$\langle v \rangle = 485 \ m/s$ की औसत गति वाली गैस के लिए माध्य मुक्त पथ (mean free path) और विश्राम समय (relaxation time) की गणना करें। मानक स्थितियों $(STP)$ को मानें जहाँ संख्या घनत्व $n \approx 2.7 \times 10^{25} \ m^{-3}$ और आणविक व्यास $d = 2 \ \mathring{A}$ है।

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औसत गति $\langle v \rangle = 485 \ m/s$
संख्या घनत्व $n = 2.7 \times 10^{25} \ m^{-3}$
व्यास $d = 2 \ \mathring{A} = 2 \times 10^{-10} \ m$
$1$. माध्य मुक्त पथ $(\bar{l})$:
माध्य मुक्त पथ का सूत्र $\bar{l} = \frac{1}{\sqrt{2} n \pi d^2}$ है।
$\bar{l} = \frac{1}{\sqrt{2} \times (2.7 \times 10^{25}) \times 3.14 \times (2 \times 10^{-10})^2}$
$\bar{l} = \frac{1}{1.414 \times 2.7 \times 10^{25} \times 3.14 \times 4 \times 10^{-20}}$
$\bar{l} \approx 2.08 \times 10^{-7} \ m$.
$2$. विश्राम समय $(\tau)$:
विश्राम समय का सूत्र $\tau = \frac{\bar{l}}{\langle v \rangle}$ है।
$\tau = \frac{2.08 \times 10^{-7}}{485}$
$\tau \approx 4.29 \times 10^{-10} \ s$.

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नीचे दो कथन दिए गए हैं:
कथन $(I)$: गैस के अणुओं का माध्य मुक्त पथ (mean free path) आणविक व्यास के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
कथन $(II)$: गैस के अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा गैस के परम ताप के सीधे समानुपाती होती है।
उपर्युक्त कथनों के आलोक में,नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनें:

$Assertion:$ गैस के अणुओं का माध्य मुक्त पथ (mean free path) गैस के घनत्व के व्युत्क्रमानुपाती होता है।
$Reason:$ माध्य मुक्त पथ गैस के दबाव के व्युत्क्रमानुपाती होता है।

हमारे पास $NTP$ पर रखे $3 \, cm$ आकार के एक घनाकार कक्ष में $0.5 \, g$ हाइड्रोजन गैस है। कक्ष में गैस को तापमान स्थिर रखते हुए $100 \, atm$ के अंतिम दबाव तक संकुचित किया जाता है। क्या अंतिम अवस्था में आदर्श गैस नियम को मानना उचित है? (हाइड्रोजन अणुओं को $1 \, \mathring{A}$ त्रिज्या के गोले के रूप में माना जा सकता है)।

Difficult
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किसी पदार्थ की वाष्प गैस की तरह कब व्यवहार करती है?

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