ऊष्मागतिकी
अणुगति सिद्धांत सैंडबॉक्स
गैस को गर्म करें और देखें कि अणु कैसे तेज़ होते हैं (v_rms)।
अणुगति सिद्धांत सैंडबॉक्स — इंटरैक्टिव ऊष्मागतिकी सिमुलेशन। गैस को गर्म करें और देखें कि अणु कैसे तेज़ होते हैं (v_rms)। लाइव SI मापों और निर्देशित ट्यूटोरियल के साथ मुफ्त ब्राउज़र-आधारित वर्चुअल फिजिक्स लैब।
गतिज सिद्धान्त
गैस को गर्म करें और अणुओं को तेज़ होते देखें (v_rms)।
गतिज सिद्धांत तापमान को औसत आणविक गतिज ऊर्जा से जोड़ता है: ½m⟨v²⟩ = (3/2)kT। गर्म करने से ऊर्जा जुड़ती है जो तेज़ यादृच्छिक गति के रूप में प्रकट होती है। मूल-माध्य-वर्ग चाल v_rms ही आदर्श-गैस दाब संबंध में प्रवेश करती है और बताती है कि स्थिर आयतन पर अधिक गर्म गैसें उच्च दाब क्यों लगाती हैं।
- KE_avg = (3/2)kT
- v_rms ∝ √T
जाँच संक्षिप्त
प्रयोगशाला खोलने से पहले प्रश्न की योजना बनाएं
यह संक्षिप्त विवरण प्रीरेंडर किए गए पेज जैसा है: मुख्य प्रश्न, प्रतिस्पर्धी पूर्वानुमान, चरों की भूमिकाएँ, लागू नियम, सेटअप तथा विश्लेषण और विस्तार के संकेत इसी क्रम में दिखाई देते हैं।
ड्राइविंग प्रश्न
तापमान वास्तव में औसत आणविक गति का माप है। यदि आप किसी गैस का निरपेक्ष तापमान दोगुना कर देते हैं, तो क्या सामान्य आणविक गति भी दोगुनी हो जाती है?
तौलने की भविष्यवाणी
- आणविक गति भी दोगुनी हो जाती है, क्योंकि तापमान और गति सीधे आनुपातिक होते हैं।
- आणविक गति √2, के कारक से बढ़ती है, 2 से नहीं, क्योंकि गति तापमान के वर्गमूल पर निर्भर करती है।
- आणविक गति तापमान पर निर्भर नहीं करती.
परिवर्तनशील भूमिकाएँ
आपने क्या सेट किया:
- तापमान टी (K)
आप क्या मापते हैं:
- औसत आणविक KE (zJ)
- आरएमएस गति v_rms (m/s)
जाँच कैसे चलती है
- kinetic-sandbox प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। चैम्बर में आर्गन गैस (M = 0.039948 kg/mol) होती है।
- rms-speed और average-गतिज ऊर्जा रीडआउट सक्षम करें।
- प्रत्येक परीक्षण के लिए गैस का तापमान निर्धारित करें और आरएमएस आणविक गति रिकॉर्ड करें।
शासक समीकरण
आरएमएस आणविक गति — v_rms = √(3·R·T / M)
गैस अणुओं की root-mean-square गति तापमान और दाढ़ द्रव्यमान पर निर्भर करती है: v_rms = √(3RT/M). हल्की, गर्म गैसों में faster-moving अणु होते हैं।
औसत आणविक गतिज ऊर्जा — KE_avg = 3/2·kB·T
प्रत्येक ideal-gas अणु, द्रव्यमान की परवाह किए बिना, किसी दिए गए तापमान पर समान औसत अनुवादकीय गतिज ऊर्जा रखता है: KE_avg = (3/2)k_BT. तापमान मूल रूप से इस औसत गति का एक माप है।
मुद्रण योग्य वर्कशीट छात्रों से क्या काम करने के लिए कहती है
- एक परीक्षण के लिए, R = 8.314 J/(mol·K) और M = 0.039948 kg/mol. का उपयोग करके v_rms = √(3RT/M) की गणना करें, तालिका से तुलना करें।
- बताएं कि क्यों v_rms तापमान के सीधे अनुपात के बजाय उसके वर्गमूल के साथ बढ़ता है।
जहाँ यह प्रयोगशाला से परे दिखाई देता है
- एक ही तापमान पर दो गैसों की औसत गतिज ऊर्जा समान होती है, लेकिन हल्की गैस (छोटी M) का v_rms अधिक होता है। समझाएं कि क्यों, KE_avg = ½M·v_rms² का उपयोग इस तथ्य के साथ करें कि KE_avg केवल T पर निर्भर करता है।
- हीलियम (M ≈ 0.004 kg/mol) गुब्बारे से केवल हवा से पिचकने की तुलना में कहीं अधिक तेजी से रिसता है। हल्के गैस के अणु छोटे छिद्रों से तेजी से क्यों निकलते हैं, यह समझाने के लिए अपने v_rms सूत्र का उपयोग करें।
- AP Physics 2 — Unit 9: Thermodynamics
- IB Physics — B.3 Gas laws
- General High School Physics — Heat, temperature & gas laws
- NGSS High School Physics — Thermal energy transfer
- गतिज सैंडबॉक्स में आपका स्वागत है
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- चलाएँ दबाएँ
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