AP Inter 1st Year Chemistry Important Questions Chapter 4 పదార్ధం స్థితులు : వాయువులు, ద్రవాలు

Students get through AP Inter 1st Year Chemistry Important Questions 4th Lesson పదార్ధం స్థితులు : వాయువులు, ద్రవాలు which are most likely to be asked in the exam.

AP Inter 1st Year Chemistry Important Questions 4th Lesson పదార్ధం స్థితులు : వాయువులు, ద్రవాలు

Very Short Answer Questions (అతిస్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
వాయు అణువుల మధ్య ఉండే వివిధ రకాల అంతర అణుబలాలను పేర్కొనండి.
జవాబు:
విక్షేపణ బలాలు, ద్విధృవ -ద్విధృవ ఆకర్షణ బలాలు, ద్విధృవ -ప్రేరిత ద్విధృవ బలాలు, హైడ్రోజన్ బంధం మొదలైనవి.

ప్రశ్న 2.
బాయిల్ నియమాన్ని తెలిపి, దాని గణితాత్మక రూపం తెలపండి.
జవాబు:
బాయిల్ నియమం:
“స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద, నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి గల వాయు ఘనపరిమాణం దాని పీడనానికి విలోమానుపాతంలో వుంటుంది “.
గణితాత్మక రూపం: V α \(\frac{1}{P}\) ⇔ PV = k

ప్రశ్న 3.
ఛార్లెస్ నియమాన్ని తెలిపి, దాని గణితాత్మక రూపం తెలపండి.
జవాబు:
చార్లెస్ నియమం :
స్థిర పీడనం వద్ద, నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి గల వాయు ఘనపరిమాణం దాని పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో వుంటుంది.

గణితాత్మక రూపం: V α T ⇔ \(\frac{V}{T}\) = k

ప్రశ్న 4.
సమోఉష్ణోగ్రతరేఖలు (isotherms) అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద పీడనానికి మరియు ఘనపరిమాణానికి మధ్య గీయబడిన వక్రాలను సమోష్ణోగ్రతా రేఖలు అంటారు.

ప్రశ్న 5.
పరమ ఉష్ణోగ్రత అంటే ఏమిటి? [Imp.Q].
జవాబు:
ఉష్ణోగ్రతా మాపకంలో -273°C ను కెల్విన్ స్కేల్లో సున్నాగా తీసుకొంటే దానిని పరమ ఉష్ణోగ్రత అంటారు.

ప్రశ్న 6.
సమపీడన రేఖలు (Isobars) అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
స్థిర పీడనం వద్ద గీయు గ్రాఫ్లను సమపీడన రేఖలు అంటారు.
ఉదా: ఘనపరిమాణం, ఉష్ణోగ్రత మధ్య గీయు గ్రాఫ్లు.

ప్రశ్న 7.
పరమశూన్య ఉష్ణోగ్రత అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
వాయు ఘనపరిమాణానికి, ఉష్ణోగ్రతకు సంబంధించిన గ్రాఫ్ ప్రకారం-273°C వద్ద ప్రతి వాయువు ఘనపరిమాణం సున్న అవుతుంది. ఈ ఉష్ణోగ్రతను పరమశూన్య ఉష్ణోగ్రత అంటారు.

ప్రశ్న 8.
అవొగాడ్రో నియమాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
సమాన ఉష్ణోగ్రతా పీడనాల వద్ద సమాన ఘనపరిమాణాలు గల విభిన్న వాయువులు సమాన మోల్ సంఖ్యలో అణువులను కలిగి వుంటాయి. V ∝ n ⇒ v = kn

ప్రశ్న 9.
స్థిర ఘనపరిమాణ రేఖలు (Isochores) అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
ఒక వాయువులో ఉష్ణోగ్రతా, పీడనాల మధ్య మార్పును స్థిర ఘనపరిమాణం వద్ద గమనించుటకు గీయు గ్రాఫ్లను సమ ఘనపరిమాణ రేఖలు అంటారు.

ప్రశ్న 10.
STP పరిస్థితులను తెలపండి. [Imp.Q]
జవాబు:
STP వద్ద :
i) ప్రమాణ ఉష్ణోగ్రత = 273K = 0°c
ii) ప్రమాణ పీడనం = 1atm = 760mm

ప్రశ్న 11.
గ్రామ్ మోలార్ ఘనపరిమాణం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
వాయు స్థితిలో ఒక గ్రామ్ మోల్ వాయువు ఆక్రమించే ఘనపరిమాణాన్ని గ్రామ్ మోలార్ ఘనపరిమాణం అంటారు. STP వద్ద ఒక్కమోల్ వాయువు 22.4 లీ ఘనపరిమాణం ఆక్రమిస్తుంది.

ప్రశ్న 12.
ఆదర్శ వాయువు అంటే ఏమిటి? [TS 22][Imp.Q]
జవాబు:
అన్ని ఉష్ణోగ్రతా పీడనాల వద్ద వాయు నియమాల్ని పాటించే వాయువులనే ఆదర్శ వాయువు అంటారు.

ప్రశ్న 13.
వాయు స్థిరాంకం (R) ను విశ్వవాయు స్థిరాంకం అని ఎందుకు పిలుస్తారు?
జవాబు:
వాయుస్థిరాంకం ‘R’ విలువ అన్ని వాయువులకు ఒకే విధంగా వుంటుంది. కావున దీనిని విశ్వవాయు స్థిరాంకం అంటారు.

