વાયુ ઘનતા પર તાપમાન અને દબાણની અસર, ટીપું પ્રવાહીથી વિપરીત વાયુઓ, નોંધપાત્ર સંકોચનક્ષમતા અને ઉચ્ચ મૂલ્યોથર્મલ વિસ્તરણનો ગુણાંક. દબાણ અને તાપમાન પર ગેસની ઘનતાની અવલંબન રાજ્યના સમીકરણ દ્વારા સ્થાપિત થાય છે. સૌથી વધુ સરળ ગુણધર્મોએક ગેસ છે જે એટલો દુર્લભ છે કે તેના પરમાણુઓ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાને ધ્યાનમાં લેવામાં આવતી નથી. આ એક આદર્શ (સંપૂર્ણ) ગેસ છે જેના માટે મેન્ડેલીવ-ક્લેપીરોન સમીકરણ માન્ય છે:

ગેસ ઘનતા p પર તાપમાન અને દબાણનો પ્રભાવ - સંપૂર્ણ દબાણ; આર - ચોક્કસ ગેસ સ્થિર, વિવિધ વાયુઓ માટે અલગ, પરંતુ તાપમાન અને દબાણથી સ્વતંત્ર (હવા R = 287 J / (kg K માટે); T - સંપૂર્ણ તાપમાન. પ્રવાહીથી દૂરની સ્થિતિમાં વાસ્તવિક વાયુઓની વર્તણૂક માત્ર થોડી અલગ હોય છે. સંપૂર્ણ વાયુઓની વર્તણૂક, અને તેમના માટે, વિશાળ મર્યાદામાં, વ્યક્તિ સંપૂર્ણ વાયુઓની સ્થિતિના સમીકરણોનો ઉપયોગ કરી શકે છે.

ગેસની ઘનતા પર તાપમાન અને દબાણની અસર તકનીકી ગણતરીઓમાં, ગેસની ઘનતા સામાન્ય રીતે સામાન્ય તરીકે આપવામાં આવે છે. શારીરિક પરિસ્થિતિઓ: T=20°C; p = 101325 પા. આ શરતો હેઠળ હવા માટે ρ=1.2 kg/m3 અન્ય પરિસ્થિતિઓમાં હવાની ઘનતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

આ સૂત્ર અનુસાર તાપમાન અને દબાણની ગેસની ઘનતા પર પ્રભાવ ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા(T = const): એડિયાબેટિક પ્રક્રિયા એ એવી પ્રક્રિયા છે જે બાહ્ય ઉષ્મા વિનિમય વિના થાય છે. એડિબેટિક પ્રક્રિયા માટે k=ср/сv એ ગેસનું એડિબેટિક સ્થિરાંક છે; cf - ગરમી ક્ષમતા, ગેસ પર સતત દબાણ; cv - સમાન, સતત વોલ્યુમ પર.

ગેસની ઘનતા પર તાપમાન અને દબાણની અસર એક મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતા કે જે ગતિશીલ પ્રવાહમાં દબાણમાં ફેરફાર સાથે ઘનતામાં ફેરફારની અવલંબનને નિર્ધારિત કરે છે તે ધ્વનિ પ્રસારની ઝડપ છે a. IN સજાતીય વાતાવરણધ્વનિના પ્રસારની ઝડપ અભિવ્યક્તિ પરથી નક્કી થાય છે: હવા માટે a = 330 m/s; કાર્બન ડાયોક્સાઇડ માટે 261 m/s.

ગેસની ઘનતા પર તાપમાન અને દબાણનો પ્રભાવ ગેસનું પ્રમાણ મોટાભાગે તાપમાન અને દબાણ પર નિર્ભર હોવાથી, ટીપું પ્રવાહીના અભ્યાસમાંથી મેળવેલા નિષ્કર્ષને માત્ર ત્યારે જ વાયુઓ સુધી વિસ્તારી શકાય છે જો, વિચારણા હેઠળની ઘટનાની મર્યાદામાં, ફેરફાર થાય. દબાણ અને તાપમાન નજીવા છે. 3 નોંધપાત્ર દબાણ તફાવત, જે વાયુઓની ઘનતામાં નોંધપાત્ર ફેરફારનું કારણ બને છે, જ્યારે તેઓ ઊંચી ઝડપે આગળ વધે છે ત્યારે ઊભી થઈ શકે છે. ચળવળની ગતિ અને તેમાં ધ્વનિની ગતિ વચ્ચેનો સંબંધ દરેક ચોક્કસ કેસમાં સંકોચનક્ષમતાને ધ્યાનમાં લેવાની જરૂરિયાતનો નિર્ણય કરવાની મંજૂરી આપે છે.

ગેસની ઘનતા પર તાપમાન અને દબાણની અસર જો પ્રવાહી અથવા વાયુ ગતિશીલ હોય, તો સંકોચનક્ષમતાનું મૂલ્યાંકન કરવા માટે તેઓ અવાજની ગતિના ચોક્કસ મૂલ્યનો નહીં, પરંતુ માક નંબરનો ઉપયોગ કરે છે. ગુણોત્તર સમાનઅવાજની ઝડપ સુધી પ્રવાહની ગતિ. M = ν/a જો Mach સંખ્યા એકતા કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી હોય, તો ટીપું પ્રવાહી અથવા વાયુ વ્યવહારીક રીતે અસંકુચિત ગણી શકાય.

ગેસનું સંતુલન જો ગેસ સ્તંભની ઊંચાઈ ઓછી હોય, તો તેની ઘનતા સ્તંભની ઊંચાઈ સાથે સમાન ગણી શકાય: પછી આ સ્તંભ દ્વારા બનાવેલ દબાણ હાઇડ્રોસ્ટેટિક્સના મૂળભૂત સમીકરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. મુ ઉચ્ચ ઊંચાઈહવાના સ્તંભની, વિવિધ બિંદુઓ પર તેની ઘનતા હવે સમાન નથી, તેથી આ કિસ્સામાં હાઇડ્રોસ્ટેટિક સમીકરણ લાગુ પડતું નથી.

ગેસ સંતુલન સંપૂર્ણ આરામના કેસ માટે વિભેદક દબાણના સમીકરણને ધ્યાનમાં લેતા અને તેમાં ઘનતા મૂલ્યને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે, આ સમીકરણને એકીકૃત કરવા માટે, હવાના સ્તંભની ઊંચાઈ સાથે હવાના તાપમાનમાં ફેરફારનો નિયમ જાણવો જરૂરી છે. . તાપમાનમાં ફેરફારને ઊંચાઈ અથવા દબાણના સરળ કાર્ય તરીકે વ્યક્ત કરવું શક્ય નથી, તેથી સમીકરણનો ઉકેલ માત્ર અંદાજિત હોઈ શકે છે.

વાયુ સંતુલન વાતાવરણના વ્યક્તિગત સ્તરો માટે, તે પર્યાપ્ત ચોકસાઈ સાથે માની શકાય છે કે ઉંચાઈ (અને ખાણ માટે - ઊંડાઈ પર) પર આધાર રાખીને તાપમાનમાં ફેરફાર થાય છે. રેખીય કાયદો: T = T 0 +αz, જ્યાં T અને T 0 એ નિરપેક્ષ હવાનું તાપમાન છે, અનુક્રમે, ઊંચાઈ (ઊંડાઈ) z અને પૃથ્વીની સપાટી પર α એ તાપમાનનો ઢાળ છે જે વધતી ઊંચાઈ (-) સાથે હવાના તાપમાનમાં ફેરફારને દર્શાવે છે. α) અથવા ઊંડાઈ (+α) 1 મીટર, K/m.

ગેસ સંતુલન વાતાવરણમાં ઊંચાઈ અથવા ખાણમાં ઊંડાઈ સાથે વિવિધ વિસ્તારોમાં ગુણાંક α ની કિંમતો અલગ અલગ હોય છે. વધુમાં, તેઓ હવામાન પરિસ્થિતિઓ, વર્ષનો સમય અને અન્ય પરિબળો પર પણ આધાર રાખે છે. ટ્રોપોસ્ફિયરની અંદર તાપમાન નક્કી કરતી વખતે (એટલે ​​​​કે 11000 મીટર સુધી), સામાન્ય રીતે α = 0.0065 K/m લેવામાં આવે છે. ઊંડી ખાણોα નું સરેરાશ મૂલ્ય શુષ્ક થડ માટે 0.004÷ 0.006 K/m ની બરાબર લેવામાં આવે છે, ભીના થડ માટે - 0.01.

ગેસનું સંતુલન તાપમાનના ફેરફારના સૂત્રને વિભેદક દબાણના સમીકરણમાં સ્થાનાંતરિત કરીને અને તેને એકીકૃત કરવાથી, અમે મેળવીએ છીએ કે સમીકરણ H માટે ઉકેલાય છે, બદલીને કુદરતી લઘુગણકદશાંશ, α - તાપમાન દ્વારા સમીકરણમાંથી તેનું મૂલ્ય, R - હવાનું મૂલ્ય 287 J/ (kg K); અને અવેજી g = 9.81 m/s2.

ગેસ સંતુલન આ ક્રિયાઓના પરિણામે આપણને મળે છે બેરોમેટ્રિક સૂત્રН = 29, 3(Т-Т 0)(log p/p 0)/(log. T 0/T), તેમજ દબાણ નક્કી કરવા માટેનું સૂત્ર જ્યાં સૂત્ર દ્વારા n નક્કી કરવામાં આવે છે

પાઈપોમાં વાયુઓની સ્થિર ગતિ d વ્યાસવાળા ગોળાકાર પાઈપની લંબાઈ dx ના તત્વ માટે યાંત્રિક સ્વરૂપમાં ઉર્જાના સંરક્ષણનો કાયદો, જો પીઝોમેટ્રિક દબાણમાં ફેરફારની સરખામણીમાં જીઓડેટિક ઊંચાઈમાં ફેરફાર નાનો હોય, તો તેનું સ્વરૂપ અહીં છે. નુકસાન ચોક્કસ ઊર્જાઘર્ષણ માટે ડાર્સી-વેઇઝબેક સૂત્ર અનુસાર લેવામાં આવે છે સતત પોલીટ્રોપિક ઇન્ડેક્સ n = const અને ધારણા હેઠળ કે λ = const એકીકરણ પછી, ગેસ પાઇપલાઇન સાથે દબાણ વિતરણનો નિયમ પ્રાપ્ત થાય છે.

પાઈપોમાં ગેસની સ્થિર હિલચાલ મુખ્ય ગેસ પાઈપલાઈન માટે, તેથી, સમૂહ પ્રવાહ માટેનું સૂત્ર લખી શકાય છે.

પાઇપ્સ M માં વાયુઓની સ્થિર હિલચાલ ω n = 1 પર, સૂત્રો સ્થિર આઇસોથર્મલ ગેસ પ્રવાહ માટે માન્ય છે. રેનોલ્ડ્સ નંબરના આધારે ગેસ માટે હાઇડ્રોલિક પ્રતિકાર λ ના ગુણાંકની ગણતરી પ્રવાહી પ્રવાહ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા સૂત્રોનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે.

જ્યારે વાસ્તવિક ખસેડવાની હાઇડ્રોકાર્બન વાયુઓઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા માટે, રાજ્યના સમીકરણનો ઉપયોગ થાય છે જ્યાં કુદરતી હાઇડ્રોકાર્બન વાયુઓના સંકોચન ગુણાંક z પ્રાયોગિક વળાંકો અથવા વિશ્લેષણાત્મક રીતે - રાજ્યના અંદાજિત સમીકરણોમાંથી નક્કી કરવામાં આવે છે.

ω

કોપીરાઇટ એલ. કોરેનકોવ

વાયુઓના ગુણધર્મો

ગેસનું દબાણ

ગેસ હંમેશા દિવાલો દ્વારા મર્યાદિત વોલ્યુમ ભરે છે જે તેને અભેદ્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ સિલિન્ડર અથવા કારના ટાયરની અંદરની ટ્યુબ લગભગ સમાન રીતે ગેસથી ભરેલી હોય છે.

વિસ્તરણ કરવાનો પ્રયાસ કરતી વખતે, ગેસ સિલિન્ડરની દિવાલો, ટાયર ટ્યુબ અથવા અન્ય કોઈપણ શરીર, નક્કર અથવા પ્રવાહી પર દબાણ કરે છે, જેની સાથે તે સંપર્કમાં આવે છે. જો આપણે પૃથ્વીના ગુરુત્વાકર્ષણ ક્ષેત્રની ક્રિયાને ધ્યાનમાં ન લઈએ, જે જહાજોના સામાન્ય કદ સાથે માત્ર દબાણમાં મામૂલી ફેરફાર કરે છે, તો પછી જ્યારે જહાજમાં ગેસનું દબાણ સંતુલિત હોય, ત્યારે તે આપણને સંપૂર્ણપણે સમાન લાગે છે. આ ટિપ્પણી મેક્રોકોઝમને લાગુ પડે છે. જો આપણે કલ્પના કરીએ કે જહાજમાં ગેસ બનાવે છે તેવા પરમાણુઓના સૂક્ષ્મ જગતમાં શું થાય છે, તો પછી દબાણના સમાન વિતરણની કોઈ વાત કરી શકાતી નથી. દિવાલની સપાટી પરના કેટલાક સ્થળોએ, ગેસના અણુઓ દિવાલો પર પ્રહાર કરે છે, જ્યારે અન્ય સ્થળોએ કોઈ અસર થતી નથી. આ ચિત્ર દરેક સમયે અસ્તવ્યસ્ત રીતે બદલાય છે. વાયુના પરમાણુઓ જહાજોની દિવાલો પર પ્રહાર કરે છે અને પછી અસર પહેલા પરમાણુની ઝડપ જેટલી ઝડપે ઉડી જાય છે. અસર થવા પર, પરમાણુ દિવાલ પર mv ની બરાબર ગતિ કરે છે, જ્યાં m એ પરમાણુનું દળ છે અને v તેની ગતિ છે. દિવાલ પરથી પ્રતિબિંબિત કરીને, પરમાણુ તેને સમાન ગતિ mv આપે છે. આમ, દરેક અસર (દિવાલ પર લંબ) સાથે, પરમાણુ તેને 2mv ની બરાબર ગતિ કરે છે, જો 1 સેકન્ડમાં દિવાલના 1 સેમી 2 દીઠ N પ્રભાવો હોય, તો આમાં સ્થાનાંતરિત ગતિની કુલ રકમ. દિવાલનો વિભાગ 2Nmv જેટલો છે. ન્યૂટનના બીજા નિયમના આધારે, ગતિની આ રકમ દિવાલના આ વિભાગ પર કાર્ય કરતા બળ F અને તે જે સમય દરમિયાન કાર્ય કરે છે તેના ગુણાંક જેટલી છે. અમારા કિસ્સામાં t = 1 સે. તેથી F=2Nmv, 1 સેમી 2 દિવાલો પર એક બળ કાર્ય કરે છે, એટલે કે. દબાણ, જે સામાન્ય રીતે p દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે (અને p સંખ્યાત્મક રીતે F ની બરાબર છે). તેથી અમારી પાસે છે

р=2Nmv

તે કોઈ મગજની વાત નથી કે 1 સેકન્ડમાં મારામારીની સંખ્યા પરમાણુઓની ઝડપ અને એકમ વોલ્યુમ દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધારિત છે. બહુ સંકુચિત ન હોય તેવા વાયુ માટે, આપણે ધારી શકીએ કે N એ n અને v ના પ્રમાણસર છે, એટલે કે. p એ nmv 2 માટે પ્રમાણસર છે.

