આદર્શ વાયુ

આદર્શ વાયુ એવા વાયુને કહેવામાં આવે છે કે જે 'વાયુ નિયમ', PV = KT પ્રમાણે વર્તન કરતો હોય. આ સમીકરણ અવસ્થા સમીકરણ (equation of state) તરીકે પણ ઓળખાય છે. વાસ્તવમાં આવો વાયુ અસ્તિત્વ ધરાવતો નથી પરંતુ પ્રયોગશાળામાં આદર્શ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ આ પ્રકારનો વાયું મેળવી શકાય છે.^[૧]

વાયુ નિયમ

વાયુ સમીકરણ PV = KT ઉપયોગ કરી દબાણ (P), કદ (V) તથા નિરપેક્ષ તાપમાનના ફેરફાર દરમિયાન વાયુની સ્થૂળ વર્તણૂક સમજાવી શકાય છે. આ સમીકરણને નીચે પ્રમાણે લખી શકાય છે, જ્યાં વાયુના જથ્થાને મોલમાં દર્શાવાય છે.^[૧]

P V = n R T,

જ્યાં:

$P$ વાયુનુ દબાણ
$V$ વાયુનુ કદ
$n$ આદર્શ વાયુનો જથ્થો મોલમાં
$R$ સામાન્ય વાયુ અચળાંક, જેની કિંમત ૮.૩૧૪ જૂલ/મોલ-કેલ્વીન છે
$T$ વાયુનું નિરપેક્ષ તાપમાન

આ સમીકરણ મેળવવા માટે વાયુના ગતિસિદ્ધાંત (kinetic theory of gases)નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. આ સિદ્ધાંત નીચેની પૂર્વધારણાઓ (assumptions) પર આધારિત છે.

(૧) વાયુઓ કણોના (અણુઓના) બનેલા છે જે સતત ગતિશીલ હોય છે અને ન્યૂટનના ગતિશાસ્ત્રના નિયમોને અનુસરે છે. (૨)વાયુના જથ્થાના કદની સરખામણીમાં અણુઓનું કદ અતિઅલ્પ હોય છે. (૩) અણુઓ વચ્ચેનું આકર્ષણ સંધાનબળ (cohesive force) ગેરહાજર હોય છે. (૪) 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 વાયુનુ કદ વધુ હોવાથી તેની સરખામણીમાં અણુઓનું કદ પૂર્વધારણાઓ પ્રમાણે અલ્પ હોય છે, જ્યારે ઊંચા તાપમાને અણુઓની વધુ ગતિ અને અણુઓ વચ્ચેનું અંતર વધુ હોવાને લીધે સંધાનબળ નહિવત્ હોય છે. આવી આદર્શ પરિસ્તિતિમાં વાયુ અચળાંક R નું મૂલ્ય વિવિધ વાયુઓ માટે સમાન હોય છે.^[૧]