ప్రశ్న 14.
ఆదర్శ వాయు సమీకరణాన్ని స్థితి సమీకరణం అని ఎందుకు అంటారు?
జవాబు:
ఆదర్శవాయు సమీకరణం నాలుగు చరాంకాల (p, v, n, T) మధ్య సంబంధమును తెలియచేయును. మరియు ఇది ఏ వాయువు స్థితినైనా వివరిస్తుంది. అందుకే దీనిని ఆదర్శ వాయు స్థితి సమీకరణం అని అంటారు.

ప్రశ్న 15.
వాయు స్థిరాంకం (R) విలువను వివిధ ప్రమాణాల్లో తెలపండి.
జవాబు:
R = 0.0821 lit. atm. K^-1 mol^-1
= 8.314 J.K^-1 mol^-1 = 1.987 (or) 2 cal. K^-1 mol^-1
= 8.314 × 10⁷ ergs. K^-1 mol^-1

ప్రశ్న 16.
ఒక వాయువు యొక్క సాంద్రత, మోలార్ ద్రవ్యరాశుల మధ్య సంబంధాన్ని తెలపండి? [Imp.Q]
జవాబు:

P = వాయు పీడనం; R = వాయుస్థిరాంకం T = కెల్విన్ స్కేల్లో వాయు ఉష్ణోగ్రత..

ప్రశ్న 17.
గ్రాహం వాయు వ్యాపన నియమాన్ని తెలపండి. [Imp.Q] [IPE’ 10,’14][AP 16,18][TS 18]
జవాబు:
స్థిర ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద, వాయువు యొక్క వ్యాపన వేగం దాని సాంద్రత వర్గమూలానికి విలోమానుపాతంలో వుంటుంది.
r = \(\frac{2}{\sqrt3}\)

ప్రశ్న 18.
N₂, O₂, CH₄ వాయువులలో ఏది త్వరగా వ్యాపనం చెందుతుంది. ఎందువల్ల? [AP 17,22][TS 15,16]
జవాబు:
N₂, O₂, CH₄ వాయువులలో CH₄ వాయువు త్వరగా వ్యాపించును. కారణం CH₄కు అణుభారం తక్కువ.

ప్రశ్న 19.
సల్ఫర్ డై ఆక్సైడ్ కంటే మీథేన్ ఎన్ని రెట్లు వేగంగా వ్యాపనం చెందుతుంది? [AP 22][TS 19][Imp.Q]
జవాబు:
గ్రాహం వాయు వ్యాపన నియమం ప్రకారం
\(\frac{\mathrm{r}_{\mathrm{CH}_4}}{\mathrm{r}_{\mathrm{SO}_2}}=\sqrt{\frac{\mathrm{M}_{\mathrm{SO}_2}}{\mathrm{M}_{\mathrm{CH}_4}}}=\sqrt{\frac{{64}}{16}}=\sqrt{\frac{4}{1}}\) = 2
SO₂ కన్నా మీథేన్ రెండు రెట్లు ఎక్కువ వ్యాపనం చెందుతుంది.

ప్రశ్న 20.
డాల్టన్ పాక్షిక పీడన నియమాన్ని తెలపండి? [IPE ’14][TS 16]
జవాబు:
డాల్టన్ పాక్షిక పీడన నియమం :
“స్థిర ఉష్ణోగ్రతా ఘన పరిమాణాల వద్ద ఒక దానితో ఒకటి చర్య జరపని వాయు మిశ్రమం కలిగించే మొత్తం పీడనం, ఆ మిశ్రమంలోని అనుఘటక వాయువుల పాక్షిక పీడనాల మొత్తానికి సమానం”.

ప్రశ్న 21.
ఒక వాయువు పాక్షిక పీడనానికి, దాని మోల్ భాగానికి గల సంబంధాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
పాక్షిక పీడనం = మోల్ భాగము × మొత్తం పీడనం

ప్రశ్న 22.
నీటి ఆవిరి సంతృప్త బాష్పపీడనం అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
నీటి ఆవిరి, ద్రవరూప నీటితో సమతాస్థితిలో ఉన్నపుడు ఉత్పత్తి అయ్యే పీడనాన్ని నీటి ఆవిరి సంతృప్త భాష్పపీడనం అంటారు.

ప్రశ్న 23.
వాయువుల అణుచలన సిద్ధాంతంలోని ఏ రెండు అంశాలు ఆదర్శ ప్రవర్తన నుంచి నిజవాయువుల విచలనాన్ని వివరించలేవు. [Imp.Q]
జవాబు:
వాయు అణువుల సిద్ధాంతంలోని ఈ క్రింది అంశాలు ఆదర్శ ప్రవర్తన నుంచి నిజ వాయువుల విచలనాన్ని వివరించలేదు. వాయు అణువుల మధ్య ఎటువంటి ఆకర్షణ మరియు వికర్షణ బలాలు లేవు. వాయువు ఆక్రమించు ప్రదేశంతో పోల్చితే వాయు అణువుల ఘనపరిమాణం లెక్కలో తీసుకోదగినది కాదు.