તેથી, મોલેક્યુલર થિયરીનો ઉપયોગ કરીને ગેસના દબાણની ગણતરી કરવા માટે, આપણે પરમાણુઓના માઇક્રોકોઝમની નીચેની લાક્ષણિકતાઓ જાણવી જોઈએ: માસ m, ઝડપ v અને પરમાણુઓની સંખ્યા n પ્રતિ યુનિટ વોલ્યુમ. પરમાણુઓની આ સૂક્ષ્મ લાક્ષણિકતાઓ શોધવા માટે, આપણે સ્થાપિત કરવું જોઈએ કે મેક્રો વિશ્વની કઈ લાક્ષણિકતાઓ પર ગેસનું દબાણ નિર્ભર છે, એટલે કે. પ્રાયોગિક રીતે ગેસ દબાણના નિયમો સ્થાપિત કરો. આની સરખામણી અનુભવી કાયદાપરમાણુ સિદ્ધાંતનો ઉપયોગ કરીને ગણતરી કરાયેલ કાયદાઓ સાથે, અમે માઇક્રોવર્લ્ડની લાક્ષણિકતાઓ નક્કી કરવામાં સક્ષમ થઈશું, ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ પરમાણુઓની ગતિ.

તો, ચાલો સ્થાપિત કરીએ કે ગેસનું દબાણ કયા પર આધાર રાખે છે?

સૌ પ્રથમ, ગેસ કમ્પ્રેશનની ડિગ્રી પર, એટલે કે. ચોક્કસ વોલ્યુમમાં કેટલા ગેસ પરમાણુઓ છે તેના પર આધાર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ટાયરને ફુલાવીને અથવા તેને સ્ક્વિઝ કરીને, અમે ગેસને આંતરિક ટ્યુબની દિવાલો પર વધુ સખત દબાવવા માટે દબાણ કરીએ છીએ.

બીજું, તે ગેસનું તાપમાન શું છે તેના પર આધાર રાખે છે.

સામાન્ય રીતે, દબાણમાં ફેરફાર એક જ સમયે બંને કારણોસર થાય છે: વોલ્યુમમાં ફેરફાર અને તાપમાનમાં ફેરફાર. પરંતુ ઘટનાને એવી રીતે હાથ ધરવી શક્ય છે કે જ્યારે વોલ્યુમ બદલાય છે, તાપમાન નજીવું બદલાય છે, અથવા જ્યારે તાપમાન બદલાય છે, ત્યારે વોલ્યુમ વ્યવહારીક રીતે યથાવત રહે છે. પહેલા નીચેની ટિપ્પણી કર્યા પછી, અમે પહેલા આ કેસોનો સામનો કરીશું.

અમે ગેસ પર વિચાર કરીશું સંતુલનની સ્થિતિમાં.આનો અર્થ; કે ગેસમાં યાંત્રિક અને થર્મલ બંને સંતુલન સ્થાપિત થયેલ છે.

યાંત્રિક સંતુલન એટલે કોઈ હિલચાલ થતી નથી વ્યક્તિગત ભાગોગેસ આ કરવા માટે, તે જરૂરી છે કે ગેસનું દબાણ તેના તમામ ભાગોમાં સમાન હોય, જો આપણે ગુરુત્વાકર્ષણના પ્રભાવ હેઠળ થતા ગેસના ઉપલા અને નીચલા સ્તરોમાં દબાણમાં થોડો તફાવત અવગણીએ.

થર્મલ સંતુલનનો અર્થ એ છે કે ગેસના એક ભાગમાંથી બીજા ભાગમાં ગરમીનું ટ્રાન્સફર થતું નથી. આ કરવા માટે, ગેસના સમગ્ર જથ્થામાં તાપમાન સમાન હોવું જરૂરી છે.

તાપમાન પર ગેસના દબાણની અવલંબન

ચાલો તાપમાન પર ગેસના દબાણની અવલંબન શોધવાથી પ્રારંભ કરીએ, જો કે ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું પ્રમાણ સ્થિર રહે. આ અભ્યાસો સૌપ્રથમ 1787 માં ચાર્લ્સ દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. આ પ્રયોગોને એક સાંકડી વક્ર નળીના રૂપમાં પારાના મેનોમીટર સાથે જોડાયેલા મોટા ફ્લાસ્કમાં ગેસને ગરમ કરીને સરળ સ્વરૂપમાં પુનઃઉત્પાદિત કરી શકાય છે.

ચાલો જ્યારે ગરમ થાય ત્યારે ફ્લાસ્કના જથ્થામાં નજીવો વધારો અને જ્યારે પારો સાંકડી મેનોમેટ્રિક ટ્યુબમાં વિસ્થાપિત થાય ત્યારે વોલ્યુમમાં નજીવા ફેરફારને અવગણીએ. આમ, ગેસનું પ્રમાણ સતત ગણી શકાય. ફ્લાસ્કની આસપાસના વાસણમાં પાણી ગરમ કરીને, આપણે થર્મોમીટરનો ઉપયોગ કરીને ગેસનું તાપમાન નોંધીશું. , અને અનુરૂપ દબાણ - દબાણ ગેજ અનુસાર . ગલન બરફ સાથે વહાણ ભરીને, તાપમાનને અનુરૂપ દબાણને માપો 0°સે .

આ પ્રકારના પ્રયોગો નીચે મુજબ દર્શાવે છે:

1. જ્યારે 1° દ્વારા ગરમ થાય છે ત્યારે ગેસના ચોક્કસ સમૂહના દબાણમાં વધારો એ દબાણનો ચોક્કસ ભાગ છે જે ગેસના આ સમૂહ 0°C ના તાપમાને ધરાવે છે. જો 0°C પર દબાણ P દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે, તો જ્યારે 1°C દ્વારા ગરમ થાય છે ત્યારે ગેસના દબાણમાં વધારો એ aP છે.

જ્યારે ટી ડિગ્રી દ્વારા ગરમ થાય છે, ત્યારે દબાણમાં વધારો t ગણો વધારે હશે, એટલે કે, દબાણમાં વધારો તાપમાન વધારાના પ્રમાણમાં.

2. મૂલ્ય a, જ્યારે 0°C પર દબાણના કયા ભાગથી ગેસનું દબાણ 1° થી ગરમ થાય છે ત્યારે દર્શાવે છે, તે તમામ વાયુઓ માટે સમાન મૂલ્ય ધરાવે છે (વધુ ચોક્કસ રીતે, લગભગ સમાન), એટલે કે . જથ્થો a કહેવાય છે થર્મલ, દબાણ ગુણાંક.આમ, તમામ વાયુઓ માટે થર્મલ દબાણ ગુણાંક સમાન મૂલ્ય ધરાવે છે, સમાન .

જ્યારે ગરમ કરવામાં આવે ત્યારે ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું દબાણ 1° વી દ્વારા સતત વોલ્યુમ વધે છે પર દબાણનો ભાગ 0°C (ચાર્લ્સ લો).

જો કે, તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે પારાના થર્મોમીટરથી તાપમાનને માપવાથી મેળવેલ ગેસના દબાણનું તાપમાન ગુણાંક જુદા જુદા તાપમાન માટે બરાબર સમાન નથી: ચાર્લ્સનો કાયદો માત્ર લગભગ સંતુષ્ટ છે, જો કે ખૂબ ઊંચી ચોકસાઈ સાથે.

ચાર્લ્સનો કાયદો વ્યક્ત કરતી ફોર્મ્યુલા.

ચાર્લ્સનો કાયદો તમને કોઈપણ તાપમાને ગેસના દબાણની ગણતરી કરવાની પરવાનગી આપે છે જો તેનું દબાણ 0°C પર જાણીતું હોય. આપેલ જથ્થામાં ગેસના આપેલ સમૂહના 0°C પર દબાણ અને તાપમાન પર સમાન ગેસનું દબાણ થવા દો tછે પી. તાપમાનમાં વધારો જોવા મળી રહ્યો છે ટી,તેથી, દબાણમાં વધારો એ છે tઅને ઇચ્છિત દબાણ છે

P = + a t=(1+ એ t )= (1+ ) (1)

જો ગેસ 0°C થી નીચે ઠંડુ થાય તો પણ આ સૂત્રનો ઉપયોગ કરી શકાય છે; તે જ સમયે tનકારાત્મક મૂલ્યો હશે. ખૂબ જ નીચા તાપમાને, જ્યારે ગેસ લિક્વિફેક્શનની સ્થિતિની નજીક પહોંચે છે, તેમજ મજબૂત રીતે સંકુચિત વાયુઓચાર્લ્સનો કાયદો લાગુ પડતો નથી અને ફોર્મ્યુલા (1) માન્ય થવાનું બંધ કરે છે.

મોલેક્યુલર થિયરીના દૃષ્ટિકોણથી ચાર્લ્સનો કાયદો

જ્યારે ગેસનું તાપમાન બદલાય છે, ઉદાહરણ તરીકે જ્યારે ગેસનું તાપમાન વધે છે અને તેનું દબાણ વધે છે ત્યારે અણુઓના સૂક્ષ્મમાં શું થાય છે? મોલેક્યુલર થિયરીના દૃષ્ટિકોણથી, આપેલ ગેસના દબાણમાં વધારો થવાના બે સંભવિત કારણો છે: પ્રથમ, અણુઓની અસરની સંખ્યા 1 માટે 1 સેમી 2 વધી શકે છે. સેકન્ડ;બીજું, જ્યારે એક પરમાણુ દિવાલ સાથે અથડાય છે ત્યારે પ્રસારિત ગતિનું પ્રમાણ વધી શકે છે. બંને કારણો માટે પરમાણુઓની ગતિમાં વધારો જરૂરી છે. અહીંથી તે સ્પષ્ટ થાય છે કે ગેસના તાપમાનમાં વધારો (મેક્રોકોઝમમાં) એ અણુઓની રેન્ડમ હિલચાલની સરેરાશ ગતિમાં વધારો છે (સૂક્ષ્મ વિશ્વમાં). ગેસના અણુઓની ગતિ નક્કી કરવા માટેના પ્રયોગો, જેના વિશે હું થોડી આગળ વાત કરીશ, આ નિષ્કર્ષની પુષ્ટિ કરે છે.

જ્યારે આપણે ગેસ સાથે નહીં, પરંતુ ઘન અથવા પ્રવાહી શરીર સાથે વ્યવહાર કરીએ છીએ, ત્યારે શરીરના અણુઓની ગતિ નક્કી કરવા માટે આપણી પાસે આવી સીધી પદ્ધતિઓ નથી. જો કે, આ કિસ્સાઓમાં પણ તેમાં કોઈ શંકા નથી કે વધતા તાપમાન સાથે પરમાણુઓની હિલચાલની ગતિ વધે છે.

જ્યારે તેનું વોલ્યુમ બદલાય છે ત્યારે ગેસના તાપમાનમાં ફેરફાર. એડિયાબેટિક અને ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયાઓ.

જો વોલ્યુમ યથાવત રહે તો ગેસનું દબાણ તાપમાન પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે તે અમે સ્થાપિત કર્યું છે. હવે ચાલો જોઈએ કે જો તાપમાન યથાવત રહે તો ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું દબાણ તે કબજે કરેલા વોલ્યુમના આધારે કેવી રીતે બદલાય છે. જો કે, આ મુદ્દા પર આગળ વધતા પહેલા, આપણે ગેસનું તાપમાન સતત કેવી રીતે જાળવી રાખવું તે શોધવાની જરૂર છે. આ કરવા માટે, ગેસના તાપમાનનું શું થાય છે તેનો અભ્યાસ કરવો જરૂરી છે જો તેની માત્રા એટલી ઝડપથી બદલાય કે ગેસ અને આસપાસના શરીર વચ્ચે વ્યવહારીક રીતે કોઈ ગરમીનું વિનિમય ન થાય.

ચાલો આ પ્રયોગ કરીએ. પારદર્શક સામગ્રીથી બનેલી જાડી-દિવાલોવાળી ટ્યુબમાં, એક છેડે બંધ, અમે કપાસની ઊન મૂકીએ છીએ, જે ઈથરથી સહેજ ભેજવાળી હોય છે, અને આ ટ્યુબની અંદર ઈથર વરાળ અને હવાનું મિશ્રણ બનાવશે, જે જ્યારે ગરમ થાય છે ત્યારે વિસ્ફોટ થાય છે. પછી ઝડપથી ચુસ્ત ફિટિંગ પિસ્ટનને ટ્યુબમાં દબાણ કરો. આપણે ટ્યુબની અંદર એક નાનો વિસ્ફોટ થતો જોશું. આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે ઈથર વરાળ અને હવાનું મિશ્રણ સંકુચિત કરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારે મિશ્રણનું તાપમાન તીવ્રપણે વધ્યું હતું. આ ઘટના તદ્દન સમજી શકાય તેવી છે. કોમ્પ્રેસીંગ ગેસ બાહ્ય બળ, અમે કામ કરી રહ્યા છીએ, જેના પરિણામે ગેસની આંતરિક ઊર્જા વધી હોવી જોઈએ; આવું થયું - ગેસ ગરમ થયો.

હવે ચાલો ગેસને વિસ્તરણ થવા દઈએ અને બાહ્ય દબાણ દળો સામે કામ કરીએ. આ કરી શકાય છે. ઓરડાના તાપમાને મોટી બોટલમાં સંકુચિત હવા રાખવા દો. બોટલને બહારની હવા સાથે જોડીને, અમે બોટલમાંની હવાને નાની છોડીને વિસ્તરણ કરવાની તક આપીશું. બહારની તરફ છિદ્રો, અને વિસ્તરતી હવાના પ્રવાહમાં નળી સાથે થર્મોમીટર અથવા ફ્લાસ્ક મૂકો. થર્મોમીટર ઓરડાના તાપમાન કરતાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછું તાપમાન બતાવશે, અને ફ્લાસ્ક સાથે જોડાયેલ ટ્યુબમાં એક ડ્રોપ ફ્લાસ્ક તરફ દોડશે, જે પ્રવાહમાં હવાના તાપમાનમાં ઘટાડો પણ સૂચવે છે. આનો અર્થ એ છે કે જ્યારે ગેસ વિસ્તરે છે અને તે જ સમયે કામ કરે છે, ત્યારે તે ઠંડુ થાય છે અને તેની આંતરિક ઊર્જા ઘટે છે. તે સ્પષ્ટ છે કે કમ્પ્રેશન દરમિયાન ગેસને ગરમ કરવું અને વિસ્તરણ દરમિયાન ઠંડક એ ઊર્જાના સંરક્ષણના કાયદાની અભિવ્યક્તિ છે.

જો આપણે માઇક્રોકોઝમ તરફ વળીએ, તો કમ્પ્રેશન દરમિયાન ગેસ હીટિંગ અને વિસ્તરણ દરમિયાન ઠંડકની ઘટના એકદમ સ્પષ્ટ થઈ જશે. જ્યારે પરમાણુ સ્થિર દિવાલને અથડાવે છે અને તેને ઉછાળે છે, ત્યારે ગતિ અને તેથી પરમાણુની ગતિ ઊર્જા, દિવાલ સાથે અથડાતા પહેલા જેટલી જ હોય ​​છે. પરંતુ જો કોઈ પરમાણુ તેની નજીક આવતા પિસ્ટનથી અથડાય છે અને રિબાઉન્ડ કરે છે, તો તેની ગતિ અને ગતિ ઊર્જા પિસ્ટન સાથે અથડાતા પહેલા કરતા વધારે હોય છે (જેમ ટેનિસ બોલની ઝડપ જો તેને રેકેટથી વિરુદ્ધ દિશામાં અથડાવામાં આવે તો તે વધે છે). નજીક આવતો પિસ્ટન તેમાંથી પ્રતિબિંબિત થતા પરમાણુમાં વધારાની ઊર્જાનું પરિવહન કરે છે. તેથી, કમ્પ્રેશન દરમિયાન ગેસની આંતરિક ઊર્જા વધે છે. જ્યારે પીછેહઠ કરતા પિસ્ટનમાંથી રિબાઉન્ડિંગ થાય છે, ત્યારે પરમાણુની ઝડપ ઘટે છે, કારણ કે પરમાણુ પીછેહઠ કરતા પિસ્ટનને દબાણ કરીને કાર્ય કરે છે. તેથી, ગેસનું વિસ્તરણ, પિસ્ટન અથવા આસપાસના ગેસના સ્તરોના પાછું ખેંચવા સાથે સંકળાયેલું છે, તે કાર્ય સાથે છે અને ગેસની આંતરિક ઊર્જામાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

તેથી, બાહ્ય બળ દ્વારા ગેસના સંકોચનથી તે ગરમ થાય છે, અને ગેસનું વિસ્તરણ તેના ઠંડક સાથે થાય છે. આ ઘટના હંમેશા અમુક અંશે થાય છે, પરંતુ હું તેને ખાસ કરીને તીવ્રપણે જોઉં છું જ્યારે આસપાસના શરીર સાથે ગરમીનું વિનિમય ઓછું કરવામાં આવે છે, કારણ કે આવા વિનિમય તાપમાનમાં મોટા અથવા ઓછા અંશે ફેરફારને વળતર આપી શકે છે.

