આદર્શ વાયુ

આદર્શ વાયુ (perfect/ideal gas) : સામાન્ય વાયુ નિયમ, PV = KT પ્રમાણે વર્તનાર વાયુ. આ સમીકરણ અવસ્થા સમીકરણ (equation of state) તરીકે પણ ઓળખાય છે. દબાણ, કદ તથા નિરપેક્ષ તાપમાનના ફેરફાર દરમિયાન વાયુની સ્થૂળ વર્તણૂક સમજાવવા માટે તે પૂરતું છે. આ સમીકરણને નીચે પ્રમાણે લખી શકાય, જ્યાં વાયુના જથ્થાને મોલમાં દર્શાવાય છે.

PV = nRT (n = આદર્શ વાયુના મોલ, R = સામાન્ય વાયુ અચળાંક, જેની કિંમત 8.314 જૂલ/મોલ-કેલ્વિન છે). આ સમીકરણ મેળવવા માટે વાયુના ગતિસિદ્ધાંત(kinetic theory of gases)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ સિદ્ધાંત નીચેની પૂર્વધારણાઓ (assumptions) પર આધારિત છે.

(i) વાયુઓ કણોના (અણુઓના) બનેલા છે જે સતત ગતિશીલ હોય છે અને ન્યૂટનના ગતિશાસ્ત્રના નિયમોને અનુસરે છે.

(ii) વાયુના જથ્થાના કદની સરખામણીમાં અણુઓનું કદ અતિ અલ્પ હોય છે.

(iii) અણુઓ વચ્ચેનું આકર્ષણ સંધાનબળ (cohesive force) ગેરહાજર હોય છે.

(iv) અણુઓની બે ક્રમિક અથડામણ (collisions) વચ્ચેના સમયની તુલનામાં અથડામણનો સમય અતિઅલ્પ હોય છે.

આ પૂર્વધારણાઓ પાળી શકાય તેવો કોઈ વાયુ અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી, માટે ઉપરનું સમીકરણ ફક્ત આદર્શ વાયુને જ લાગુ પાડી શકાય છે. નીચા દબાણે અને ઊંચા તાપમાને વાસ્તવિક વાયુઓ આદર્શ વાયુની જેમ વર્તે છે. નીચા દબાણે વાયુનું કદ વધુ હોવાથી તેની સરખામણીમાં અણુઓનું કદ પૂર્વધારણા પ્રમાણે અલ્પ હોય છે, જ્યારે ઊંચા તાપમાને વધુ ગતિ તેમજ અણુઓ વચ્ચેનું અંતર વધુ હોવાને લીધે સંધાનબળ નહિવત્ હોય છે. આવી આદર્શ પરિસ્થિતિમાં Rનું મૂલ્ય વિવિધ વાયુઓ માટે સમાન હોય છે.

મનુપ્રસાદ શંભુપ્રસાદ મહેતા