آئیڈیل گیس کا قانون

گیس کے سالمے مسلسل دوڑتے اور برتن کی دیواروں سے ٹکراتے ہیں، یہی دباؤ بناتا ہے۔ گیس کو چھوٹے حجم میں بھینچیں، گرم کریں، یا زیادہ سالمے شامل کریں، دباؤ بڑھ جاتا ہے، کیونکہ سالمے قریب آ کر یا تیز ہو کر دیوار کو زیادہ زور اور زیادہ بار مارتے ہیں۔ مثالی گیس قانون دباؤ، حجم، گیس کی مقدار اور درجۂ حرارت کو ایک مساوات میں باندھتا ہے۔

فارمولہ

P · V = n · R · T

P — دباؤ (Pa): فی یونٹ رقبہ قوت جو گیس برتن کی دیواروں پر ڈالتی ہے
V — حجم (m³): گیس کتنی جگہ گھیرتی ہے
n — مادے کی مقدار (mol): کتنے مول گیس ذرات موجود ہیں
R — گیس مستقل (J/(mol·K)): مقرر عدد جو دباؤ، حجم، مقدار اور درجۂ حرارت کی اکائیاں جوڑتا ہے
T — درجہ حرارت (K): گیس کتنی گرم ہے، کیلون پیمانے پر

حل شدہ مثال

ایک برتن 1 مول گیس 300 کیلون درجۂ حرارت پر رکھتا ہے، جو 3 مکعب میٹر حجم میں بھری ہے۔ گیس کتنا دباؤ ڈالتی ہے؟

n = 1 mol
T = 300 K
V = 3 m³

P = n · R · T / V
P = (1 mol · 8.31 J/(mol·K) · 300 K) / 3 m³

P = 831 Pa

خود کو آزمائیں

اگر درجۂ حرارت 200 کیلون گر جائے جبکہ حجم اور گیس کی مقدار وہی رہیں، نیا دباؤ کیا ہے؟

درست جواب: 554 Pa
831 Pa
1662 Pa

ٹھیک! کم درجۂ حرارت مطلب کم دباؤ: ایک مول ضرب آٹھ اعشاریہ اکتیس ضرب دو سو، تقسیم تین مکعب میٹر، پانچ سو چون پاسکل کے برابر۔

مستقل دباؤ اور گیس مقدار والے غبارے کا حجم دو گنا ہو جاتا ہے۔ اس کے درجۂ حرارت کا کیا ہونا ضروری ہے؟

وہی رہتا ہے
درست جواب: دو گنا ہو جاتا ہے
آدھا ہو جاتا ہے

درست! مستقل دباؤ پر حجم اور درجۂ حرارت ساتھ بڑھتے ہیں، پس حجم دو گنا ہونے سے درجۂ حرارت دو گنا۔

آپ یہ کہاں دیکھتے ہیں

گرمیوں کی طویل ڈرائو کے بعد کار کے ٹائروں کا دباؤ زیادہ نکل آتا ہے — ٹائر کے لڑکھڑانے اور جھکنے سے اندر کی ہوا گرم ہو جاتی ہے، اور مستقل حجم پر گرم گیس کا مطلب ہے دیواروں سے زیادہ ٹکراؤ اور زیادہ دباؤ۔ دوسری طرف، پہاڑی سفر پر بند چپس کا پیکٹ تکیے کی طرح پھول جاتا ہے: باہر کی ہوا کا اندر کی طرف دبنے والا دباؤ کم ہو جاتا ہے، تو وہی قید گیس بیگ کو مزید بڑا کر دیتی ہے۔

عام غلطیاں

سب سے نقصان دہ غلطی مساوات میں سیلشیس کی قدر ڈالنا ہے — یہاں درجۂ حرارت مطلق ہے، کیلون میں، اور گیس کا رویہ اس پر منحصر ہے کہ سالمے اصل میں کتنی تیزی سے حرکت کر رہے ہیں، اس پر نہیں کہ پانی کہاں جمتا ہے۔ دوسری غلطی P، V، n اور T کو چار آزاد بٹن سمجھنا ہے: حجم اور مقدار مستقل رکھتے ہوئے 300 K سے 200 K تک ٹھنڈا کرنے پر دباؤ بالکل اسی تناسب سے گر جاتا ہے، P = n · R · T / V دیتا ہے (1 mol × 8.31 × 200 K) ÷ 3 m³ = 554 Pa۔ ایک رقم بدلیں تو دوسری کے بدلنے کے سوا کوئی راستہ نہیں۔

یہ کیسے جڑا ہے

یہ حرارتیات کی بانی مساوات ہے — یہ طے کرتی ہے کہ گیس کے لیے درجۂ حرارت کا کیا مطلب ہے (سالماتی حرکت کی ایک قرأت) اور وہ حرکت دباؤ میں کیسے بدلتی ہے۔ اگلا سبق، کیلوری میٹری، یہ پوچھتا ہے کہ وہ درجۂ حرارت بدلنے میں توانائی کا کتنا خرچ آتا ہے، اور R وہی عالمگیر مستقل عدد ہے جو پوری حرارتیات میں بار بار سامنے آتا ہے۔