પ્રક્રિયાઓ જેમાં ગરમીનું સ્થાનાંતરણ એટલું નજીવું છે કે તેને અવગણી શકાય છે એડિબેટિક

ચાલો પ્રકરણની શરૂઆતમાં પૂછાયેલા પ્રશ્ન પર પાછા ફરીએ. તેના વોલ્યુમમાં ફેરફાર હોવા છતાં, સતત ગેસ તાપમાન કેવી રીતે સુનિશ્ચિત કરવું? દેખીતી રીતે, આ કરવા માટે, જો તે વિસ્તરી રહ્યો હોય તો બહારથી ગેસમાં સતત ગરમી સ્થાનાંતરિત કરવી જરૂરી છે, અને જો ગેસ સંકુચિત હોય તો તેને આસપાસના શરીરમાં સ્થાનાંતરિત કરીને તેમાંથી ગરમીને સતત દૂર કરવી જરૂરી છે. ખાસ કરીને, જો ગેસનું વિસ્તરણ અથવા સંકોચન ખૂબ જ ધીમું હોય તો ગેસનું તાપમાન એકદમ સ્થિર રહે છે, અને બહારથી અથવા બહારથી ગરમીનું સ્થાનાંતરણ પૂરતી ઝડપે થઈ શકે છે. ધીમા વિસ્તરણ સાથે, આસપાસના શરીરમાંથી ગરમી ગેસમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે અને તેનું તાપમાન એટલું ઓછું ઘટે છે કે આ ઘટાડાને અવગણી શકાય છે. ધીમા સંકોચન સાથે, ગરમી, તેનાથી વિપરિત, ગેસમાંથી આસપાસના શરીરમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે, અને પરિણામે તેનું તાપમાન માત્ર નહિવત્ રીતે વધે છે.

પ્રક્રિયાઓ કે જેમાં તાપમાન સતત જાળવવામાં આવે છે તેને કહેવામાં આવે છે ઇસોથર્મલ

બોયલનો કાયદો - મેરીઓટ

ચાલો હવે ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું દબાણ કેવી રીતે બદલાય છે જો તેનું તાપમાન યથાવત રહે છે અને માત્ર ગેસના જથ્થામાં ફેરફાર થાય છે તે પ્રશ્નના વધુ વિગતવાર અભ્યાસ તરફ આગળ વધીએ. અમને પહેલેથી જ જાણવા મળ્યું છે કે આ ઇસોથર્મલપ્રક્રિયા એ શરત હેઠળ હાથ ધરવામાં આવે છે કે ગેસની આસપાસના શરીરનું તાપમાન સતત હોય છે અને ગેસનું પ્રમાણ એટલું ધીમેથી બદલાય છે કે પ્રક્રિયાની કોઈપણ ક્ષણે ગેસનું તાપમાન આસપાસના શરીરના તાપમાનથી અલગ પડતું નથી. .

આમ આપણે પ્રશ્ન ઊભો કરીએ છીએ: ગેસની સ્થિતિમાં ઇસોથર્મલ ફેરફાર દરમિયાન વોલ્યુમ અને દબાણ એકબીજા સાથે કેવી રીતે સંબંધિત છે? દૈનિક અનુભવ આપણને શીખવે છે કે જ્યારે ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું પ્રમાણ ઘટે છે, ત્યારે તેનું દબાણ વધે છે. સોકર બોલ, સાયકલ અથવા કારના ટાયરને ફૂલાવતી વખતે સ્થિતિસ્થાપકતામાં વધારો એ ઉદાહરણ છે. પ્રશ્ન ઊભો થાય છે: કેવી રીતે જો ગેસનું તાપમાન યથાવત રહે તો શું વોલ્યુમ ઘટવાથી ગેસનું દબાણ વધે છે?

આ પ્રશ્નનો જવાબ ૨૦૦૯માં થયેલા સંશોધન દ્વારા આપવામાં આવ્યો હતો XVII સદીઅંગ્રેજી ભૌતિકશાસ્ત્રી અને રસાયણશાસ્ત્રી રોબર્ટ બોયલ (1627-1691) અને ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રીએડન મેરિયોટ (1620-1684).

ગેસના જથ્થા અને દબાણ વચ્ચેના સંબંધને સ્થાપિત કરતા પ્રયોગો પુનઃઉત્પાદિત કરી શકાય છે: ઊભી સ્ટેન્ડ પર , વિભાગોથી સજ્જ, ત્યાં કાચની નળીઓ છે એઅને માં,રબર ટ્યુબ સી દ્વારા જોડાયેલ છે. બુધને ટ્યુબમાં રેડવામાં આવે છે. ટ્યુબ B ટોચ પર ખુલ્લી છે, અને ટ્યુબ Aમાં નળ છે. ચાલો આ નળ બંધ કરીએ, આમ ટ્યુબમાં હવાના ચોક્કસ જથ્થાને બંધ કરીએ એ.જ્યાં સુધી આપણે ટ્યુબને ખસેડતા નથી ત્યાં સુધી બંને ટ્યુબમાં પારાના સ્તર સમાન છે. આનો અર્થ એ છે કે ટ્યુબમાં ફસાયેલી હવાનું દબાણ એ,આસપાસના હવાના દબાણ જેટલું જ.

ચાલો હવે ધીમે ધીમે ફોન ઉપાડીએ IN. આપણે જોઈશું કે બંને ટ્યુબમાં પારો વધશે, પરંતુ સમાન રીતે નહીં: ટ્યુબમાં INપારો સ્તર હંમેશા A કરતા ઊંચો રહેશે. જો તમે ટ્યુબ B ને ઓછી કરો છો, તો બંને કોણીઓમાં પારો સ્તર ઘટે છે, પરંતુ ટ્યુબમાં INઘટાડો કરતાં વધુ છે એ.

ટ્યુબમાં ફસાયેલી હવાનું પ્રમાણ એ,ટ્યુબ વિભાગો દ્વારા ગણી શકાય એ.આ હવાનું દબાણ પારાના સ્તંભના દબાણના જથ્થા દ્વારા વાતાવરણીય દબાણથી અલગ હશે, જેની ઊંચાઈ એ અને બી ટ્યુબમાં પારાના સ્તરના તફાવત જેટલી છે. ફોન ઉપાડીને INપારાના સ્તંભનું દબાણ વાતાવરણીય દબાણમાં ઉમેરવામાં આવે છે. A માં હવાનું પ્રમાણ ઘટે છે. જ્યારે હેન્ડસેટ નીચે જાય છે INતેમાં પારોનું સ્તર A કરતા ઓછું હોવાનું બહાર આવ્યું છે, અને પારાના સ્તંભનું દબાણ વાતાવરણીય દબાણમાંથી બાદ કરવામાં આવે છે; A માં હવાનું પ્રમાણ તે મુજબ વધે છે.

આ રીતે મેળવેલી ટ્યુબ A માં લૉક કરેલ હવાના દબાણ અને જથ્થાના મૂલ્યોની તુલના કરીએ તો, અમને ખાતરી થશે કે જ્યારે હવાના ચોક્કસ સમૂહનું પ્રમાણ ચોક્કસ સંખ્યા દ્વારા વધે છે, ત્યારે તેનું દબાણ સમાન પ્રમાણમાં ઘટે છે, અને ઊલટું. અમારા પ્રયોગોમાં, ટ્યુબમાં હવાનું તાપમાન સ્થિર ગણી શકાય.

અન્ય વાયુઓ સાથે સમાન પ્રયોગો કરી શકાય છે.

તેથી, સ્થિર તાપમાને ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું દબાણ ગેસના જથ્થાના વિપરિત પ્રમાણસર છે (બોયલ-મેરિયોટ કાયદો).

દુર્લભ વાયુઓ માટે, બોયલ-મેરિયોટ કાયદો ઉચ્ચ સ્તરની ચોકસાઈ સાથે પરિપૂર્ણ થાય છે. અત્યંત સંકુચિત અથવા ઠંડા વાયુઓ માટે, આ કાયદામાંથી નોંધપાત્ર વિચલનો જોવા મળે છે.

બોયલ-મેરિયોટ કાયદો વ્યક્ત કરતી ફોર્મ્યુલા.

(2)

બોયલ-મેરિયોટના કાયદાને વ્યક્ત કરતો આલેખ.

ભૌતિકશાસ્ત્ર અને તકનીકમાં, આલેખનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે જે તેના વોલ્યુમ પર ગેસના દબાણની અવલંબન દર્શાવે છે. ચાલો આઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા માટે આવો ગ્રાફ દોરીએ. અમે એબ્સીસા અક્ષ સાથે ગેસના જથ્થાને અને ઓર્ડિનેટ અક્ષ સાથે તેના દબાણને કાવતરું કરીશું.

ચાલો એક ઉદાહરણ લઈએ. 1 મીટર 3 ના વોલ્યુમ સાથે આપેલ ગેસના સમૂહનું દબાણ 3.6 બરાબર થવા દો kg/cm 2 . બોયલ-મેરિયોટ કાયદાના આધારે, અમે 2 ની બરાબર વોલ્યુમ સાથે તેની ગણતરી કરીએ છીએ m 3 , દબાણ 3.6*0.5 છે kg/cm 2 = 1,8kg/cm 2 . આ ગણતરીઓ ચાલુ રાખીને, અમને નીચેનું કોષ્ટક મળે છે:

આ ડેટાને ડ્રોઇંગ પર પોઈન્ટના રૂપમાં પ્લોટિંગ કરવું, જેના એબ્સિસાસ એ V મૂલ્યો છે અને ઓર્ડિનેટ્સ અનુરૂપ મૂલ્યો છે આર,અમે ગેસમાં ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયાનો વક્ર રેખા આલેખ મેળવીએ છીએ (ઉપરની આકૃતિ).

ગેસની ઘનતા અને તેના દબાણ વચ્ચેનો સંબંધ

યાદ કરો કે પદાર્થની ઘનતા એ એકમના જથ્થામાં સમાયેલ સમૂહ છે. જો આપણે કોઈક રીતે આપેલ ગેસના જથ્થાને બદલીએ, તો ગેસની ઘનતા બદલાશે. જો, ઉદાહરણ તરીકે, આપણે ગેસના જથ્થાને પાંચના પરિબળથી ઘટાડીએ છીએ, તો ગેસની ઘનતા પાંચના પરિબળથી વધશે. તે જ સમયે, ગેસનું દબાણ વધશે; જો તાપમાન બદલાતું નથી, તો બોયલ-મેરિયોટ કાયદો બતાવે છે તેમ, દબાણ પણ પાંચ ગણું વધશે. આ ઉદાહરણ પરથી સ્પષ્ટ થાય છે કે ઇસોથર્મલ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ગેસનું દબાણ તેની ઘનતાના સીધા પ્રમાણમાં બદલાય છે.

દબાણ પર નિયુક્ત ગેસ ઘનતા અને અક્ષરોનો ઉપયોગ કરીને અને , આપણે લખી શકીએ છીએ:

આ મહત્વપૂર્ણ પરિણામને બોયલ-મેરિયોટ કાયદાની બીજી અને વધુ નોંધપાત્ર અભિવ્યક્તિ ગણી શકાય. હકીકત એ છે કે ગેસના જથ્થાને બદલે, જે રેન્ડમ સંજોગો પર આધાર રાખે છે - ગેસના કયા સમૂહને પસંદ કરવામાં આવે છે તેના આધારે - સૂત્ર (3) માં ગેસની ઘનતા શામેલ છે, જે દબાણની જેમ, ગેસની સ્થિતિને દર્શાવે છે અને કરે છે. તેના સમૂહને રેન્ડમ પસંદ કરવા પર બિલકુલ નિર્ભર નથી.

બોયલના કાયદાનું મોલેક્યુલર અર્થઘટન - મેરીઓટ.

અગાઉના પ્રકરણમાં, અમે બોયલ-મેરિયોટના કાયદાના આધારે શોધી કાઢ્યું હતું કે સતત તાપમાને, ગેસનું દબાણ તેની ઘનતાના પ્રમાણસર હોય છે. જો ગેસની ઘનતા બદલાય છે, તો 1 સેમી 3 દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા સમાન રકમથી બદલાય છે. જો ગેસ ખૂબ સંકુચિત ન હોય અને ગેસના અણુઓની હિલચાલ એકબીજાથી સંપૂર્ણપણે સ્વતંત્ર ગણી શકાય, તો 1 દીઠ મારામારીની સંખ્યા સેકન્ડજહાજની દીવાલના 1 સેમી 2 દીઠ 1 માં પરમાણુઓની સંખ્યાના પ્રમાણસર છે. સેમી 3 . તેથી, જો સરેરાશ ઝડપપરમાણુઓ સમય સાથે બદલાતા નથી (આપણે પહેલાથી જ જોયું છે કે મેક્રોકોઝમમાં આનો અર્થ સતત તાપમાન છે), પછી ગેસનું દબાણ 1 માં પરમાણુઓની સંખ્યાના પ્રમાણસર હોવું જોઈએ. સેમી 3 , એટલે કે ગેસની ઘનતા. આમ, બોયલ-મેરિયોટ કાયદો ગેસની રચના વિશેના અમારા વિચારોની ઉત્તમ પુષ્ટિ છે.

જો કે, જો આપણે ઉચ્ચ દબાણ તરફ જઈએ તો બોયલ-મેરિયોટ કાયદો ન્યાયી બનતો નથી. અને આ સંજોગોને સ્પષ્ટ કરી શકાય છે, જેમ કે એમ.વી. લોમોનોસોવ માનતા હતા, પરમાણુ ખ્યાલોના આધારે.

એક તરફ, અત્યંત સંકુચિત વાયુઓમાં પરમાણુઓના કદ પોતે પરમાણુઓ વચ્ચેના અંતર સાથે તુલનાત્મક હોય છે. આમ, જે ખાલી જગ્યામાં પરમાણુઓ ફરે છે તે ગેસના કુલ જથ્થા કરતાં ઓછી છે. આ સંજોગો દિવાલ પર પરમાણુઓની અસરની સંખ્યામાં વધારો કરે છે, કારણ કે તે દિવાલ સુધી પહોંચવા માટે અણુએ ઉડવું જોઈએ તે અંતર ઘટાડે છે.

બીજી તરફ, અત્યંત સંકુચિત અને તેથી, ગાઢ વાયુમાં, અણુઓ નોંધપાત્ર રીતે અન્ય અણુઓ તરફ વધુ આકર્ષાય છે. મોટા ભાગનાદુર્લભ ગેસમાં પરમાણુઓ કરતાં સમય. આ, તેનાથી વિપરીત, દિવાલ પરના પરમાણુઓની અસરોની સંખ્યા ઘટાડે છે, કારણ કે અન્ય પરમાણુઓ પ્રત્યે આકર્ષણની હાજરીમાં, ગેસના અણુઓ આકર્ષણની ગેરહાજરીની તુલનામાં ઓછી ઝડપે દિવાલ તરફ આગળ વધે છે. ખૂબ દબાણ નથી. બીજા સંજોગો વધુ નોંધપાત્ર છે અને ઉત્પાદન પીવી સહેજ ઘટે છે. ખૂબ ઊંચા દબાણમાં, પ્રથમ સંજોગો મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે અને પીવી ઉત્પાદન વધે છે.

તેથી, બોયલ-મેરિયોટ કાયદો પોતે અને તેમાંથી વિચલનો પરમાણુ સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ કરે છે.

