વાયુના નિયમો : વાયુના જથ્થા ઉપર દબાણ, કદ અને તાપમાનથી થતી અસરોને લગતા નિયમો. માત્ર આદર્શવાયુ વાયુના આ નિયમો પાળે છે. આદર્શવાયુઓ હકીકતે કાલ્પનિક છે. તે અસ્તિત્વ ધરાવતા નથી; આથી વાસ્તવિક વાયુઓને લાગુ પડે તે માટે ઉપરના નિયમોમાં ફેરફાર કરવામાં આવે છે.

જો      R = વૈશ્ર્વિક વાયુ અચળાંક – J/(K મોલ)

        RS = વિશિષ્ટ વાયુ અચળાંક J/(K kg)

        K = બૉલ્ટ્ઝમાન અચળાંક = J/K

        M = મોલર દળ (જથ્થો) kg/મોલ

        m = વાયુનું દળ = kg

        n = પદાર્થનો જથ્થો = મોલ

        NA = 6.22 × 1023 = 1/મોલ = મોલ-1

        N = કણ-સંખ્યા

        ρ = ઘનતા = kg/m3

        ρNS = કણ-ઘનતા = મોલ-3 = ρN

        ρm = મોલર ઘનતા = મોલ/m3

હોય તો

આદર્શવાયુનું અવસ્થા-સમીકરણ એ પ્રારંભિક સ્થિતિ માટે દબાણ Po, કદ Vo, તાપમાન To અને અંતિમ સ્થિતિમાં રાશિઓ p, V અને T વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવે છે.

અહીં દબાણ અને તાપમાનમાત્રા – સ્વતંત્ર ગુણધર્મો (intensive properties) છે, જ્યારે કદ એ માત્રાત્મક ગુણધર્મ છે. માત્રા – સ્વતંત્ર અને માત્રાત્મક રાશિઓનો ગુણાકાર માત્રાત્મક રાશિ આપે છે. આથી તે કણની સંખ્યા Nને સમપ્રમાણ હોય છે.

દબાણ ρ = ρNkT જ્યાં ρN = કણઘનતા

T = તાપમાન અને

K = બૉલ્ટ્ઝમાન અચળાંક છે.

આ વ્યાખ્યામાં માત્રાત્મક ચર રાશિઓ(extensive variables)નો સમાવેશ થતો નથી. વાયુનો નિયમ નીચે પ્રમાણે બને છે :

અથવા

pV = nRT થાય છે.

એક મોલ વાયુ માટે pV = RT થાય છે. આ અવસ્થા સમીકરણ આદર્શવાયુને લાગુ પડે છે, પણ વ્યવહારમાં ઉપલબ્ધ થતા વાયુઓ વાસ્તવિક હોય છે. વાસ્તવિક વાયુઓ માટે ઉપરનું સમીકરણ વાન દર વાલ્સે સુધારીને નીચે પ્રમાણે આપ્યું. આ સમીકરણ n મોલ વાયુના જથ્થા માટે છે :

a અને nb સૂક્ષ્મ હોય ત્યારે આ સમીકરણ

pV = nRT થાય છે, જે આદર્શવાયુનું અવસ્થા-સમીકરણ બને છે.

આશા પ્ર. પટેલ