ప్రశ్న 24.
చలద్వాయు సమీకరణాన్ని రాసి, దానిలోని పదాలను తెలపండి.
జవాబు:
చలద్వాయు సమీకరణం PV = \(\frac{1}{3}\) mnu²_rms
P = వాయు పీడనం; V = వాయు ఘనపరిమాణం; m = వాయు అణువు ద్రవ్యరాశి, n =వాయు, అణువుల సంఖ్య u_rms = RMS వేగం

ప్రశ్న 25.
వాయు అణువుల గతిజశక్తిని లెక్కకట్టుటకు సమీకరణాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
‘n’ మోల్ల వాయువులోని గతిశక్తి K.E = \(\frac{3}{2}\)nRT
R = విశ్వవాయు స్థిరాంకం, T = పరమ ఉష్ణోగ్రత

ప్రశ్న 26.
బోల్డ్మన్ స్థిరాంకం అనగానేమి? దాని విలువను తెల్పండి? [Imp.Q]
జవాబు:
ఒక అణువుయొక్క వాయు స్థిరాంకమునే బోల్ట్మన్ స్థిరాంకం k అంటారు.
k = \(\frac{R}{N}\) = 1.38 × 10^-16 ఎర్గ్ / K – అణువు
= 1.38 × 10^-23 జౌల్ / K – అణువు

ప్రశ్న 27.
RMS వేగం అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
ఒక వాయువులోని వివిధ అణువుల వేగల వర్గాల సగటు విలువ వర్గమూలాన్ని RMS వేగం అంటారు .

ప్రశ్న 28.
సగటు వేగం అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
వాయువులో అన్ని అణువుల వేగాల సగటునే సగటు వేగం (u_av). అంటారు.

ప్రశ్న 29.
గరిష్ఠ సంభావ్యత వేగం అంటే ఏమిటి? [Mar’11] [Imp.Q]
జవాబు:
ఒక వాయువులో మొత్తం అణువులలో ఎక్కువ అణువులకు ఏ వేగం వుంటుందో ఆ వేగాన్ని గరిష్ట సంభావ్యతా
వేగం అంటారు.
U_mp = \(\sqrt{\frac{2RT}{m}}\)

ప్రశ్న 30.
వాయు అణువుల వేగాలపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావమేమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
వాయు అణుచలన సిద్ధాంతం ప్రకారం, వాయు అణువుల గతిశక్తి KE పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో వుంటుంది.
KE ∝ T ⇒ \(\frac{1}{2}\)mv² ∝ T ⇒ v² ∝ T ⇒ T ∝ v²
ఆవిధంగా, ఉష్ణోగ్రత పెరిగితే వాయు అణువుల వేగాలు పెరుగుతాయి.

ప్రశ్న 31.
వాయు అణువుల గతిజశక్తిపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావమేమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
వాయు అణుచలన సిద్ధాంతం ప్రకారం వాయు అణువుల గతిశక్తి పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉండును.
K.E ∝ T_abs

ప్రశ్న 32.
వాయు అణువుల RMS వేగం, సగటువేగం, గరిష్ట సంభావ్యత వేగాల నిష్పత్తిని తెలపండి. [Imp.Q]
జవాబు:

ప్రశ్న 33.
చలద్వాయు సమీకరణంలో RMS వేగాన్ని ఎందుకు తీసుకుంటారు? [Imp.Q]
జవాబు:
వేగం అనునది సదిశరాశి. అందుచేత అణువుల తాడనాల వల్ల ఫలిత వేగము శూన్యం కావచ్చు. దీనిని నివారించుటకు అన్ని వేగాల వర్గం చేసి వాటి సగటు యొక్క వర్గమూలాన్ని RMS వేగముగా పరిగణించారు.

ప్రశ్న 34.
సంపీడన గుణకం అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
వాయు ఘనపరిమాణం యొక్క వాస్తవ మోలార్ ఘనపరిమాణం మరియు ఆదర్శ వాయువు యొక్క మోలార్ ఘనపరిమాణానికి మధ్య గల నిష్పత్తిని సంపీడన గుణకం (Z) అంటారు.
సంపీడన గుణకం Z = \(\frac{PV}{nRT}\)
ఆదర్శ వాయువుకు ఏ పీడనం వద్దనైనా Z = 1 గా వుంటుంది.

ప్రశ్న 35.
బాయిల్ ఉష్ణోగ్రత అంటే ఏమిటి? [Imp.Q]
జవాబు:
విస్త్రృత పీడనాల వ్యాప్తిలో, ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్దనైతే నిజవాయువులు ఆదర్శ వాయువులుగా ప్రవర్తించునో, ఆ ఉష్ణోగ్రతనే బాయిల్ ఉష్ణోగ్రత అంటారు.

ప్రశ్న 36.
సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత అంటే ఏమిటి? CO₂కు దాని విలువ ఇవ్వండి. [Imp.Q]
జవాబు:
ఏ ఉష్ణోగ్రత వద్దనైతే పీడనాన్ని పెంచినప్పటికీ వాయువును ద్రవీకరించలేమో ఆ ఉష్ణోగ్రతనే సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత అంటారు.
CO₂ వాయువు సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత విలువ 31.98°C.

ప్రశ్న 37.
సందిగ్ధ ఘనపరిమాణం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత మరియు సందిగ్ధ పీడనం వద్ద ఒక మోల్ వాయువు ఆక్రమించే ఘనపరిమాణాన్ని సందిగ్ధ ఘనపరిమాణం అంటారు.