તાપમાનમાં ફેરફાર સાથે ગેસના જથ્થામાં ફેરફાર

અમે અભ્યાસ કર્યો કે ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું દબાણ તાપમાન પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે, જો વોલ્યુમ યથાવત રહે તો અને વોલ્યુમ પર , જો તાપમાન સ્થિર રહે તો ગેસ દ્વારા કબજો લેવામાં આવે છે. હવે ચાલો સ્થાપિત કરીએ કે ગેસ કેવી રીતે વર્તે છે જો તેનું તાપમાન અને વોલ્યુમ બદલાય છે, પરંતુ દબાણ સતત રહે છે.

જો આપણે જાણતા હોઈએ કે અમારા પ્રયોગમાં જહાજમાં હવાનું તાપમાન કેવી રીતે બદલાય છે, અને ગેસના જથ્થામાં કેવી રીતે ફેરફાર થાય છે તે ચોક્કસ રીતે માપવામાં આવે છે, તો અમે આ ઘટનાનો માત્રાત્મક પરિપ્રેક્ષ્યથી અભ્યાસ કરી શકીએ છીએ. દેખીતી રીતે, આ કરવા માટે, વાસણને શેલમાં બંધ કરવું જરૂરી છે, ઉપકરણના તમામ ભાગોનું તાપમાન સમાન હોય તેની કાળજી લેવી, ગેસના ફસાયેલા સમૂહના જથ્થાને સચોટ રીતે માપવા, પછી આ તાપમાનને બદલો અને ઇન્ક્રીમેન્ટને માપો. ગેસનું પ્રમાણ.

ગે-લુસાકનો કાયદો.

1802 માં ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી અને રસાયણશાસ્ત્રી ગે-લુસાક (1778-1850) દ્વારા સતત દબાણ પર તાપમાન પર ગેસના જથ્થાની અવલંબનનો માત્રાત્મક અભ્યાસ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો.

પ્રયોગોએ દર્શાવ્યું છે કે ગેસના જથ્થામાં વધારો તાપમાનના વધારાના પ્રમાણમાં છે. તેથી, ગેસના થર્મલ વિસ્તરણને, અન્ય સંસ્થાઓની જેમ, વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણ ગુણાંક b નો ઉપયોગ કરીને દર્શાવી શકાય છે. તે બહાર આવ્યું છે કે વાયુઓ માટે આ કાયદો ઘન પદાર્થો કરતાં વધુ સારી રીતે જોવામાં આવે છે પ્રવાહી સંસ્થાઓ, જેથી વાયુઓના વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણનો ગુણાંક એ એક મૂલ્ય છે જે તાપમાનમાં ખૂબ જ નોંધપાત્ર વધારા સાથે પણ વ્યવહારીક રીતે સ્થિર છે, જ્યારે પ્રવાહી અને ઘનઆ; સ્થિરતા ફક્ત લગભગ અવલોકન કરવામાં આવે છે.

અહીંથી આપણે શોધીએ છીએ:

(4)

ગે-લુસાક અને અન્યના પ્રયોગોએ નોંધપાત્ર પરિણામ જાહેર કર્યું. તે બહાર આવ્યું છે કે તમામ વાયુઓ માટે વોલ્યુમ વિસ્તરણનો ગુણાંક સમાન છે (વધુ ચોક્કસપણે, લગભગ સમાન) અને બરાબર = 0.00366 . આમ, ખાતે 1° દ્વારા સતત દબાણ પર ગરમ થવાથી, ચોક્કસ સમૂહના ગેસનું પ્રમાણ વધે છે વોલ્યુમ કે જેના પર ગેસના આ સમૂહનો કબજો છે 0°C (ગેનો કાયદો - લુસેક ).

જેમ જોઈ શકાય છે, વાયુઓના વિસ્તરણ ગુણાંક તેમના થર્મલ દબાણ ગુણાંક સાથે એકરુપ છે.

તે નોંધવું જોઈએ કે થર્મલ વિસ્તરણવાયુઓ ખૂબ નોંધપાત્ર છે, તેથી ગેસનું પ્રમાણ 0 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પરના વોલ્યુમથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે, ઉદાહરણ તરીકે, ઓરડાના તાપમાને. તેથી, પહેલેથી જ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, વાયુઓના કિસ્સામાં નોંધનીય ભૂલ વિના સૂત્ર (4) માં વોલ્યુમ બદલવું અશક્ય છે. વોલ્યુમ વી.આને અનુરૂપ, વાયુઓના વિસ્તરણ સૂત્રને નીચેનું સ્વરૂપ આપવાનું અનુકૂળ છે. પ્રારંભિક વોલ્યુમ માટે આપણે વોલ્યુમ લઈએ છીએ 0 ° સે તાપમાને. આ કિસ્સામાં, ગેસ તાપમાન t માં વધારો સેલ્સિયસ સ્કેલ પર માપવામાં આવેલા તાપમાનની બરાબર છે t . પરિણામે, વોલ્યુમેટ્રિક વિસ્તરણનો ગુણાંક

જ્યાં (5)

ફોર્મ્યુલા (6) નો ઉપયોગ O o C થી ઉપરના તાપમાને અને 0 ° C થી નીચેના તાપમાને વોલ્યુમની ગણતરી કરવા માટે થઈ શકે છે. આ છેલ્લા કિસ્સામાં આઈનકારાત્મક જો કે, તે ધ્યાનમાં રાખવું જોઈએ કે ગે-લુસાકનો કાયદો જ્યારે ગેસ અત્યંત સંકુચિત હોય અથવા એટલો ઠંડો હોય કે તે લિક્વિફેક્શનની સ્થિતિની નજીક પહોંચે ત્યારે સાચો નથી. આ કિસ્સામાં, સૂત્ર (6) નો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી.

ચાર્લ્સ અને ગે-લુસાકના નિયમોને વ્યક્ત કરતા આલેખ

અમે એબ્સીસા અક્ષની સાથે સતત વોલ્યુમમાં સ્થિત ગેસનું તાપમાન અને ઓર્ડિનેટ અક્ષ સાથે તેના દબાણને કાવતરું કરીશું. 0°C પર ગેસનું દબાણ 1 થવા દો kg|cm 2 . ચાર્લ્સના નિયમનો ઉપયોગ કરીને, આપણે તેના દબાણની ગણતરી 100 0 સે, 200 ° સે, 300 ° સે, વગેરે પર કરી શકીએ છીએ.

ચાલો આ ડેટાને ગ્રાફ પર કાવતરું કરીએ. આપણને એક ત્રાંસી સીધી રેખા મળશે. આપણે નકારાત્મક તાપમાન તરફ આ ગ્રાફ ચાલુ રાખી શકીએ છીએ. જો કે, પહેલેથી જ સૂચવ્યા મુજબ, ચાર્લ્સનો નિયમ માત્ર એવા તાપમાનને જ લાગુ પડે છે જે ખૂબ ઓછા ન હોય તેથી, x-અક્ષ સાથે છેદ ન થાય ત્યાં સુધી ગ્રાફનું ચાલુ રાખવું, એટલે કે, જ્યાં સુધી દબાણ શૂન્ય છે, તેને અનુરૂપ રહેશે નહીં. વર્તન વાસ્તવિક ગેસ.

સંપૂર્ણ તાપમાન

તે જોવાનું સરળ છે કે સ્થિર જથ્થામાં બંધ ગેસનું દબાણ સેલ્સિયસ સ્કેલ પર માપવામાં આવતા તાપમાનના સીધા પ્રમાણસર નથી. આ સ્પષ્ટ છે, ઉદાહરણ તરીકે, અગાઉના પ્રકરણમાં આપેલા કોષ્ટકમાંથી. જો 100 ° સે પર ગેસનું દબાણ 1.37 છે kg1cm 2 , પછી 200° C પર તે 1.73 બરાબર છે kg/cm 2 . સેલ્સિયસ થર્મોમીટર દ્વારા માપવામાં આવતું તાપમાન બમણું થયું, પરંતુ ગેસનું દબાણ માત્ર 1.26 ગણું વધ્યું. આમાં આશ્ચર્યજનક કંઈ નથી, અલબત્ત, આમાં, કારણ કે ગેસ વિસ્તરણના કાયદા સાથે કોઈ જોડાણ વિના, સેલ્સિયસ થર્મોમીટર સ્કેલ મનસ્વી રીતે સેટ કરવામાં આવે છે. જો કે, ગેસના નિયમોનો ઉપયોગ કરીને તાપમાન માપન જેમ કે સ્થાપિત કરવું શક્ય છે ગેસનું દબાણ કરશે તાપમાનના સીધા પ્રમાણમાં,આ નવા સ્કેલ પર માપવામાં આવે છે. આ નવા સ્કેલમાં શૂન્ય કહેવાય છે સંપૂર્ણ શૂન્ય.આ નામ એટલા માટે અપનાવવામાં આવ્યું હતું કારણ કે, અંગ્રેજ ભૌતિકશાસ્ત્રી કેલ્વિન (વિલિયમ થોમસન) (1824-1907) દ્વારા સાબિત થયા મુજબ, આ તાપમાનથી નીચે કોઈ પણ શરીરને ઠંડુ કરી શકાતું નથી. આને અનુરૂપ, આ નવા સ્કેલ કહેવામાં આવે છે સ્કેલ સંપૂર્ણ તાપમાન. આમ, નિરપેક્ષ શૂન્ય એ -273° સેલ્સિયસ જેટલું તાપમાન સૂચવે છે અને તે તાપમાનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જેનાથી નીચે કોઈ પણ સંજોગોમાં કોઈ પણ શરીરને ઠંડુ કરી શકાતું નથી. 273°+ તરીકે દર્શાવવામાં આવેલ તાપમાન શરીરના સંપૂર્ણ તાપમાનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે જેનું તાપમાન સેલ્સિયસ સ્કેલ પર સમાન હોય છે. સંપૂર્ણ તાપમાન સામાન્ય રીતે અક્ષર દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે ટી.આમ, 273 o + = . સંપૂર્ણ તાપમાન સ્કેલને ઘણીવાર કેલ્વિન સ્કેલ કહેવામાં આવે છે અને તે લખવામાં આવે છે T°જે કહેવામાં આવ્યું છે તેના આધારે કે

પ્રાપ્ત પરિણામ શબ્દોમાં વ્યક્ત કરી શકાય છે: સ્થિર જથ્થામાં બંધ ગેસના આપેલ સમૂહનું દબાણ ચોક્કસ તાપમાનના સીધા પ્રમાણસર છે.આ ચાર્લ્સના કાયદાની નવી અભિવ્યક્તિ છે.

જ્યારે 0°C પર દબાણ અજ્ઞાત હોય ત્યારે પણ ફોર્મ્યુલા (6) વાપરવા માટે અનુકૂળ છે.

ગેસનું પ્રમાણ અને સંપૂર્ણ તાપમાન

સૂત્ર (6) થી, તમે નીચેનું સૂત્ર મેળવી શકો છો:

- સતત દબાણ પર ગેસના ચોક્કસ સમૂહનું પ્રમાણ ચોક્કસ તાપમાનના સીધા પ્રમાણસર છે.આ ગે-લુસાકના કાયદાની નવી અભિવ્યક્તિ છે.

તાપમાન પર ગેસની ઘનતાની અવલંબન

જો તાપમાન વધે અને દબાણ યથાવત રહે તો ગેસના ચોક્કસ સમૂહની ઘનતાનું શું થાય છે?

યાદ કરો કે ઘનતા વોલ્યુમ દ્વારા વિભાજિત શરીરના સમૂહ જેટલી છે. ગેસનું દળ સ્થિર હોવાથી, જ્યારે ગરમ થાય છે, ત્યારે વાયુની ઘનતા જેટલી વખત વધે છે તેટલી વખત ઘટે છે.

આપણે જાણીએ છીએ તેમ, જો દબાણ સતત રહે તો ગેસનું પ્રમાણ ચોક્કસ તાપમાનના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. આથી, સતત દબાણ પર ગેસની ઘનતા ચોક્કસ તાપમાનના વિપરીત પ્રમાણમાં હોય છે.જો અને - તાપમાનમાં ગેસની ઘનતા અને , તેએક સંબંધ છે

એકીકૃત ગેસ કાયદો

અમે એવા કિસ્સાઓ ધ્યાનમાં લીધા છે જ્યારે ગેસની સ્થિતિ (દબાણ, તાપમાન અને વોલ્યુમ) ની લાક્ષણિકતા દર્શાવતા ત્રણ જથ્થાઓમાંથી એક બદલાતું નથી. આપણે જોયું છે કે જો તાપમાન સ્થિર હોય, તો બોયલ-મેરિયોટના નિયમ દ્વારા દબાણ અને વોલ્યુમ એકબીજા સાથે સંબંધિત છે; જો વોલ્યુમ સ્થિર હોય, તો દબાણ અને તાપમાન ચાર્લ્સના કાયદા દ્વારા સંબંધિત છે; જો દબાણ સતત હોય, તો વોલ્યુમ અને તાપમાન ગે-લુસાક કાયદા દ્વારા સંબંધિત છે. ચાલો ગેસના ચોક્કસ સમૂહના દબાણ, વોલ્યુમ અને તાપમાન વચ્ચે જોડાણ સ્થાપિત કરીએ જો આ ત્રણેય જથ્થાઓ બદલાય છે.

વાયુના ચોક્કસ સમૂહનું પ્રારંભિક વોલ્યુમ, દબાણ અને સંપૂર્ણ તાપમાન V 1, P 1 ની બરાબર થવા દો. અને T 1 અંતિમ - V 2, P 2 અને T 2 - કોઈ કલ્પના કરી શકે છે કે પ્રારંભિકથી અંતિમ સ્થિતિમાં સંક્રમણ બે તબક્કામાં થયું છે. ચાલો, ઉદાહરણ તરીકે, પહેલા ગેસના વોલ્યુમને V 1 થી V 2 માં બદલીએ , અને તાપમાન T 1 યથાવત રહ્યું. પરિણામી ગેસનું દબાણ P સરેરાશ દ્વારા સૂચવવામાં આવશે. . પછી તાપમાન સતત વોલ્યુમ પર T 1 થી T 2 માં બદલાયું, અને દબાણ P avg થી P 2 માં બદલાયું . ચાલો એક ટેબલ બનાવીએ:

બોયલનો કાયદો - મેરીઓટ

P 1 V 1 t 1

P cp V 2 T 1

ચાર્લ્સનો કાયદો

P cp V 2 T 1

પ્રથમ સંક્રમણ માટે બોયલ-મેરિયોટ કાયદો લાગુ કરીને, અમે લખીએ છીએ

બીજા સંક્રમણ માટે ચાર્લ્સનો કાયદો લાગુ કરીને, અમે લખી શકીએ છીએ

આ સમાનતા શબ્દને ટર્મ દ્વારા ગુણાકાર કરવો અને P cp દ્વારા ઘટાડવું અમને મળે છે:

(10)

તેથી, ગેસના ચોક્કસ સમૂહના જથ્થાનું ઉત્પાદન અને તેનું દબાણ ગેસના સંપૂર્ણ તાપમાનના પ્રમાણસર છે. આ ગેસ રાજ્યનો એકીકૃત કાયદો અથવા ગેસની સ્થિતિનું સમીકરણ છે.

કાયદો ડાલ્ટન

અત્યાર સુધી આપણે કોઈપણ એક વાયુ - ઓક્સિજન, હાઈડ્રોજન વગેરેના દબાણ વિશે વાત કરી છે. પરંતુ પ્રકૃતિ અને ટેકનોલોજીમાં આપણે ઘણી વાર અનેક વાયુઓના મિશ્રણ સાથે વ્યવહાર કરીએ છીએ. સૌથી વધુ મહત્વપૂર્ણ ઉદાહરણઆ હવા છે, જે નાઇટ્રોજન, ઓક્સિજન, આર્ગોન, કાર્બન ડાયોક્સાઇડ અને અન્ય વાયુઓનું મિશ્રણ છે. દબાણ શું આધાર રાખે છે? mix-siવાયુઓ?

