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