नियंत्रण पैनल।.

निरपेक्ष आर्द्रता

निरपेक्ष आर्द्रता (dv) किसी दिए गए वायु आयतन (Vair) में मौजूद जल वाष्प (mH2O) का कुल द्रव्यमान है। इसे प्रति घन मीटर वायु में जल वाष्प की मात्रा (ग्राम/m³) के रूप में व्यक्त किया जाता है। इसका सूत्र है: dv = mH2O / Vair। सापेक्ष आर्द्रता के विपरीत, यह वायु के तापमान पर निर्भर नहीं करती, लेकिन वायु दाब या आयतन में परिवर्तन से प्रभावित होती है।

प्रकाशिकी में पराबैंगनी प्रकाश और चांदी क्लोराइड कागज के साथ योहान विल्हेम रिटर का प्रयोग।.

पराबैंगनी विकिरण

1801 में, जोहान विल्हेम रिटर ने देखा कि सौर स्पेक्ट्रम के बैंगनी छोर से परे की अदृश्य किरणें बैंगनी प्रकाश की तुलना में सिल्वर क्लोराइड में भिगोए गए कागज को अधिक तेज़ी से काला कर देती हैं। इससे दृश्य स्पेक्ट्रम से परे प्रकाश के एक रूप के अस्तित्व का प्रदर्शन हुआ, जिसे उन्होंने पिछले वर्ष खोजे गए "ऊष्मा किरणों" (इन्फ्रारेड) के विपरीत "ऑक्सीकरण किरणें" कहा।

एक पुरानी प्रयोगशाला के परिवेश में चार्ल्स के नियम का प्रदर्शन करने वाला काँच का उपकरण।.

चार्ल्स का नियम (आयतन-तापमान नियम)

चार्ल्स का नियम, जिसे आयतन-तापमान नियम या आयतन का नियम भी कहा जाता है, यह बताता है कि स्थिर दाब पर किसी आदर्श गैस के निश्चित द्रव्यमान के लिए, उसका आयतन उसके परम तापमान के सीधे समानुपाती होता है। इसे [latex]V propto T[/latex] या [latex]frac{V_1}{T_1} = frac{V_2}{T_2}[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है। यह समदाबी (स्थिर दाब) परिस्थितियों में गर्म करने पर गैसों के विस्तार की प्रवृत्ति की व्याख्या करता है।

19वीं सदी की प्रयोगशाला जिसमें वैज्ञानिक परमाणु संरचना और रासायनिक अभिक्रियाओं का अध्ययन कर रहे हैं।.

आधुनिक परमाणु सिद्धांत

परमाणु सिद्धांत के अनुसार, सभी पदार्थ परमाणुओं नामक अलग-अलग इकाइयों से बने होते हैं। एक तत्व में परमाणु होते हैं जिनके नाभिक में प्रोटॉनों की एक निश्चित संख्या होती है। पहले परमाणुओं को अविभाज्य माना जाता था, लेकिन अब यह ज्ञात है कि परमाणु उप-परमाणु कणों से मिलकर बने होते हैं: प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन। रासायनिक अभिक्रियाओं में इन परमाणुओं का पुनर्व्यवस्थापन होता है, और इस प्रक्रिया के दौरान परमाणुओं की स्थिति संरक्षित रहती है।

भौतिक रसायन विज्ञान में गैस मापों के साथ आवोगाद्रो के नियम का प्रदर्शन करने वाला प्रयोगशाला सेटअप।.

एवोगैड्रो का नियम

एवोगैड्रो का नियम कहता है कि समान तापमान और दाब पर सभी गैसों के समान आयतन में अणुओं की संख्या समान होती है। इससे गैस के आयतन और पदार्थ की मात्रा (मोलों की संख्या) के बीच सीधा समानुपात स्थापित होता है। गणितीय संबंध को [latex]V propto n[/latex] या अधिक सामान्यतः [latex]V/n = k[/latex] के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहाँ k एक स्थिरांक है।

प्रयोगशाला में थर्मोडायनामिक सिद्धांतों का प्रदर्शन करने वाला स्टर्लिंग इंजन।.

स्टर्लिंग चक्र

आदर्श स्टर्लिंग चक्र एक बंद पुनर्योजी ऊष्मागतिक चक्र है जिसमें चार अलग-अलग प्रक्रियाएं शामिल हैं: समतापी प्रसार, समआयतनिक ऊष्मा निष्कासन, समतापी संपीडन और समआयतनिक ऊष्मा योग। कार्यकारी द्रव स्थायी रूप से बंद रहता है। इसकी सैद्धांतिक तापीय दक्षता कार्नोट चक्र की दक्षता के बराबर होती है, जिसे [latex]eta_{th} = 1 - frac{T_C}{T_H}[/latex] द्वारा दर्शाया जाता है, जहां [latex]T_H[/latex] और [latex]T_C[/latex] क्रमशः गर्म और ठंडे जलाशयों के निरपेक्ष तापमान हैं।

19वीं सदी की प्रयोगशाला में द्रव गतिकी का अध्ययन करने वाला शोधकर्ता, जो निरंतरता अनुमान पर केंद्रित है।.

निरंतरता धारणा

निरंतरता की मान्यता तरल पदार्थों को असतत अणुओं के बजाय सतत पदार्थ के रूप में मानती है। यह सरलीकरण तब मान्य होता है जब समस्या का लंबाई पैमाना अंतर-आणविक दूरी से बहुत बड़ा होता है, जिससे घनत्व और वेग जैसे गुणों को अत्यंत छोटे बिंदुओं पर परिभाषित किया जा सकता है। इससे तरल प्रवाह के स्थूल व्यवहार का वर्णन करने के लिए अवकल समीकरणों का उपयोग संभव हो पाता है।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)