ચાલો ફ્લાસ્કમાં પદાર્થનો ટુકડો મૂકીએ જે રાસાયણિક રીતે હવામાંથી ઓક્સિજનને જોડે છે (ઉદાહરણ તરીકે, ફોસ્ફરસ), અને ફ્લાસ્કને ટ્યુબ સાથે સ્ટોપર સાથે ઝડપથી બંધ કરો. પારાના દબાણ ગેજ સાથે જોડાયેલ. થોડા સમય પછી, હવામાંનો તમામ ઓક્સિજન ફોસ્ફરસ સાથે જોડાઈ જશે. આપણે જોઈશું કે પ્રેશર ગેજ ઓક્સિજન દૂર કરવામાં આવે તે પહેલાં કરતાં ઓછું દબાણ બતાવશે. આનો અર્થ એ છે કે હવામાં ઓક્સિજનની હાજરી તેના દબાણમાં વધારો કરે છે.

વાયુઓના મિશ્રણના દબાણનો સચોટ અભ્યાસ સૌપ્રથમ 1809માં અંગ્રેજ રસાયણશાસ્ત્રી જ્હોન ડાલ્ટન (1766-1844) દ્વારા હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો. જો અન્ય વાયુઓને વોલ્યુમમાંથી દૂર કરવામાં આવે તો મિશ્રણ બનાવતા દરેક વાયુઓનું દબાણ હશે. મિશ્રણ દ્વારા કબજો કહેવામાં આવે છે આંશિક દબાણઆ ગેસ. ડાલ્ટનને તે જાણવા મળ્યું વાયુઓના મિશ્રણનું દબાણ તેમના આંશિક દબાણના સરવાળા જેટલું હોય છે(ડાલ્ટનનો કાયદો). નોંધ કરો કે ડાલ્ટનનો કાયદો બોયલ-મેરિયોટ કાયદાની જેમ અત્યંત સંકુચિત વાયુઓને લાગુ પડતો નથી.

હું તમને થોડું આગળ કહીશ કે પરમાણુ સિદ્ધાંતના દૃષ્ટિકોણથી ડાલ્ટનના કાયદાનું અર્થઘટન કેવી રીતે કરવું.

ગેસની ઘનતા

ગેસની ઘનતા તેના ગુણધર્મોની સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓમાંની એક છે. ગેસની ઘનતા વિશે વાત કરતી વખતે, આપણે સામાન્ય રીતે તેની ઘનતાનો અર્થ કરીએ છીએ સામાન્ય સ્થિતિમાં(એટલે ​​​​કે 0 ° સે તાપમાન અને 760 ના દબાણ પર મીમી rt કલા.). વધુમાં, તેઓ વારંવાર ઉપયોગ કરે છે સંબંધિત ઘનતાગેસ, જેનો અર્થ એ છે કે આપેલ ગેસની ઘનતા અને સમાન શરતો હેઠળ હવાની ઘનતાનો ગુણોત્તર. તે જોવાનું સરળ છે સંબંધિત ઘનતાગેસ તે કઈ પરિસ્થિતિઓમાં સ્થિત છે તેના પર નિર્ભર નથી, કારણ કે ગેસ રાજ્યના કાયદા અનુસાર, દબાણ અને તાપમાનમાં સમાનરૂપે ફેરફાર સાથે તમામ વાયુઓની માત્રા બદલાય છે.

કેટલાક વાયુઓની ઘનતા

ગેસની ઘનતા નીચે પ્રમાણે નક્કી કરી શકાય છે. ચાલો ફ્લાસ્કને બે વાર સ્ટોપકોક વડે તોલીએ: એક વખત તેમાંથી બને તેટલી હવાને બહાર કાઢીને, અને બીજી વાર ફ્લાસ્કને ટેસ્ટ ગેસથી એવા દબાણમાં ભરીને કે જેને જાણવું જોઈએ. ફ્લાસ્કના જથ્થા દ્વારા વજનમાં તફાવતને વિભાજીત કરીને, જે અગાઉથી નક્કી કરવું આવશ્યક છે, અમે આ શરતો હેઠળ ગેસની ઘનતા શોધીએ છીએ. પછી, વાયુઓની સ્થિતિના સમીકરણનો ઉપયોગ કરીને, આપણે સરળતાથી ગેસની ઘનતા શોધી શકીએ છીએ સામાન્ય પરિસ્થિતિઓડી એન. ખરેખર, ચાલો સૂત્ર (10) P 2 == P n, V 2 = V n, T 2 = T n અને અંશ અને છેદનો ગુણાકાર કરીએ.

ગેસ માસ m માટે સૂત્ર, આપણને મળે છે:

તેથી, આપણે જે શોધીએ છીએ તે ધ્યાનમાં લેતા:

કેટલાક વાયુઓની ઘનતાના માપનના પરિણામો ઉપરના કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે.

છેલ્લા બે સ્તંભો ગેસની ઘનતા અને તેના પરમાણુ વજન (હિલીયમ, અણુ વજનના કિસ્સામાં) વચ્ચેના પ્રમાણને દર્શાવે છે.

એવોગાડ્રોનો કાયદો

વિચારણા હેઠળના વાયુઓના પરમાણુ વજન સાથે કોષ્ટકના ઉપાંત્ય સ્તંભમાંની સંખ્યાઓની તુલના કરતા, એ નોંધવું સરળ છે કે સમાન પરિસ્થિતિઓમાં વાયુઓની ઘનતા તેમના પરમાણુ વજનના પ્રમાણસર છે. આ હકીકત પરથી એક ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ નિષ્કર્ષ આવે છે. કારણ કે મોલેક્યુલર વજન અણુઓના સમૂહ સાથે સંબંધિત છે, તો પછી

, જ્યાં d એ વાયુઓની ઘનતા છે અને m તેમના પરમાણુઓનો સમૂહ છે.

તેમના પરમાણુઓનો સમૂહ. બીજી બાજુ, M 1 અને M 2 વાયુઓનો સમૂહ , સમાન વોલ્યુમોમાં બંધ વી,તેમની ઘનતા તરીકે સંબંધિત છે:

જથ્થામાં સમાયેલ પ્રથમ અને બીજા વાયુઓના પરમાણુઓની સંખ્યા નક્કી કરવી વી,અક્ષરો N 1 અને N 2, આપણે તે લખી શકીએ છીએ કુલ માસગેસનો તેના પરમાણુઓમાંથી એકના દળ જેટલો અણુઓની સંખ્યા દ્વારા ગુણાકાર કરવામાં આવે છે: એમ 1 =t 1 એન 1 અને એમ 2 =t 2 એન 2 તેથી જ

આ પરિણામને સૂત્ર સાથે સરખાવી , અમે શોધીશું

કે N 1 = N 2. તેથી , સમાન દબાણ અને તાપમાને, વિવિધ વાયુઓના સમાન જથ્થામાં સમાન સંખ્યામાં પરમાણુઓ હોય છે.

રાસાયણિક સંશોધનના આધારે ઇટાલિયન રસાયણશાસ્ત્રી એમેડીયો એવોગાડ્રો (1776-1856) દ્વારા આ કાયદો શોધાયો હતો. તે એવા વાયુઓનો ઉલ્લેખ કરે છે જે અત્યંત સંકુચિત નથી (ઉદાહરણ તરીકે, વાતાવરણીય દબાણ હેઠળના વાયુઓ). અત્યંત સંકુચિત વાયુઓના કિસ્સામાં, તેને માન્ય ગણી શકાય નહીં.

એવોગાડ્રોના નિયમનો અર્થ એ છે કે ચોક્કસ તાપમાને ગેસનું દબાણ માત્ર ગેસના એકમ જથ્થા દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા પર આધાર રાખે છે, પરંતુ તે પરમાણુઓ ભારે છે કે હળવા છે તેના પર નિર્ભર નથી. આ સમજ્યા પછી, ડાલ્ટનના કાયદાનો સાર સમજવો સરળ છે. બોયલ-મેરિયોટના કાયદા અનુસાર, જો આપણે ગેસની ઘનતા વધારીએ, એટલે કે, આપણે આ વાયુના ચોક્કસ જથ્થામાં ચોક્કસ સંખ્યામાં પરમાણુઓ ઉમેરીએ, તો આપણે ગેસનું દબાણ વધારીએ છીએ. પરંતુ એવોગાડ્રોના નિયમ મુજબ, જો પ્રથમ ગેસના પરમાણુઓ ઉમેરવાને બદલે, આપણે બીજા ગેસના સમાન સંખ્યામાં પરમાણુ ઉમેરીએ તો દબાણમાં સમાન વધારો મેળવવો જોઈએ. ડાલ્ટનના નિયમમાં આ બરાબર છે, જે જણાવે છે કે તમે સમાન જથ્થામાં અન્ય ગેસના પરમાણુઓ ઉમેરીને ગેસનું દબાણ વધારી શકો છો, અને જો ઉમેરાયેલા પરમાણુઓની સંખ્યા પ્રથમ કિસ્સામાં સમાન હોય, તો તે જ દબાણમાં વધારો પ્રાપ્ત થશે. તે સ્પષ્ટ છે કે ડાલ્ટનનો કાયદો એવોગાડ્રોના કાયદાનું સીધું પરિણામ છે.

ગ્રામ પરમાણુ. એવોગાડ્રોનો નંબર.

જે સંખ્યા બે પરમાણુઓના સમૂહનો ગુણોત્તર આપે છે તે સમાન સંખ્યામાં પરમાણુ ધરાવતા પદાર્થના બે ભાગોના સમૂહનો ગુણોત્તર પણ દર્શાવે છે. તેથી, 2 ગ્રામ હાઇડ્રોજન (Ha નું મોલેક્યુલર વજન 2 છે), 32 જીઓક્સિજન (મોલેક્યુલર વજન Od 32 છે) અને 55.8 જીઆયર્ન (તેનું પરમાણુ વજન અણુ વજન સાથે મેળ ખાય છે, 55.8 જેટલું છે), વગેરેમાં સમાન સંખ્યામાં પરમાણુઓ હોય છે.

તેના પરમાણુ વજન જેટલા ગ્રામની સંખ્યા ધરાવતા પદાર્થની માત્રા કહેવામાં આવે છે ગ્રામ પરમાણુઅથવા અમે પ્રાર્થના કરીએ છીએ.

ઉપરોક્ત પરથી તે અનુસરે છે કે વિવિધ પદાર્થોના મોલ્સ સમાવે છે પરમાણુઓની સમાન સંખ્યા.તેથી, છછુંદરને સમાવતા વિશિષ્ટ એકમ તરીકે વાપરવા માટે તે ઘણીવાર અનુકૂળ હોવાનું બહાર આવે છે અલગ નંબરવિવિધ પદાર્થો માટે ગ્રામ, પરંતુ અણુઓની સમાન સંખ્યા.

પદાર્થના એક છછુંદરમાં પરમાણુઓની સંખ્યા કહેવાય છે એવોગાડ્રોનો નંબર છેએક મહત્વપૂર્ણ ભૌતિક જથ્થો. એવોગાડ્રોની સંખ્યા નક્કી કરવા માટે અસંખ્ય અને વિવિધ અભ્યાસો કરવામાં આવ્યા છે. તેઓ બ્રાઉનિયન ચળવળ, વિદ્યુત વિચ્છેદન-વિશ્લેષણની ઘટના અને અન્ય સંખ્યાબંધ સાથે સંબંધિત છે. આ અભ્યાસોએ એકદમ સુસંગત પરિણામો ઉત્પન્ન કર્યા છે. હાલમાં, તે સ્વીકારવામાં આવે છે કે એવોગાડ્રોની સંખ્યા બરાબર છે

એન= 6,02*10 23 મોલ -1.

તેથી, 2 ગ્રામ હાઇડ્રોજન, 32 ગ્રામ ઓક્સિજન વગેરે દરેકમાં 6.02 * 10 23 અણુઓ હોય છે. આ સંખ્યાની વિશાળતાની કલ્પના કરવા માટે, 1 મિલિયન ચોરસ કિલોમીટરના ક્ષેત્રફળવાળા રણની કલ્પના કરો, જે 600 જાડા રેતીના સ્તરથી ઢંકાયેલ છે. mપછી, જો રેતીના દરેક દાણા માટે 1 નું પ્રમાણ હોય મીમી 3 , તે કુલ સંખ્યારણમાં રેતીના કણો એવોગાડ્રોની સંખ્યાના બરાબર હશે.

એવોગાડ્રોના કાયદામાંથી તે અનુસરે છે વિવિધ વાયુઓના મોલ્સ સમાન પરિસ્થિતિઓમાં સમાન વોલ્યુમ ધરાવે છે.સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં એક છછુંદરના જથ્થાની ગણતરી સામાન્ય સ્થિતિમાં ગેસના પરમાણુ વજનને તેની ઘનતા દ્વારા વિભાજિત કરીને કરી શકાય છે.

આમ, સામાન્ય સ્થિતિમાં કોઈપણ ગેસના છછુંદરનું પ્રમાણ બરાબર છે 22400 સેમી 3.

ઝડપ ગેસના અણુઓ

પરમાણુઓ, ખાસ કરીને ગેસના અણુઓ, કઈ ગતિએ આગળ વધે છે? પરમાણુઓ વિશેના વિચારો વિકસિત થતાં જ આ પ્રશ્ન સ્વાભાવિક રીતે જ ઊભો થયો. લાંબા સમય સુધી, પરોક્ષ ગણતરીઓ દ્વારા જ પરમાણુઓના વેગનો અંદાજ લગાવી શકાય છે, અને માત્ર પ્રમાણમાં તાજેતરમાં જ ગેસના અણુઓના વેગને સીધી રીતે નક્કી કરવા માટેની પદ્ધતિઓ વિકસાવવામાં આવી હતી.

સૌ પ્રથમ, ચાલો સ્પષ્ટ કરીએ કે પરમાણુઓની ગતિનો અર્થ શું છે. ચાલો યાદ કરીએ કે અવિરત અથડામણને લીધે, દરેક વ્યક્તિગત પરમાણુની ગતિ હંમેશા બદલાતી રહે છે: પરમાણુ ક્યારેક ઝડપથી, ક્યારેક ધીમે ધીમે અને કેટલાક સમય માટે પરમાણુની ગતિ ઘણા જુદા જુદા મૂલ્યો લે છે. બીજી બાજુ, કોઈપણ ક્ષણે, વિચારણા હેઠળના ગેસના જથ્થાને બનાવેલા અણુઓની વિશાળ સંખ્યામાં, ખૂબ જ અલગ વેગવાળા અણુઓ છે. દેખીતી રીતે, ગેસની સ્થિતિને દર્શાવવા માટે આપણે કેટલાક વિશે વાત કરવી જોઈએ સરેરાશ ઝડપ.આપણે ધારી શકીએ કે આ પર્યાપ્ત લાંબા ગાળામાં પરમાણુઓમાંથી એકનો સરેરાશ વેગ છે અથવા તે અમુક સમયે આપેલ વોલ્યુમમાં તમામ ગેસના અણુઓનો સરેરાશ વેગ છે.

ચાલો તે તર્ક પર ધ્યાન આપીએ જે ગેસના અણુઓની સરેરાશ ઝડપની ગણતરી કરવાનું શક્ય બનાવે છે.

ગેસનું દબાણ પ્રમાણસર છે શુક્રવિ 2 , જ્યાં ટી -પરમાણુ સમૂહ, વિ- સરેરાશ ઝડપ અને p -એકમ વોલ્યુમ દીઠ પરમાણુઓની સંખ્યા. વધુ સચોટ ગણતરી સૂત્ર તરફ દોરી જાય છે

સૂત્ર (12) માંથી સંખ્યાબંધ મહત્વપૂર્ણ પરિણામો કાઢી શકાય છે. ચાલો આ ફોર્મ્યુલા (12) ને ફરીથી લખીએ:

જ્યાં e એ એક અણુની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા છે. ચાલો તાપમાન T 1 અને T 2 પરના વાયુના દબાણને p 1 અને p 2 અક્ષરો દ્વારા દર્શાવીએ અને આ તાપમાન e 1 અને e 2 પરના અણુઓની સરેરાશ ગતિ શક્તિઓ . તે કિસ્સામાં

ચાર્લ્સના કાયદા સાથે આ સંબંધની સરખામણી

તેથી, ગેસનું ચોક્કસ તાપમાન એવરેજના પ્રમાણસર છે ગતિ ઊર્જાગેસના અણુઓ.અણુઓની સરેરાશ ગતિ ઊર્જા પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિના વર્ગના પ્રમાણમાં હોવાથી, અમારી સરખામણી એ નિષ્કર્ષ તરફ દોરી જાય છે કે ગેસનું સંપૂર્ણ તાપમાન ગેસના અણુઓની સરેરાશ ગતિના વર્ગના પ્રમાણસર છે અને તે પરમાણુઓની ગતિ ચોક્કસ તાપમાનના વર્ગમૂળના પ્રમાણમાં વધે છે.