ప్రశ్న 38.
సందిగ్ధ పీడనం అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత వద్దనున్న పీడనాన్ని సందిగ్ధ పీడనం అంటారు.

ప్రశ్న 39.
సందిగ్ధ స్థిరాంకాలు అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
సందిగ్ధ ఉష్ణోగ్రత (T_c), సందిగ్ధ ఘనపరిమాణం (V_c) సందిగ్ధ పీడనం (P_c) లను సందిగ్ధ స్థిరాంకాలు అంటారు.

ప్రశ్న 40.
ద్రవం భాష్ప పీడనాన్ని నిర్వచించండి? [Imp.Q]
జవాబు:
ఒక నియమిత ఉష్ణోగ్రత వద్ద ద్రవప్రావస్థకు మరియు వాయు ప్రావస్థకు మధ్య సమతాస్థితి ఏర్పడును. ఈ స్థితిలోని బాష్పపీడనాన్నే సంతృప్త బాష్పపీడనం అంటారు.

ప్రశ్న 41.
సాధారణ, ప్రమాణ బాష్పీ భవన ఉష్ణోగ్రతలు అంటే ఏమిటి? H₂O కు వాటి విలువలు ఇవ్వండి. [Imp. Q]
జవాబు:
1 అట్మాస్పియర్ పీడనం వద్ద బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలను సాధారణ బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలు అంటారు.
1 బార్ పీడనం వద్ద బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలను ప్రమాణ బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రతలు అంటారు.
నీటి సాధారణ బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత 100°C.
నీటి ప్రమాణ బాష్పీభవన ఉష్ణోగ్రత 99.6°C.

ప్రశ్న 42.
కొండల మీద వంట చేయడానికి ప్రెజర్ కుక్కర్లను ఎందుకు వాడతారు? [Imp.Q]
జవాబు:
కొండ ప్రాంతంలో ఆహారం వండుటకు ప్రెషర్ కుక్కర్ ఉపయోగిస్తారు. ఎందువలన అనగా ఎత్తైన ప్రాంతాలలో తక్కువ వాతావరణ పీడనం ఉంటుంది. ఎత్తైన ప్రాంతాలలో ద్రవాలు తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలలో బాష్పీభవనం చెందును. కావున నీరు కొండ ప్రాంతాలలో తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద బాష్పీభవనం చెందును.

ప్రశ్న 43.
తలతన్యత అంటే ఏమిటి? [AP 18]
జవాబు:
ఒక ద్రవం ఉపరితలంపై లంబంగా ఒక యూనిట్ పొడవున పనిచేసే బలమును ఆ ద్రవపు తలతన్యత అంటారు.
SI ప్రమాణాలు : Nm^-1

ప్రశ్న 44.
దళ ప్రవాహం (laminar flow) అంటే ఏమిటి?
జవాబు:
ఒక ద్రవంలో ఒక్కొక్క పొరలోని అణువులు వేరు వేరు వేగాలతో ప్రయాణిస్తూ, ఒక క్రమ పద్ధతిలో వేగాల్లో భేదాలున్న ఈ పొరల ప్రవాహాన్ని దళప్రవాహం (laminar flow) అంటారు.

ప్రశ్న 45.
స్నిగ్ధతా గుణకం అంటే ఏమిటి? దాని ప్రమాణాలు తెలపండి.
జవాబు:
స్నిగ్ధతా గుణకాన్ని వేగ ప్రవీణత స్పర్శా వైశాల్యాలు ఒక్కొక్కటి ఒక యూనిట్గా ఉన్నప్పుడు కావలసిన బలం అని నిర్వచించవచ్చు.
F = ηA\(\frac{du}{dx}\) η(ఈటా) అనేది అనుపాత స్థిరాంకం. దీన్నే స్నిగ్ధతా గుణకం అంటారు.
ప్రమాణాలు: 1పాయిస్ = 1gm cm^-1 sec^-1

Short Answer Questions (స్వల్ప సమాధాన ప్రశ్నలు)

ప్రశ్న 1.
వాయువుల అణుచలన సిద్ధాంతంలోని అంశాలను రాయండి? [AP 16,19][TS 17,18,22]
జవాబు:
వాయు అణుచలన సిద్ధాంతంలోని ముఖ్య ప్రతిపాదనలు :

1. వాయువులలో అత్యంత సూక్ష్మమైన అనేక కణాలుంటాయి. వీటినే అణువులు అంటారు.
2. అణువులు నిరంతరం అత్యధిక వేగాలతో క్రమరాహిత్యంగా అన్ని దిశలలో చలిస్తూ వుంటాయి.
3. వాయు అణువుల మధ్య ఎలాంటి ఆకర్షణ, వికర్షణ బలాలు వుండవు.
4. వాయు అణువుల చలనాలపై భూమ్యాకర్షణ ప్రభావం వుండదు.
5. వాయు అణువుల మొత్తం ఘనపరిమాణం, పాత్ర ఘనపరిమాణంతో పోల్చినపుడు లెక్కలోనికి రాదు.
6. పాత్ర గోడల మీద, వాయు అణువుల తాఢనాల వల్ల వాయు పీడనం ఏర్పడుతుంది.
7. అణువుల తాఢనాలు అన్ని కూడా స్థితి స్థాపక తాఢనాలు.
8. వాయువు యొక్క సగటు గతిశక్తి దాని పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో వుంటుంది. అనగా KE ∝ T