કેટલાક વાયુઓના પરમાણુઓની સરેરાશ વેગ

જેમ જોઈ શકાય છે, અણુઓની સરેરાશ વેગ ખૂબ જ નોંધપાત્ર છે. ઓરડાના તાપમાને તેઓ સામાન્ય રીતે સેંકડો મીટર પ્રતિ સેકન્ડ સુધી પહોંચે છે. ગેસમાં, પરમાણુઓની સરેરાશ ગતિ એ જ ગેસમાં અવાજની ગતિ કરતાં લગભગ દોઢ ગણી વધારે હોય છે.

પ્રથમ નજરમાં, આ પરિણામ ખૂબ જ વિચિત્ર લાગે છે. એવું લાગે છે કે પરમાણુઓ આટલી ઊંચી ઝડપે આગળ વધી શકતા નથી: છેવટે, વાયુઓમાં પણ પ્રસરણ, અને તેથી પણ વધુ પ્રવાહીમાં, પ્રમાણમાં ખૂબ જ ધીમી ગતિએ આગળ વધે છે, કોઈ પણ સંજોગોમાં ધ્વનિના પ્રચાર કરતાં ઘણી ધીમી. જો કે, મુદ્દો એ છે કે જ્યારે ખસેડવામાં આવે છે, ત્યારે અણુઓ ઘણી વાર એકબીજા સાથે અથડાય છે અને તે જ સમયે તેમની હિલચાલની દિશા બદલી નાખે છે. પરિણામે, તેઓ પ્રથમ એક દિશામાં અને પછી બીજી દિશામાં આગળ વધે છે, મોટે ભાગે એક જગ્યાએ આસપાસ ભીડ કરે છે. પરિણામે, અથડામણ વચ્ચેના અંતરાલોમાં ચળવળની ઊંચી ઝડપ હોવા છતાં, અણુઓ ક્યાંય લંબાતા નથી તે હકીકત હોવા છતાં, તેઓ કોઈ ચોક્કસ દિશામાં ધીમે ધીમે આગળ વધે છે.

કોષ્ટક પણ દર્શાવે છે કે ઝડપમાં તફાવત વિવિધ અણુઓતેમના સમૂહમાં તફાવતને કારણે. આ સંજોગો સંખ્યાબંધ અવલોકનો દ્વારા પુષ્ટિ મળે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હાઇડ્રોજન ઓક્સિજન અથવા નાઇટ્રોજન કરતાં ઊંચા દરે સાંકડા છિદ્રો (છિદ્રો) દ્વારા પ્રવેશ કરે છે. તમે આવા અનુભવમાંથી આ શોધી શકો છો.

કાચની ફનલને છિદ્રાળુ વાસણથી બંધ કરવામાં આવે છે અથવા કાગળથી સીલ કરવામાં આવે છે અને અંતને પાણીમાં ઉતારવામાં આવે છે. જો આપણે ફનલને ગ્લાસથી આવરી લઈએ, જેની નીચે હાઇડ્રોજન (અથવા પ્રકાશિત ગેસ) રજૂ કરવામાં આવે છે, તો આપણે જોશું કે ફનલના અંતમાં પાણીનું સ્તર નીચે આવશે અને તેમાંથી પરપોટા બહાર આવવાનું શરૂ થશે. આ કેવી રીતે સમજાવવું?

બંને હવાના અણુઓ (કાચની નીચેથી ફનલની અંદરથી) અને હાઇડ્રોજનના અણુઓ (કાચની નીચેથી ફનલમાં) વાસણ અથવા કાગળના સાંકડા છિદ્રોમાંથી પસાર થઈ શકે છે. પરંતુ આ પ્રક્રિયાઓની ઝડપ બદલાય છે. પરમાણુ કદમાં તફાવત આ કિસ્સામાં નોંધપાત્ર ભૂમિકા ભજવતો નથી, કારણ કે તફાવત નાનો છે, ખાસ કરીને છિદ્રના કદની તુલનામાં: હાઇડ્રોજન પરમાણુની "લંબાઈ" લગભગ 2.3 * 10 -8 હોય છે. સેમી,અને ઓક્સિજન અથવા નાઇટ્રોજનનો પરમાણુ લગભગ 3*10 -8 છે સેમી,છિદ્રોનો વ્યાસ, જે છિદ્રો છે, હજારો ગણો મોટો છે. છિદ્રાળુ દિવાલ દ્વારા હાઇડ્રોજનના પ્રવેશની ઉચ્ચ ગતિ તેના પરમાણુઓની ગતિની ઊંચી ઝડપ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે. તેથી, હાઇડ્રોજન પરમાણુઓ કાચમાંથી ફનલમાં ઝડપથી પ્રવેશ કરે છે. પરિણામે, ફનલમાં પરમાણુઓ એકઠા થાય છે, દબાણ વધે છે અને વાયુઓનું મિશ્રણ પરપોટાના રૂપમાં બહાર આવે છે.

આવા ઉપકરણોનો ઉપયોગ હવામાં ખાણ વાયુઓની હાજરી શોધવા માટે થાય છે, જે ખાણોમાં વિસ્ફોટનું કારણ બની શકે છે.

વાયુઓની ગરમી ક્ષમતા

ધારો કે આપણી પાસે 1 છે જીગેસ તેનું તાપમાન 1°C વધે તે માટે તેને કેટલી ગરમી પૂરી પાડવી જોઈએ, બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, કેટલી ગેસની ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા?અનુભવ બતાવે છે તેમ, આ પ્રશ્નનો અસ્પષ્ટ જવાબ આપી શકાતો નથી. જવાબ એ શરતો પર આધારિત છે કે જેના હેઠળ ગેસ ગરમ થાય છે. જો તેનું પ્રમાણ બદલાતું નથી, તો ગેસને ગરમ કરવા માટે ચોક્કસ માત્રામાં ગરમીની જરૂર છે; તે જ સમયે, ગેસનું દબાણ પણ વધે છે. જો હીટિંગ એવી રીતે હાથ ધરવામાં આવે છે કે તેનું દબાણ યથાવત રહે છે, તો પછી પ્રથમ કિસ્સામાં કરતાં અલગ, મોટી માત્રામાં ગરમીની જરૂર પડશે; આ ગેસની માત્રામાં વધારો કરશે. અંતે, અન્ય કિસ્સાઓ શક્ય છે જ્યારે ગરમી દરમિયાન વોલ્યુમ અને દબાણ બંને બદલાય છે; આ કિસ્સામાં, આ ફેરફારો કયા હદ સુધી થાય છે તેના આધારે, ગરમીની માત્રાની જરૂર પડશે. જે કહેવામાં આવ્યું છે તે મુજબ, ગરમીની સ્થિતિને આધારે ગેસમાં વિવિધ પ્રકારની વિશિષ્ટ ગરમી ક્ષમતાઓ હોઈ શકે છે. આ તમામ વિશિષ્ટ ગરમી ક્ષમતાઓમાંથી બે સામાન્ય રીતે અલગ પડે છે: સ્થિર વોલ્યુમ પર ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતા (C વિ ) અને ચોક્કસ ગરમી ક્ષમતાસતત દબાણમાં (સી પી ).

Cv નક્કી કરવા માટે બંધ વાસણમાં મૂકેલા ગેસને ગરમ કરવો જરૂરી છે. હીટિંગ દરમિયાન જહાજના વિસ્તરણની અવગણના કરી શકાય છે. C p નક્કી કરતી વખતે, પિસ્ટન દ્વારા બંધ સિલિન્ડરમાં મૂકવામાં આવેલા ગેસને ગરમ કરવું જરૂરી છે, જેના પરનો ભાર યથાવત રહે છે.

સતત દબાણ C p પર ગરમીની ક્ષમતા સ્થિર વોલ્યુમ C v પરની ગરમીની ક્ષમતા કરતાં વધારે છે. ખરેખર, જ્યારે ગરમ થાય છે 1 જીસતત જથ્થામાં ગેસનું 1°, સપ્લાય કરવામાં આવતી ગરમી માત્ર ગેસની આંતરિક ઊર્જાને વધારવા માટે જાય છે. ગેસના સમાન જથ્થાને સતત દબાણમાં 1° દ્વારા ગરમ કરવા માટે, તેને ગરમી આપવી જરૂરી છે, જેના કારણે માત્ર ગેસની આંતરિક ઊર્જામાં વધારો થશે નહીં, પરંતુ ગેસના વિસ્તરણ સાથે સંકળાયેલ કાર્ય પણ કરવામાં આવશે. ગેસ C p મેળવવા માટે, C v ના મૂલ્યમાં ગેસના વિસ્તરણ દરમિયાન કરવામાં આવેલ કાર્યની સમકક્ષ ગરમીનો બીજો જથ્થો ઉમેરવો જરૂરી છે.

વાયુઓના ભૌતિક ગુણધર્મો

1. ગેસની ઘનતા - 0 0 ના તાપમાન અને 0.1 MPa (760 mm Hg) ના દબાણ પર ગેસનું 1 m 3 સમૂહ. ગેસની ઘનતા દબાણ અને તાપમાન પર આધારિત છે. વાયુઓની ઘનતા 0.55 - 1 g/cm3 ની રેન્જમાં બદલાય છે.

સામાન્ય રીતે વપરાય છે સંબંધિત ઘનતાહવા દ્વારા (પરિમાણહીન મૂલ્ય - વાયુ ઘનતા અને હવાની ઘનતાનો ગુણોત્તર; સામાન્ય સ્થિતિમાં, હવાની ઘનતા 1.293 kg/m3 છે).

2. વાયુઓની સ્નિગ્ધતા -વાયુઓનું આંતરિક ઘર્ષણ જે તેની હિલચાલ દરમિયાન થાય છે. વાયુઓની સ્નિગ્ધતા ખૂબ ઓછી છે 1. 10 -5 Pa.s. વાયુઓની આટલી ઓછી સ્નિગ્ધતા તિરાડો અને છિદ્રો દ્વારા તેમની ઉચ્ચ ગતિશીલતાને સુનિશ્ચિત કરે છે.

3. વાયુઓની દ્રાવ્યતા -એક સૌથી મહત્વપૂર્ણ ગુણધર્મો. તેલ અથવા પાણીમાં 5 MPa કરતા વધુ ના દબાણે વાયુઓની દ્રાવ્યતા આધીન છે હેનરીનો કાયદો, એટલે કે ઓગળેલા ગેસનું પ્રમાણ દબાણ અને દ્રાવ્યતા ગુણાંકના સીધા પ્રમાણસર છે.

વધુ સાથે ઉચ્ચ દબાણગેસની દ્રાવ્યતા સંખ્યાબંધ સૂચકાંકો દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે: તાપમાન, રાસાયણિક રચના, ખનિજીકરણ ભૂગર્ભજળવગેરે. તેલમાં હાઇડ્રોકાર્બન વાયુઓની દ્રાવ્યતા પાણી કરતાં 10 ગણી વધારે છે. શુષ્ક ગેસ કરતાં ભીનો ગેસ તેલમાં વધુ દ્રાવ્ય હોય છે. હળવા તેલ ઓગળી જાય છે વધુ ગેસભારે કરતાં.

4. જટિલ તાપમાનગેસ. દરેક ગેસ માટે એક તાપમાન હોય છે જેની ઉપર તે પ્રવાહી સ્થિતિમાં રૂપાંતરિત થતું નથી, ભલે ગમે તેટલું વધારે દબાણ હોય, એટલે કે. જટિલ t(CH 4 માટે t cr = –82.1 0 C). મિથેનના હોમોલોગ્સ મળી શકે છે પ્રવાહી સ્થિતિ(C 2 H 6 માટે t cr = 32.2 0 C, C 3 H 8 t cr = 97.0 0 C).

5. પ્રસરણમાટે વાયુઓની સ્વયંસ્ફુરિત હિલચાલ છે પરમાણુ સ્તરસાંદ્રતા ઘટાડવાની દિશામાં.

6. જળાશય ગેસનું વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંકપ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સમાન ગેસના જથ્થા સાથે જળાશયની સ્થિતિમાં ગેસના જથ્થાનો ગુણોત્તર છે

(T = 0 0 અને P = 0.1 MPa).

V g = V g pl / V g st

રચનામાં ગેસનું પ્રમાણ પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓ કરતાં 100 ગણું ઓછું છે, કારણ કે ગેસ સુપરકોમ્પ્રેસીબલ છે.

ગેસ કન્ડેન્સેટ

માત્ર તેલમાં ગેસ ઓગળી શકે છે, પરંતુ તેલ પણ ગેસમાં ઓગળી શકે છે. આ અમુક શરતો હેઠળ થાય છે, એટલે કે:

1) ગેસનું પ્રમાણ તેલના જથ્થા કરતાં વધારે છે;

2) દબાણ 20-25 MPa;

3) તાપમાન 90-95 0 સે.

આ પરિસ્થિતિઓમાં, પ્રવાહી હાઇડ્રોકાર્બન ગેસમાં ઓગળવાનું શરૂ કરે છે. ધીમે ધીમે મિશ્રણ સંપૂર્ણપણે ગેસમાં ફેરવાય છે. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે પૂર્વવર્તી બાષ્પીભવન.જ્યારે સ્થિતિઓમાંની એક બદલાય છે, ઉદાહરણ તરીકે, જ્યારે વિકાસ દરમિયાન જળાશયનું દબાણ ઘટે છે, ત્યારે આ મિશ્રણમાંથી પ્રવાહી હાઇડ્રોકાર્બનના સ્વરૂપમાં કન્ડેન્સેટ છોડવાનું શરૂ કરે છે. તેની રચના: સી 5, એચ 12 (પેન્ટેન) અને ઉચ્ચ. આ ઘટના કહેવામાં આવે છે પૂર્વવર્તી ઘનીકરણ.

ગેસ કન્ડેન્સેટ એ ગેસ કન્ડેન્સેટ સંચયનો પ્રવાહી ભાગ છે. ગેસ કન્ડેન્સેટને હળવા તેલ કહેવામાં આવે છે, કારણ કે તેમાં ડામર-રેઝિનસ પદાર્થો નથી. ગેસ કન્ડેન્સેટની ઘનતા 0.65-0.71 g/cm3 છે. ગેસ કન્ડેન્સેટની ઘનતા ઊંડાઈ સાથે વધે છે, અને તે વિકાસ દરમિયાન પણ બદલાય છે (સામાન્ય રીતે વધે છે).

કાચા અને સ્થિર કન્ડેન્સેટ વચ્ચે તફાવત કરવામાં આવે છે.

કાચો સપાટી પર કાઢવામાં આવે છે પ્રવાહી તબક્કો, જેમાં વાયુ ઘટકો ઓગળી જાય છે. ક્રૂડ કન્ડેન્સેટ સીધા ક્ષેત્ર વિભાજકમાં વિભાજન દબાણ અને તાપમાને મેળવવામાં આવે છે.

સ્થિર ગેસ કન્ડેન્સેટ કાચા ગેસમાંથી તેને ડીગેસ કરીને મેળવવામાં આવે છે તેમાં પ્રવાહી હાઇડ્રોકાર્બન (પેન્ટેન) અને ઉચ્ચનો સમાવેશ થાય છે.

ગેસ હાઇડ્રેટ

મોટાભાગના વાયુઓ પાણી - ઘન પદાર્થો સાથે સ્ફટિકીય હાઇડ્રેટ બનાવે છે. આ પદાર્થોને ગેસ હાઇડ્રેટ કહેવામાં આવે છે અને જ્યારે તે બને છે નીચા તાપમાન, ઉચ્ચ દબાણ અને છીછરા ઊંડાણો પર. દેખાવમાં તેઓ છૂટક બરફ અથવા બરફ જેવા લાગે છે. વિસ્તારોમાં આ પ્રકારની થાપણો મળી આવી છે પરમાફ્રોસ્ટપશ્ચિમી અને પૂર્વીય સાઇબિરીયાઅને ઉત્તરીય સમુદ્રના પાણીમાં.

ગેસ હાઇડ્રેટનો ઉપયોગ કરવાની સમસ્યા હજુ સુધી પૂરતી વિકસિત થઈ નથી. ગેસ હાઇડ્રેટ ઉત્પાદનના તમામ મુદ્દાઓ રચનામાં એવી પરિસ્થિતિઓ બનાવવા માટે નીચે આવે છે કે જેના હેઠળ ગેસ હાઇડ્રેટ ગેસ અને પાણીમાં વિઘટિત થશે.

આ કરવા માટે તમારે જરૂર છે:

1) જળાશયમાં દબાણમાં ઘટાડો;

2) તાપમાનમાં વધારો;

3) ખાસ રીએજન્ટ્સનો ઉમેરો.

જળાશયો અને ક્ષેત્રોમાં તેલ અને ગેસના ગુણધર્મોમાં દાખલાઓ અને ફેરફારો

તેથી તેલ અને વાયુઓમાં ભૌતિક અને રાસાયણિક ફેરફારો જે થાપણોમાં પાણીના ઘૂસણખોરીના પ્રભાવ હેઠળ થાય છે અને જળાશયના દબાણ અને તાપમાનમાં ફેરફાર થાય છે. તેથી, વિકાસ પ્રક્રિયા દરમિયાન તેલ અને ગેસના ગુણધર્મોમાં ફેરફારોની વાજબી આગાહી માટે, સ્પષ્ટ વિચારો હોવા જરૂરી છે: a) તેલ અને ગેસના ગુણધર્મોમાં ફેરફારની પેટર્ન વિશે ડિપોઝિટની શરૂઆત પહેલાં. વિકાસ; b) ઉત્પાદક રચનામાં પ્રવેશતા પાણી સાથે તેલ અને વાયુઓની ભૌતિક અને રાસાયણિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની પ્રક્રિયાઓ વિશે (ખાસ કરીને રચનાના પાણી કરતાં અલગ રચનાના ઇન્જેક્ટેડ પાણી સાથે); c) સારી કામગીરીના પરિણામે ઉત્પાદક રચનામાં પ્રવાહીની હિલચાલની દિશાઓ વિશે; ડી) જળાશયના વિકાસના સમયગાળા દરમિયાન જળાશયના દબાણ અને તાપમાનમાં ફેરફાર. ડિપોઝિટના જથ્થા અનુસાર તેલ અને ગેસના ગુણધર્મોમાં ફેરફારોની પેટર્ન.એક ડિપોઝિટમાં ઓગળેલા તેલ અને ગેસના ગુણધર્મોની સંપૂર્ણ એકરૂપતા એ એક દુર્લભ ઘટના છે. તેલના થાપણો માટે, ગુણધર્મોમાં ફેરફાર સામાન્ય રીતે તદ્દન સ્વાભાવિક હોય છે અને મુખ્યત્વે ઘનતામાં વધારો થાય છે, જેમાં ઓપ્ટિકલ ઘનતા, સ્નિગ્ધતા, ડામર-રેઝિનસ પદાર્થોની સામગ્રી, પેરાફિન અને સલ્ફર જેમ જેમ રચનાની ઊંડાઈ વધે છે, એટલે કે છતથી પાંખો સુધી અને છતથી નીચે સુધી જાડા સ્તરોમાં. મોટાભાગની થાપણોમાં ઘનતામાં વાસ્તવિક ફેરફાર સામાન્ય રીતે 0.05-0.07 g/cm3 કરતાં વધી જતો નથી. જો કે, ઘણી વાર ઘનતાના ઢાળમાં વધારો થાય છે અને તેના સંપૂર્ણ મૂલ્યોતેલ-પાણીના સંપર્કની નજીકમાં તીવ્ર વધારો ઘણીવાર, "ખુલ્લા" પ્રકારના થાપણોમાં, જે દિવસની સપાટીના સંપર્કમાં હોય છે અને ડામર-કર્ક ખડકોથી બંધ હોય છે, તેની ઉપરની તેલની ઘનતા લગભગ સ્થિર હોય છે. તેલની ઘનતા વધતી જતી ઊંડાઈ સાથે ઘટે છે, લઘુત્તમ સુધી પહોંચે છે અને પછી OWCની નજીક આવતાં જ વધે છે. વર્ણવેલ પેટર્ન ફોલ્ડ પ્રદેશોમાં થાપણોની ઊંચી થાપણો માટે સૌથી લાક્ષણિક છે. તેમની રચનાનું મુખ્ય કારણ ડિપોઝિટની અંદર ઘનતા દ્વારા તેલનું ગુરુત્વાકર્ષણ ભિન્નતા (સ્તરીકરણ) છે, જે જળાશયની અંદર ગેસ, તેલ અને પાણીના સ્તરીકરણ જેવું જ છે. OWC ઝોન અને માં તેલના ગુણધર્મોમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો ઉપલા ભાગોઓપન-ટાઈપ ઓઈલ ડિપોઝિટ ઓક્સિડેટીવ પ્રક્રિયાઓ સાથે સંકળાયેલ છે.

નીચા ઓઇલ-બેરિંગ લેવલ અને વ્યાપક OWC ઝોનવાળા પ્લેટફોર્મ વિસ્તારોમાં થાપણો માટે, ગુરુત્વાકર્ષણ સ્તરીકરણ ખૂબ નબળું છે અને તેલના ગુણધર્મોમાં ફેરફાર પરનો મુખ્ય પ્રભાવ તળિયાના પાણી દ્વારા અન્ડરલેઇન ઝોનમાં ઓક્સિડેટીવ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા થાય છે.

તે જ સમયે, તેલની ઘનતામાં વધારો સાથે, તેની સ્નિગ્ધતા, એક નિયમ તરીકે, ડામર-રેઝિનસ પદાર્થો અને પેરાફિનની સામગ્રીમાં વધારો થાય છે, અને ઓગળેલા વાયુઓના ગેસનું પ્રમાણ અને સંતૃપ્તિ દબાણ ઘટે છે.

વાયુઓની ઉચ્ચ પ્રસરણ પ્રવૃત્તિ હોવા છતાં, એક જ થાપણમાં તેમની રચનામાં પરિવર્તનશીલતા દુર્લભ ઘટનાથી દૂર છે. તે એસિડિક ઘટકોની સામગ્રીમાં પોતાને સૌથી વધુ તીવ્રપણે પ્રગટ કરે છે - કાર્બન ડાયોક્સાઇડ CO 2 અને ખાસ કરીને હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ H 2 S. ઝોનિંગ સામાન્ય રીતે હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડના વિતરણમાં જોવા મળે છે, જે વિસ્તાર પર હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડની સાંદ્રતામાં નિયમિત ફેરફારમાં વ્યક્ત થાય છે. ડિપોઝિટની ઊંચાઈ સાથે સાંદ્રતામાં સામાન્ય રીતે કોઈ સ્પષ્ટ નિયમિત ફેરફારો નથી.

નીચા સ્તરની ગેસ સામગ્રી અને નીચા કન્ડેન્સેટ-ગેસ પરિબળ સાથે ઓઇલ રિમ વિના ગેસ-કન્ડેન્સેટ થાપણો, એક નિયમ તરીકે, એકદમ સ્થિર ગેસ રચના, રચના અને કન્ડેન્સેટની ઉપજ ધરાવે છે. જો કે, જ્યારે ગેસ-કન્ડેન્સેટ ડિપોઝિટની ઊંચાઈ 300 મીટરથી વધુ હોય છે, ત્યારે ગુરુત્વાકર્ષણ સ્તરીકરણની પ્રક્રિયાઓ પોતાને નોંધપાત્ર રીતે પ્રગટ થવાનું શરૂ કરે છે, જે રચનાના ડુબાડની નીચે કન્ડેન્સેટની સામગ્રીમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે, ખાસ કરીને ઉચ્ચ સ્તરની થાપણો માટે તીવ્રપણે. ગેસ સામગ્રીનું સ્તર અને તેલની કિનાર. આ કિસ્સામાં, થાપણના નીચલા વિસ્તારોમાં કન્ડેન્સેટ સામગ્રી થાપણની છત કરતાં ઘણી ગણી વધારે હોઈ શકે છે. ખાસ કરીને, ઉદાહરણો જાણીતા છે જ્યારે થાપણના નજીકના પાણીના ભાગના કુવાઓમાં કન્ડેન્સેટ-ગેસ પરિબળ 180 સેમી 3 / એમ 3 હતું, અને ગેસ-ઓઇલ સંપર્કની નજીક - 780 સેમી 3 / એમ 3, એટલે કે, અંદર એક ડિપોઝિટ, કન્ડેન્સેટ સામગ્રી 4 ગણી બદલાય છે. સાથે ઘણા ક્ષેત્રો માટે 1.5--2 વખતની વધઘટ સામાન્ય છે ઉચ્ચ માળજ્યારે કન્ડેન્સેટ 100 cm 3 /m 3 કરતાં વધુ બહાર નીકળે ત્યારે ગેસનું પ્રમાણ.

પાછી ખેંચી લીધી વિભેદક સમીકરણો(1.2, 1.4) પેરામીટર્સ ધરાવે છે જે પ્રવાહી અથવા ગેસનું લક્ષણ ધરાવે છે: ઘનતા આર , સ્નિગ્ધતા m , તેમજ છિદ્રાળુ માધ્યમના પરિમાણો - છિદ્રાળુતા ગુણાંક m અને અભેદ્યતા k . વધુ ગણતરીઓ માટે, દબાણ પર આ ગુણાંકોની અવલંબન જાણવી જરૂરી છે.

ટીપું પ્રવાહીની ઘનતા. ટીપું પ્રવાહીના સ્થિર ગાળણ સાથે, તેની ઘનતાને દબાણથી સ્વતંત્ર ગણી શકાય, એટલે કે, પ્રવાહીને અસ્પષ્ટ ગણી શકાય: r = const .

અસ્થિર પ્રક્રિયાઓમાં, પ્રવાહીની સંકોચનક્ષમતા ધ્યાનમાં લેવી જરૂરી છે, જે લાક્ષણિકતા છે પ્રવાહીનું વોલ્યુમેટ્રિક કમ્પ્રેશન રેશિયો b . આ ગુણાંક સામાન્ય રીતે સ્થિર માનવામાં આવે છે:

થી છેલ્લી સમાનતાને સંકલિત કર્યા પ્રારંભિક મૂલ્યોદબાણ પૃષ્ઠ 0 અને ઘનતા આર 0 થી વર્તમાન મૂલ્યો, અમને મળે છે:

આ કિસ્સામાં આપણે મેળવીએ છીએ રેખીય અવલંબનઘનતા વિરુદ્ધ દબાણ.

વાયુઓની ઘનતા. દબાણ અને તાપમાનમાં નાના ફેરફારો સાથે સંકુચિત પ્રવાહી (વાયુઓ) પણ વોલ્યુમેટ્રિક કમ્પ્રેશન અને થર્મલ વિસ્તરણના ગુણાંક દ્વારા વર્ગીકૃત કરી શકાય છે. પરંતુ દબાણ અને તાપમાનમાં મોટા ફેરફારો સાથે, આ ગુણાંકમાં ફેરફાર થાય છે વિશાળ મર્યાદામાં, તેથી ઘનતા અવલંબન આદર્શ ગેસદબાણ અને તાપમાન પર આધારિત છે રાજ્યના ક્લેપેરોન-મેન્ડેલીવ સમીકરણો:

જ્યાં R’ = R/M m- ગેસની રચનાના આધારે ગેસ સ્થિર.

હવા અને મિથેન માટેનો ગેસ સ્થિરાંક અનુક્રમે સમાન છે, R΄ હવા = 287 J/kg K˚; R΄ મિથેન = 520 J/kg K˚.

છેલ્લું સમીકરણ ક્યારેક આ રીતે લખવામાં આવે છે:

(1.50)

છેલ્લા સમીકરણથી તે સ્પષ્ટ છે કે ગેસની ઘનતા દબાણ અને તાપમાન પર આધારિત છે, તેથી જો ગેસની ઘનતા જાણીતી હોય, તો તે ગેસનું દબાણ, તાપમાન અને રચના દર્શાવવી જરૂરી છે, જે અસુવિધાજનક છે. તેથી, સામાન્ય અને પ્રમાણભૂત ભૌતિક પરિસ્થિતિઓની વિભાવનાઓ રજૂ કરવામાં આવે છે.

સામાન્ય સ્થિતિતાપમાન t = 0°C અને દબાણ p = 0.1013°MPa ને અનુરૂપ છે. સામાન્ય સ્થિતિમાં હવાની ઘનતા ρ v.n.us = 1.29 kg/m 3 ની બરાબર છે.

માનક શરતોતાપમાન t = 20°C અને દબાણ p = 0.1013°MPa ને અનુરૂપ છે. પ્રમાણભૂત પરિસ્થિતિઓમાં હવાની ઘનતા ρ w.st.us = 1.22 kg/m 3 ની બરાબર છે.

તેથી, આપેલ શરતો હેઠળ જાણીતી ઘનતામાંથી, દબાણ અને તાપમાનના અન્ય મૂલ્યો પર ગેસની ઘનતાની ગણતરી કરવી શક્ય છે:

જળાશયના તાપમાનને બાદ કરતાં, અમે રાજ્યનું આદર્શ ગેસ સમીકરણ મેળવીએ છીએ, જેનો અમે ભવિષ્યમાં ઉપયોગ કરીશું:

જ્યાં z - કાયદામાંથી વાસ્તવિક ગેસની સ્થિતિના વિચલનની ડિગ્રીને દર્શાવતો ગુણાંક આદર્શ વાયુઓ(સુપર કોમ્પ્રેસિબિલિટી ગુણાંક) અને દબાણ અને તાપમાન પર આપેલ ગેસ માટે આધાર રાખે છે z = z(p, T) . સુપરકોમ્પ્રેસિબિલિટી ગુણાંક મૂલ્યો z ડી. બ્રાઉનના આલેખ અનુસાર નક્કી કરવામાં આવે છે.

તેલ સ્નિગ્ધતા. પ્રયોગો દર્શાવે છે કે તેલના સ્નિગ્ધતા ગુણાંક (સંતૃપ્તિ દબાણથી ઉપરના દબાણ પર) અને ગેસ વધતા દબાણ સાથે વધે છે. દબાણમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો સાથે (100 MPa સુધી), દબાણ પર જળાશય તેલ અને કુદરતી વાયુઓની સ્નિગ્ધતાની અવલંબન ઘાતાંકીય હોવાનું માની શકાય છે:

(1.56)

દબાણમાં નાના ફેરફારો માટે, આ અવલંબન રેખીય છે.

અહીં મી 0 - નિશ્ચિત દબાણ પર સ્નિગ્ધતા પૃષ્ઠ 0 ; β m - ગુણાંક પ્રાયોગિક રીતે અને તેલ અથવા ગેસની રચનાના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે.

જળાશય છિદ્રાળુતા. છિદ્રાળુતા ગુણાંક દબાણ પર કેવી રીતે આધાર રાખે છે તે શોધવા માટે, ચાલો પ્રવાહીથી ભરેલા છિદ્રાળુ માધ્યમમાં કામ કરતા તણાવના પ્રશ્નને ધ્યાનમાં લઈએ. જેમ જેમ પ્રવાહીમાં દબાણ ઘટે છે, છિદ્રાળુ માધ્યમના હાડપિંજર પરનું બળ વધે છે, તેથી છિદ્રાળુતા ઘટે છે.