ప్రశ్న 2.
ఆదర్శ వాయు సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి. [TS 16,18,19]
జవాబు:
బాయిల్ నియమం :
స్థిర ఉష్ణోగ్రత వద్ద నియమిత ద్రవ్యరాశి గల వాయువు ఘనపరిమాణం దాని పీడనానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
V ∝ \(\frac{1}{P}\) ,(n, Tలు స్థిరం.) ……(1)

చార్లెస్ నియమం : స్థిర పీడనం వద్ద నిర్దిష్ట ద్రవ్యరాశి గల వాయు ఘనపరిమాణం, దాని పరమ ఉష్ణోగ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
V ∝ T ,(n, P లు స్థిరం) ………..(2)

అవగాడ్రో నియమం : స్థిర ఉష్ణోగ్రత పీడనాల వద్ద సమాన ఘనపరిమాణం, వాయు ఘనపరిమాణం దానిలోని అణువుల సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటాయి.
V ∝ (P, Two)…………………………….. (3)

పై మూడు సమీకరణాల నుండి V ∝ \(\frac{1}{P}\) × T × n
⇒ V = R\(\frac{1}{P}\)T.n Rఇక్కడ అనునది విశ్వవాయు స్థిరాంకము.
∴ PV = nRT. ఈ విధంగా ఆదర్శ వాయు సమీకరణము ఉత్పాదించబడినది.

ప్రశ్న 3.
డాల్టన్ పాక్షిక పీడనాల నియమాన్ని తెలిపి, వివరించండి.
70.6 g డై ఆక్సిజన్, 167.5g నియాన్ వాయువులు గల వాయు మిశ్రమం కలుగజేసే పీడనం 25 bar. అయితే డై ఆక్సిజన్, నియాన్ వాయువుల పాక్షిక పీడనాలను కనుక్కోండి.
జవాబు:
డాల్టన్ పాక్షిక పీడన నియమం :
“స్థిర ఉష్ణోగ్రత, ఘనపరిమాణాల వద్ద ఒక దానితో ఒకటి చర్య జరపని అనుఘటకాలు గల వాయు మిశ్రమం కలుగజేయు మొత్తం పీడనం, ఆ మిశ్రమంలోని అనుఘటక వాయువుల పాక్షిక పీడనాల మొత్తానికి సమానం”.
మొత్తం పీడనం P = p₁ + p₂………. + p_n
పాక్షిక పీడనం p₁ = \(\frac{n_1}{n}\) x మొత్తం పీడనం (P)

నియాన్ (Ne) మోల్ల సంఖ్య n₁ = 167.5/20 = 8.375
O₂ అణువులో మోల్ల సంఖ్య n₂ = 70.6/32 = 2.21
మొత్తం మోల్ల సంఖ్య, n = n₁ +n₂ = 8.375 + 2.21 = 10.581
మొత్తం పీడనం P = 25 bar
నియాన్ పాక్షిక పీడనం Ne = \(\frac{n_1}{n}\) x మొత్తం పీడనం (P)
\(\frac{8.375}{10.581}\) × 25 = 19.75 bar

మొత్తం పీడనం = నియాన్ పాక్షిక పీడనం + ఆక్సిజన్ అణువు పాక్షిక పీడనం
∴ ఆక్సిజన్ అణువు పాక్షిక పీడనం = మొత్తం పీడనం – నియాన్ పాక్షిక పీడనం
= 25 – 19.75 = 5.25 bar

ప్రశ్న 4.
చలద్వాయు సమీకరణం నుంచి వాయు నియమాలను రాబట్టండి.
జవాబు:

ప్రశ్న 5.
గ్రాహం వాయు వ్యాపన నియమాన్ని తెలిపి, వివరించండి.? [IPE ’14][AP 17]
జవాబు:
గ్రాహం వాయు వ్యాపన నియమం :
“స్థిర ఉష్ణోగ్రత, పీడనం వద్ద ఒక వాయువు యొక్క వ్యాపన వేగం దాని సాంద్రత వర్గమూలానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది.”

ప్రశ్న 6.
చలద్వాయు సమీకరణం నుండి (a) బాయిల్ నియమం (b) ఛార్లెస్ నియమం రాబట్టండి. [May’13] [TS 17,20,22][AP 16,17,19]
జవాబు:

ప్రశ్న 7.
చలద్వాయు సమీకరణం నుండి (a) గ్రాహం నియమం (b) డాల్టన్ నియమం రాబట్టండి. [AP 15,20][TS 16]
జవాబు:
గ్రాహం నియమం:
“స్థిర ఉష్ణోగ్రతా, పీడనాల వద్ద వాయు వ్యాపన వేగం దాని సాంద్రతా వర్గమూలానికి విలోమానుపాతంలో వుంటుంది”.

ఈ విధంగా గ్రాహమ్ నియమం, చలద్వాయు సమీకరణం నుండి ఉత్పాదించబడింది.

డాల్టన్ నియమం:
“స్థిర ఉష్ణోగ్రతా ఘన పరిమాణాల వద్ద ఒక దానితో ఒకటి చర్య జరపని అనుఘటకాలు గల వాయు మిశ్రమం కలుగ జేయు మొత్తం పీడనం, ఆ మిశ్రమంలోని అనుఘటక వాయువుల పాక్షిక పీడనాల మొత్తానికి సమానం”.పాత్రలో వాయు ఘనపరిమాణం V అనుకుందాం. m₁, n₁, u_{1 rms} లు వాయువుల ద్రవ్యరాశి, మోల్ల సంఖ్య మరియు RMS వేగం అనుకుందాం.

ఇప్పుడు ఒకేసారి రెండు వాయువులను అదే పాత్రలో తీసుకొన్నప్పుడు, మిశ్రమం యొక్క మొత్తం పీడనం P అయితే

ఈ విధంగా డాల్టన్ నియమం చలద్వాయు సమీకరణం నుండి నిరూపించబడింది.

ప్రశ్న 8.
వాయు అణువుల (a) rms (b) సగటు వేగం (c) గరిష్ఠ సంభావ్యత వేగాలను నిర్వచించి, వాటి మధ్యగల సంబంధాన్ని తెలపండి.
జవాబు:
గరిష్ట సంభావ్యతా వేగం (u_mp) : ఒక వాయువులో గల మొత్తం అణువులలో ఎక్కువ అణువులకు ఏ వేగం వుంటుందో ఆ వేగాన్ని గరిష్ట సంభావ్యతా వేగం అంటారు. దీన్ని c_p తో సూచిస్తారు.

ప్రశ్న 9.
వాండర్ వాల్స్ స్థిరాంకాల భౌతిక ప్రాధాన్యతను వివరించండి.
జవాబు:
వాండర్వాల్ సమీకరణం (P+ \(\frac{an^2}{V^2}\)) (V- nb) = nRT
ఇక్కడ a, b లు వాండర్ వాల్ పరామితులు
P = వాయు పీడనం; V = వాయు ఘనపరిమాణం; R = వాయు స్థిరాంకం; T = ప్రమాణ ఉష్ణోగ్రత
‘a’ ప్రమాణాలు: bar lit² mole^-2. ‘b’ ప్రమాణాలు: lit. mol^-1.

a, b ల ప్రాధాన్యత:
‘a’ వాయువులోని అంతర అణుబలాలకు కొలమానం. ఇది ఉష్ణోగ్రత, పీడనాల పై ఆధారపడదు. ‘a’ విలువ ఎక్కువగా ఉన్నపుడు వాయువు త్వరగా ద్రవీకరింపబడును.

‘b’ వాయువు యొక్క ప్రభావిత ఘనపరిమాణంను సూచిస్తుంది. ఇది వాయు అణువుల ప్రభావిత పరిమాణంను సూచిస్తుంది. ‘b’ విలువ ఎక్కువ పరిధిలో పీడన, ఉష్ణోగ్రతల వద్ద స్థిరంగా ఉన్నపుడు వాయువును సంపీడనం చేయుట కష్టం.

ప్రశ్న 10.
వాండర్ వాల్స్ స్థితి సమీకరణాన్ని ఉత్పాదించండి. వాండర్ వాల్స్ సమీకరణం ప్రాముఖ్యతను వివరించండి.
జవాబు:
వాండర్ వాల్స్ సమీకరణం:
వాండర్ వాల్స్ స్థితి సమీకరణం నిజవాయువులు, ఆదర్శవాయువుల కోణాల నుంచి విచలనం చెందటానికి గల కారణాలను వివరిస్తుంది. దీని కోసం నిజవాయు సమీకరణంలోని ఘనపరిమాణంలో సవరణ, పీడనంలో సవరణలను తీసుకొనవలెను.

(a) ఘనపరిమాణంలో సవరణ :
రెండు అణువుల మధ్య వికర్షణ బలాలు ఆ రెండింటిని కొంత దూరాన్ని దాటి దగ్గరకు రానీయవు.అందువలన ఆ వాయు అణువులకు స్వేచ్ఛగా తిరిగేందుకు పాత్ర ఘనపరిమాణం V అందుబాటులో ఉండదు. దీనికి కారణం వాయువులోని ప్రతి అణువు కొంత ఘనపరిమాణం ఆక్రమించి ఇతర అణువులకు ఆ ఘనపరిమాణాన్ని స్వేచ్ఛగా తిరిగేందుకు లేకుండా చేస్తాయి. అందువల్ల ఆదర్శ వాయు సమీకరణంలో ఘనపరిమాణంలో సవరణ చేసి V బదులు (V-nb)గా వ్రాయవచ్చు.

ఆదర్శవాయువు సమీకరణంలో ఘనపరిమాణంలో సవరణ చేయగా V బదులు (V-nb) గా తీసుకొన్నాం. ఇక్కడ ‘b’ అనునది ఘనపరిమాణంలో సవరణ గుణకం దీనినే సవరించిన ఘనపరిమాణం (లేదా) వాండర్ వాల్ స్థిరాంకం అని అంటారు. ‘V’ ఘనపరిమాణం గల పాత్రలో వాయు మోల్ల సంఖ్య ‘n’ అయితే సవరించిన ఘనపరిమాణం Vi = (V-nb)

(b) పీడన సవరణ :
అంతర్ అణు ఆకర్షణ బలాల వల్ల అణువులు పాత్ర గోడలపై చేసే పీడనం ఆదర్శవాయు అణువులు కలుగచేసే పీడనం కంటే తక్కువ. ఆకర్షణా బలాల వల్ల అణువుల వేగం తగ్గుతుంది. తద్వార వాయు అణువులు పాత్ర గోడలపై ఢీకొనే పౌనఃపున్యం తగ్గుతుంది. కావున పీడనం తగ్గుతుంది.
పీడనంలో తగ్గుదల మోలార్ గాఢత (n/v) వర్గానికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
∴ పీడనంలో తగ్గుదల ∝ (\(\frac{1}{2}\))² (లేదా) పీడనంలో తగ్గుదల P = \(\frac{an^2}{V^2}\)

ఇక్కడ ‘a’ అనునది స్థిరాంకం. వాయు అణువులలోని ఆకర్షణా బలాలను కొలుచును. దీని విలువ పెరిగిన కొలది వాండర్ వాల్ బలాల సామర్థ్యం పెరుగును.