ઘન તબક્કાના નીચા વિરૂપતાને કારણે, સામાન્ય રીતે એવું માનવામાં આવે છે કે છિદ્રાળુતામાં ફેરફાર દબાણમાં ફેરફાર પર રેખીય રીતે આધાર રાખે છે. રોક કોમ્પ્રેસિબિલિટીનો કાયદો નીચે પ્રમાણે લખાયેલ છે, પરિચય રચના b c ના વોલ્યુમેટ્રિક સ્થિતિસ્થાપકતાનો ગુણાંક:

જ્યાં મી 0 - દબાણ પર છિદ્રાળુતા ગુણાંક પૃષ્ઠ 0 .

પ્રયોગશાળા પ્રયોગોવિવિધ દાણાદાર ખડકો અને ક્ષેત્રીય અભ્યાસો દર્શાવે છે કે રચનાની વોલ્યુમેટ્રિક સ્થિતિસ્થાપકતાનો ગુણાંક (0.3 - 2) 10 -10 Pa -1 છે.

દબાણમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો સાથે, છિદ્રાળુતામાં ફેરફાર સમીકરણ દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે:

અને મોટા માટે - ઘાતાંકીય:

(1.61)

ખંડિત રચનાઓમાં, છિદ્રાળુ કરતાં વધુ સઘન દબાણના આધારે અભેદ્યતામાં ફેરફાર થાય છે, તેથી, ખંડિત રચનાઓમાં, અવલંબનને ધ્યાનમાં લેતા k(p) દાણાદાર કરતાં વધુ જરૂરી.

રચનાને સંતૃપ્ત કરતા પ્રવાહી અથવા વાયુની સ્થિતિના સમીકરણો અને છિદ્રાળુ માધ્યમ વિભેદક સમીકરણોની સિસ્ટમને બંધ કરે છે.

તેલના ભૌતિક રાસાયણિક ગુણધર્મો અને તેને લાક્ષણિકતા આપતા પરિમાણો: ઘનતા, સ્નિગ્ધતા, સંકોચનક્ષમતા, વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક. તાપમાન અને દબાણ પર તેમની અવલંબન

જળાશય તેલના ભૌતિક ગુણધર્મો સપાટીના ડિગસ્ડ તેલના ગુણધર્મોથી ખૂબ જ અલગ છે, જે તાપમાન, દબાણ અને ઓગળેલા ગેસના પ્રભાવ દ્વારા નક્કી થાય છે. બદલો ભૌતિક ગુણધર્મોતેલ ક્ષેત્રોની રચના, વિકાસ અને સંચાલન દરમિયાન તેલ અને તેલ ગેસ અનામતની ગણતરી કરતી વખતે રચનાઓમાં તેમની હાજરીની થર્મોડાયનેમિક પરિસ્થિતિઓ સાથે સંકળાયેલ રચના તેલને ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે.

ઘનતાડીગેસ કરેલ તેલ વ્યાપક રીતે બદલાય છે - 600 થી 1000 kg/m 3 અથવા વધુ અને તે મુખ્યત્વે હાઇડ્રોકાર્બનની રચના અને ડામર-રેઝિન પદાર્થોની સામગ્રી પર આધાર રાખે છે.

જળાશયની સ્થિતિમાં તેલની ઘનતા ઓગળેલા ગેસની માત્રા, તાપમાન અને દબાણ પર આધારિત છે. વધતા દબાણ સાથે, ઘનતા થોડી વધે છે, અને અન્ય બે પરિબળોમાં વધારો સાથે, તે ઘટે છે. પછીના પરિબળોનો પ્રભાવ વધારે છે. નાઇટ્રોજન અથવા કાર્બન ડાયોક્સાઇડ સાથે સંતૃપ્ત તેલની ઘનતા વધતા દબાણ સાથે સહેજ વધે છે.

ઓગળેલા ગેસ અને તાપમાનની માત્રાનો પ્રભાવ વધુ મજબૂત છે. તેથી, અંતમાં ગેસની ઘનતા હંમેશા હોય છે ઓછી ઘનતાસપાટી પર ડિગસ્ડ તેલ. જેમ જેમ દબાણ વધે છે, તેલની ઘનતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે, જે ગેસ સાથે તેલના સંતૃપ્તિને કારણે છે. ગેસ સાથે તેલના સંતૃપ્તિ દબાણની ઉપરના દબાણમાં વધારો તેલની ઘનતામાં થોડો વધારો કરે છે.

રચનાના પાણીની ઘનતા, દબાણ, તાપમાન અને ઓગળેલા ગેસ ઉપરાંત, તેમની ખારાશથી ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે. જ્યારે રચનાના પાણીમાં ક્ષારની સાંદ્રતા 643 kg/m 3 હોય છે, ત્યારે તેની ઘનતા 1450 kg/m 3 સુધી પહોંચે છે.

વોલ્યુમ ગુણાંક. જ્યારે ગેસ પ્રવાહીમાં ઓગળી જાય છે, ત્યારે તેનું પ્રમાણ વધે છે. જળાશયની સ્થિતિમાં તેમાં ઓગળેલા ગેસ સાથેના પ્રવાહીના જથ્થાના ગુણોત્તર અને તેના ડિગાસિંગ પછી સપાટી પરના સમાન પ્રવાહીના જથ્થાને વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક કહેવામાં આવે છે.

b=V PL / V POV

જ્યાં VPL એ જળાશયની સ્થિતિમાં તેલનું પ્રમાણ છે; V POV - પર સમાન તેલનું વોલ્યુમ વાતાવરણીય દબાણઅને ડીગાસિંગ પછી t=20°C.

કારણ કે તેલ ખૂબ ઓગળી શકે છે મોટી સંખ્યામાંહાઇડ્રોકાર્બન ગેસ (તેલના 1 મીટર 3 માં 1000 અથવા વધુ m 3 પણ), થર્મોડાયનેમિક પરિસ્થિતિઓના આધારે, તેલનું વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક 3.5 અથવા વધુ સુધી પહોંચી શકે છે. રચના પાણી માટે વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક 0.99-1.06 છે.

જળાશયમાં તેલના જથ્થાની તુલનામાં પુનઃપ્રાપ્ત કરાયેલ તેલના જથ્થામાં ઘટાડો, ટકાવારી તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, તેને "સંકોચન" કહેવામાં આવે છે.

u=(b-1) / b *100%

જ્યારે પ્રારંભિક જળાશય p 0 થી સંતૃપ્તિ દબાણ સુધી દબાણ ઘટે છે, ત્યારે વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક થોડો બદલાય છે, કારણ કે તેમાં ઓગળેલા ગેસ સાથેનું તેલ આ પ્રદેશમાં સામાન્ય નબળા સંકોચનીય પ્રવાહીની જેમ વર્તે છે, દબાણ ઘટતાં જ થોડું વિસ્તરે છે. જેમ જેમ દબાણ ઘટે છે તેમ, ગેસ ધીમે ધીમે તેલમાંથી મુક્ત થાય છે અને વોલ્યુમેટ્રિક ગુણોત્તર ઘટે છે. તેલના તાપમાનમાં વધારો વાયુઓની દ્રાવ્યતાને વધુ ખરાબ કરે છે, જે વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંકમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.

સ્નિગ્ધતા.એક સૌથી મહત્વપૂર્ણ લાક્ષણિકતાઓતેલ સ્નિગ્ધતા છે. તેલની સ્નિગ્ધતાને ટ્યુબિંગ દ્વારા પ્રવાહી ઉપાડવા, કૂવાઓને ફ્લશ કરવા, ઈન-ફિલ્ડ પાઈપો દ્વારા કૂવા ઉત્પાદનોનું પરિવહન અને બોટમ-હોલ ફોર્મેશન ઝોનની સારવાર સાથે સંકળાયેલ લગભગ તમામ હાઇડ્રોડાયનેમિક ગણતરીઓમાં ધ્યાનમાં લેવામાં આવે છે. વિવિધ પદ્ધતિઓ, તેમજ જળાશયમાં તેલની હિલચાલથી સંબંધિત ગણતરીઓમાં.

જળાશય તેલની સ્નિગ્ધતા સપાટીના તેલની સ્નિગ્ધતાથી ઘણી અલગ છે, કારણ કે તેમાં ઓગળેલા ગેસનો સમાવેશ થાય છે અને તે સ્થિતિમાં છે. હાઈ બ્લડ પ્રેશરઅને તાપમાન. ઓગળેલા ગેસ અને તાપમાનની માત્રામાં વધારો સાથે, તેલની સ્નિગ્ધતા ઘટે છે.

સંતૃપ્તિ દબાણની નીચે દબાણમાં વધારો ગેસ પરિબળમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે અને પરિણામે, સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો થાય છે. જળાશય તેલ માટે સંતૃપ્તિ દબાણ ઉપરના દબાણમાં વધારો સ્નિગ્ધતામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે

પ્રમોશન સાથે પરમાણુ વજનતેલની સ્નિગ્ધતા વધે છે. તેલની સ્નિગ્ધતાને પણ અસર કરે છે મહાન પ્રભાવતેમાં પેરાફિન્સ અને ડામર-રેઝિનસ પદાર્થોની સામગ્રી, એક નિયમ તરીકે, વધે છે.

તેલ સંકોચનક્ષમતા. તેલમાં સ્થિતિસ્થાપકતા હોય છે, એટલે કે બાહ્ય દબાણના પ્રભાવ હેઠળ તેનું પ્રમાણ બદલવાની ક્ષમતા. પ્રવાહીની સ્થિતિસ્થાપકતા કોમ્પ્રેસિબિલિટી ગુણાંક દ્વારા માપવામાં આવે છે, જે દબાણમાં ફેરફાર થાય ત્યારે પ્રવાહીના જથ્થામાં તેના મૂળ વોલ્યુમમાં ફેરફારના ગુણોત્તર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે:

β P =ΔV/(VΔP) , જ્યાં

ΔV - તેલના જથ્થામાં ફેરફાર; વી - તેલનું પ્રારંભિક વોલ્યુમ; ΔP - દબાણમાં ફેરફાર

જળાશય તેલની સંકોચનક્ષમતા ગુણાંક તેની રચના, તેમાં ઓગળેલા ગેસની સામગ્રી, તાપમાન અને સંપૂર્ણ દબાણ પર આધારિત છે.

ડીગેસ્ડ તેલમાં (4-7) * 10 -10 1/Pએના ક્રમમાં પ્રમાણમાં ઓછી સંકોચનક્ષમતા ગુણાંક હોય છે અને હળવા તેલ હોય છે નોંધપાત્ર રકમઓગળેલા ગેસ - 140*10 -10 1/Pa સુધી. કેવી રીતે ઉચ્ચ તાપમાન, તે ઉચ્ચ ગુણાંકસંકોચનક્ષમતા

ઘનતા.

ઘનતા સામાન્ય રીતે એકમના જથ્થામાં સમાયેલ પદાર્થના સમૂહને દર્શાવે છે. તદનુસાર, આ જથ્થાનું પરિમાણ kg/m3 અથવા g/cm3 છે.

ρ=m/V

જળાશયની સ્થિતિમાં તેલની ઘનતા તેમાં ઓગળેલા ગેસને કારણે અને તાપમાનમાં વધારાને કારણે ઘટે છે. જો કે, જ્યારે સંતૃપ્તિ દબાણની નીચે દબાણ ઘટે છે, ત્યારે તેલની ઘનતાની અવલંબન બિન-મોનોટોનિક હોય છે, અને જ્યારે દબાણ સંતૃપ્તિ દબાણથી ઉપર વધે છે, ત્યારે તેલ સંકુચિત થાય છે અને ઘનતા સહેજ વધે છે.

તેલ સ્નિગ્ધતા.

સ્નિગ્ધતા એ ઘર્ષણ બળ (આંતરિક પ્રતિકાર) ની લાક્ષણિકતા ધરાવે છે જે પ્રવાહી અથવા એકમ સપાટી વિસ્તાર દીઠ ગેસની અંદર બે સંલગ્ન સ્તરો વચ્ચે ઉદ્ભવે છે જ્યારે તેઓ પરસ્પર ગતિ કરે છે.

તેલની સ્નિગ્ધતા નક્કી થાય છે પ્રાયોગિક રીતેખાસ વિસ્કોમીટર VVD-U પર. વિસ્કોમીટરની કામગીરીનો સિદ્ધાંત પરીક્ષણ કરવામાં આવતા પ્રવાહીમાં મેટલ બોલના પડવાના સમયને માપવા પર આધારિત છે.

તેલની સ્નિગ્ધતા સૂત્ર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

μ = t (ρ w – ρ f) k

ટી - બોલ પડવાનો સમય, એસ

ρ w અને ρ w - બોલ અને પ્રવાહીની ઘનતા, kg/m 3

k – વિસ્કોમીટર કોન્સ્ટન્ટ

તાપમાનમાં વધારો થવાથી તેલની સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો થાય છે (ફિગ. 2.a). સંતૃપ્તિ દબાણની નીચે દબાણમાં વધારો ગેસ પરિબળમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે અને પરિણામે, સ્નિગ્ધતામાં ઘટાડો થાય છે. જળાશય તેલ માટે સંતૃપ્તિ દબાણની ઉપરના દબાણમાં વધારો સ્નિગ્ધતામાં વધારો તરફ દોરી જાય છે (ફિગ. 2. b).

લઘુત્તમ સ્નિગ્ધતા મૂલ્ય ત્યારે થાય છે જ્યારે રચનામાં દબાણ રચના સંતૃપ્તિ દબાણ જેટલું બને છે.

તેલ સંકોચનક્ષમતા

તેલમાં સ્થિતિસ્થાપકતા હોય છે. સ્થિતિસ્થાપક ગુણધર્મોતેલનું મૂલ્યાંકન તેલ સંકોચન ગુણાંક દ્વારા કરવામાં આવે છે. તેલની સંકોચનક્ષમતા દબાણના પ્રભાવ હેઠળ તેના વોલ્યુમને બદલવાની પ્રવાહીની ક્ષમતાને દર્શાવે છે:

β n = (1)

β n - તેલ સંકોચનક્ષમતા ગુણાંક, MPa -1-

V n - તેલનું પ્રારંભિક વોલ્યુમ, m 3

∆V - દબાણ માપનના પ્રભાવ હેઠળ તેલના જથ્થાનું માપન ∆Р

સંકોચનક્ષમતા ગુણાંક એકમ દીઠ દબાણમાં ફેરફાર સાથે તેલના એકમ જથ્થામાં સંબંધિત ફેરફારને દર્શાવે છે. તે જળાશયના તેલ, તાપમાન અને સંપૂર્ણ દબાણની રચના પર આધારિત છે. વધતા તાપમાન સાથે, સંકુચિતતા ગુણાંક વધે છે.

વોલ્યુમ ગુણાંક

વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંકને મૂલ્ય તરીકે સમજવામાં આવે છે જે દર્શાવે છે કે જળાશયની સ્થિતિમાં તેલનો જથ્થો સપાટી પર ગેસ છોડ્યા પછી સમાન તેલના જથ્થા કરતાં કેટલી વાર વધી જાય છે.

માં = V pl /V પૈસા

c - વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક

Vpl અને Vdeg - જળાશય અને ડિગસ્ડ તેલની માત્રા, m 3

જ્યારે પ્રારંભિક જળાશય p 0 થી સંતૃપ્તિ દબાણ (સેગમેન્ટ ab) સુધી દબાણ ઘટે છે, ત્યારે વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંક થોડો બદલાય છે, કારણ કે તેમાં ઓગળેલા ગેસ સાથેનું તેલ આ પ્રદેશમાં સામાન્ય નબળા સંકોચનીય પ્રવાહીની જેમ વર્તે છે, દબાણ ઘટતાં જ થોડું વિસ્તરે છે.

જેમ જેમ દબાણ ઘટે છે તેમ, ગેસ ધીમે ધીમે તેલમાંથી મુક્ત થાય છે અને વોલ્યુમેટ્રિક ગુણોત્તર ઘટે છે. તેલના તાપમાનમાં વધારો વાયુઓની દ્રાવ્યતાને વધુ ખરાબ કરે છે, જે વોલ્યુમેટ્રિક ગુણાંકમાં ઘટાડો તરફ દોરી જાય છે.