ఘనపరిమాణం, పీడనంలో సవరణ చేయగా వాండర్వాల్ సమీకరణమును ఈ క్రింది విధంగా వ్రాయవచ్చును.

ప్రాముఖ్యత:
ఆదర్శవాయు సమీకరణంను ‘అల్పపీడనం, అధిక ఉష్ణోగ్రత’ ఉన్న పరిస్థితులలోనే అనువర్తింపచేయవచ్చు. కానీ వాండర్ వాల్ స్థితి సమీకరణమును ‘అన్ని పరిస్థితులలోను’ అనువర్తింపచేయవచ్చును.

Textual Solved Problems (సాధించిన సమస్యలు)

బాయిల్ నియమం పై సమస్య:
ప్రశ్న 1.
ఒక బెలూన్ గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద హైడ్రోజన్ వాయువుతో నింపారు. పీడనం 0.2 bar కంటే ఎక్కువయితే బెలూన్ పగిలిపోతుంది. 1 bar పీడనం వద్ద వాయువు ఆక్రమించే ఘనపరిమాణము 2.27L అయితే ఎంత ఘనపరిమాణం వరకు బెలూన్కు వ్యాకోచింపచేయవచ్చు.
సాధన:
తొలి పీడనం, P₁ = 1 bar
తొలి ఘనపరిమాణం, V₁ = 2.27 L
తుది పీడనం, P₂ = 0.2 bar
తుది ఘనపరిమాణం, V₂ = ?
బాయిల్ నియమం ప్రకారం P₁V₁ = P₂V₂
V₂ = \(\frac{P_1 V_1}{P_2}=\frac{1 \times 2.27}{0.2}\) = 11.35 L

ఛార్లెస్ నియమం పై సమస్య:
ప్రశ్న 2.
23.4°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద పసిఫిక్ మహాసముద్రంలో ప్రయాణిస్తున్న ఓడలో 2 L గాలితో నింపిన బెలూన్ ఉంది. ఆ ఓడ 26.1°C ఉష్ణోగ్రత వద్ద నున్న హిందూ మహాసముద్రం చేరుకొన్నప్పుడు, బెలూన్ ఘనపరిమాణం ఎంత ఉంటుంది.?
సాధన:
తొలి ఉష్ణోగ్రత, T₁ = 23.4°C + 273 = 296.4 K
తొలి ఘనపరిమాణం, V₁ = 2 L
తుది ఉష్ణోగ్రత, T₂ = 26.1°C + 273 =299.1 K
తుది ఘనపరిమాణం, V₂ = ?

ఆదర్శ వాయువు సమీకరణం పై సమస్యలు:
ప్రశ్న 3.
5 లీటర్ల పాత్రలో 8 గ్రాముల ఆక్సిజన్ను 200°C కు వేడి చేసినపుడు దాని పీడనాన్ని కనుక్కోండి?
సాధన:
దత్తాంశం నుండి ఆక్సిజన్ భారం W = 8g; O₂ అణు భారం M= 32 g mo^-1l

ప్రశ్న 4.
25 గ్రాముల CO₂ 303 K, 0.974 అట్మాస్పియర్ల పీడనం వద్ద ఆక్రమించే ఘనపరిమాణాన్ని గణించండి?
సాధన:
దత్తాంశం: పీడనం P = 0.974 atm, ఉష్ణోగ్రత T = 303 K, వాయు ద్రవ్యరాశి W = 25g
CO₂ యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశి M = 44 & వాయు స్థిరాంకం R = 0.0821 Latm mole^-1K^-1.

ప్రశ్న 5.
25°C, 760 mm పాదరసం పీడనం వద్ద ఒక వాయువు 600 ml ఘనపరిమాణాన్ని ఆక్రమిస్తుంది.ఉష్ణోగ్రత 10°C వద్ద దాని ఘనపరిమాణం 640 ml ఉంటే, ఆ వాయువు పీడనం ఎంత?
సాధన:

గ్రాహమ్ నియమము మీద సమస్యలు:
ప్రశ్న 6.
360 cm³ మిథేన్ వాయువు 15 నిమిషాల్లో ఒక సచ్ఛిద్ర పాత్ర నుండి వ్యాపనం చెందింది. అదే పరిస్థితుల్లో 120 cm³ ఒక వాయువు 10 నిమిషాల్లో వ్యాపనం చెందినట్లయితే ఆ వాయువు మోలార్ ద్రవ్యరాశిని కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 7.
కార్బన్ డయాక్సైడ్, మరొక వాయువు ‘X’ ల వ్యాపనం రేట్లు వరుసగా 0.290ccs^-1, 0.271cc.s^-1 అయితే, ‘X’ వాయువు బాష్ప సాంద్రత కనుక్కోండి. కార్బన్ డయాక్సైడ్ బాష్ప సాంద్రత 22.
సాధన:

ప్రశ్న 8.
150mL కార్బన్ మోనాక్సైడ్ నిస్సరణం చెందడానికి 25 సెకనుల కాలం పట్టిన, అదే కాలంలో ఎంత ఘనపరిమాణం గల మిథేన్ వాయువు నిస్సరణం చెందుతుంది.
సాధన:

ప్రశ్న 9.
ఒక సూక్ష్మరంధ్రం గుండా 500cm³ హైడ్రోజన్ 16 ని॥ల్లో వ్యాపనం చెందితే అంతే ఘనపరిమాణం గల ఓజోన్(O₃) ఎంత కాలంలో వ్యాపనం చెందుతుంది?
సాధన:

ప్రశ్న 10.
100 cm³ ఘనపరిమాణ గల CO₂ వాయువు నిస్సరణంచెందడానికి 25 సెకన్లు పట్టిన అంతే ఘనపరిమాణం గల సల్ఫరైడైఆక్సైడ్ నిస్సరణం చెందడానికి ఎంత కాలం పట్టును.?
సాధన:

డాల్టన్ పాక్షిక పీడనాల నియమం పై సమస్యలు:
ప్రశ్న 11.
27°C వద్ద 1L పాత్రలోనికి 0.8 బార్ పీడనం కలిగిన 0.5L డై హైడ్రోజన్, 0.7 బార్ కలిగిన 2.0L డైఆక్సిజన్ పంపినపుడు ఆ వాయు మిశ్రమం కలిగించే పీడనం ఎంత?
సాధన:

ప్రశ్న 12.
70.6 gడై ఆక్సిజన్, 167.5g నియాన్ వాయువులు గల వాయు మిశ్రమం కలుగజేసే పీడనం 25 bar. అయితే డై ఆక్సిజన్, నియాన్ వాయువుల పాక్షిక పీడనాలను కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 13.
27°C వద్ద 1 dm³ పాత్రలో ఉన్న 8 gడై ఆక్సిజన్, 4g డైహైడ్రోజన్ వాయువుల మిశ్రమం కలిగించే పీడనాన్ని లెక్క కట్టండి. R = 0.083 bar dm³k^-1mol^-1.
సాధన:

అణువేగాల పై సమస్యలు
ప్రశ్న 14.
27°C వద్ద SO₂ వాయువు RMS వేగం, సగటు వేగం, గరిష్ఠ సంభావ్యతా వేగాలను కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 15.
27°C వద్ద O₂ వాయువు RMS వేగం, సగటు వేగం, గరిష్ఠ సంభావ్యతా వేగాలను కనుక్కోండి.
సాధన:

ప్రశ్న 16.
27°C వద్ద CO₂ వాయువు RMS వేగం, సగటు వేగం, గరిష్ఠ సంభావ్యతా వేగాలను కనుక్కోండి. [IPE ’14]
సాధన:

ప్రశ్న 17.
27°C వద్ద నైట్రోజన్ అణువుల RMS ఉష్ణోగ్రత వేగాన్ని లెక్క కట్టండి. [B.M.P]
సాధన:

చలద్వాయు సమీకరణం పై సమస్యలు:
ప్రశ్న 18.
27°C వద్ద 5 మోల్ల డైనైట్రోజన్ వాయువు గతిజశక్తిని కనుక్కోండి. [May’13, Mar’13][AP 15]
సాధన:
ఇచ్చినది: n = 5 moles; T = 27°C = 27 + 273 = 300K ; R = 2 calories / mol
సూత్రం : గతిజశక్తి, KE = \(\frac{3}{2}\)nRT ∴ KE = \(\frac{3}{2}\)nRT = \(\frac{3}{2}\) × 5 × 2 × 300 = 4500 cal

ప్రశ్న 19.
27°C వద్ద 5 మోల్ల నైట్రోజన్ వాయువు గతిజశక్తిని కనుక్కోండి. [AP 18][IPE ’14][TS 17]
సాధన:
గతిజశక్తి = \(\frac{3}{2}\)nRT
ఇక్కడ n = 5 moles; R = 8.314 J mol^-1k^-1, T = 27°C + 273 = 300 K.
గతిజశక్తి E_k = \(\frac{3}{2}\) × 5mol × 8.314J mol^-1 K^-1 × 300K = 18706.50J

ప్రశ్న 20.
– 73°C వద్ద 4 g. మిథేన్ వాయువు గతిజశక్తిని కనుక్కోండి. [AP TS 19]
సాధన:

ప్రశ్న 21.
ఒకే ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్న 3g హైడ్రోజన్, 4g ఆక్సిజన్ వాయువుల గతిజశక్తిని నిష్పత్తిని లెక్కకట్టండి. [TS 16,18,20][AP 19]
సాధన:
రెండు వాయువులు ఒకే ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉన్నాయి. కాబట్టి వాటి గతిజశక్తుల నిష్పత్తి వాటి మోల్ సంఖ్యల నిష్పత్తికి
సమానం అవుతుంది. H₂, O₂ గతిజశక్తుల నిష్పత్తి H₂ మోల్ : O₂మోల్