$2.0 \; atm$ દબાણ અને $17\,^{\circ} C$ તાપમાને રહેલા નાઈટ્રોજનના સિલિન્ડરમાં નાઈટ્રોજન અણુનો સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) અને અથડામણ આવૃત્તિ (collision frequency) શોધો. નાઈટ્રોજન અણુની ત્રિજ્યા આશરે $1.0 \; \mathring{A}$ લો. અથડામણનો સમય અને બે ક્રમિક અથડામણો વચ્ચે અણુ મુક્ત રીતે ગતિ કરે તે સમયની સરખામણી કરો ($N_{2}$ નું આણ્વીય દળ $= 28.0 \; u$).

Vedclass pdf generator app on play store
Vedclass iOS app on app store
(A) આપેલ છે: દબાણ $P = 2.0 \; atm = 2.026 \times 10^{5} \; Pa$,તાપમાન $T = 17^{\circ} C = 290 \; K$,ત્રિજ્યા $r = 1.0 \; \mathring{A} = 1.0 \times 10^{-10} \; m$,વ્યાસ $d = 2r = 2.0 \times 10^{-10} \; m$,આણ્વીય દળ $M = 28.0 \times 10^{-3} \; kg/mol$.
$1$. સરેરાશ વર્ગિત વેગ $v_{rms} = \sqrt{\frac{3RT}{M}} = \sqrt{\frac{3 \times 8.314 \times 290}{28 \times 10^{-3}}} \approx 508.26 \; m/s$.
$2$. સરેરાશ મુક્ત પથ $l = \frac{kT}{\sqrt{2} \pi d^{2} P}$. બોલ્ટ્ઝમેન અચળાંક $k = 1.38 \times 10^{-23} \; J/K$ નો ઉપયોગ કરતા,$l = \frac{1.38 \times 10^{-23} \times 290}{\sqrt{2} \times 3.1416 \times (2.0 \times 10^{-10})^{2} \times 2.026 \times 10^{5}} \approx 1.11 \times 10^{-7} \; m$.
$3$. અથડામણ આવૃત્તિ $f = \frac{v_{rms}}{l} = \frac{508.26}{1.11 \times 10^{-7}} \approx 4.58 \times 10^{9} \; s^{-1}$.
$4$. અથડામણનો સમય $t_{c} = \frac{d}{v_{rms}} = \frac{2.0 \times 10^{-10}}{508.26} \approx 3.93 \times 10^{-13} \; s$.
$5$. બે અથડામણ વચ્ચેનો સમય $t_{f} = \frac{l}{v_{rms}} = \frac{1.11 \times 10^{-7}}{508.26} \approx 2.18 \times 10^{-10} \; s$.
ગુણોત્તર $\frac{t_{f}}{t_{c}} = \frac{2.18 \times 10^{-10}}{3.93 \times 10^{-13}} \approx 555 \approx 500$.

Explore More

Similar Questions

$STP$ પર ઓક્સિજન વાયુ દ્વારા રોકાયેલા વાસ્તવિક કદ અને આણ્વિય કદનો ગુણોત્તર શોધો. ઓક્સિજન અણુનો વ્યાસ $3 \mathring A$ લો.

બે સમાન ચેમ્બર છે,જે આસપાસના વાતાવરણથી સંપૂર્ણપણે ઉષ્મીય રીતે અલગ છે. બંને ચેમ્બરમાં એક વિભાજન દીવાલ છે જે ચેમ્બરને બે ભાગમાં વહેંચે છે. કમ્પાર્ટમેન્ટ $1$ આદર્શ વાયુથી ભરેલું છે અને કમ્પાર્ટમેન્ટ $3$ વાસ્તવિક વાયુથી ભરેલું છે. કમ્પાર્ટમેન્ટ $2$ અને $4$ શૂન્યાવકાશ છે. વિભાજન દીવાલોમાં એક નાનું છિદ્ર (ઓરિફિસ) બનાવવામાં આવે છે અને વાયુઓને શૂન્યાવકાશમાં વિસ્તરણ કરવા દેવામાં આવે છે.
વિધાન $-1$: જ્યારે આદર્શ વાયુ શૂન્યાવકાશમાં વિસ્તરણ પામે છે ત્યારે વાયુના તાપમાનમાં કોઈ ફેરફાર થતો નથી. જો કે,જ્યારે વાસ્તવિક વાયુ શૂન્યાવકાશમાં વિસ્તરણ પામે છે ત્યારે તેનું તાપમાન ઘટે છે (ઠંડક).
વિધાન $-2$: આદર્શ વાયુની આંતરિક ઉર્જા માત્ર ગતિજ હોય છે. વાસ્તવિક વાયુની આંતરિક ઉર્જા ગતિજ તેમજ સ્થિતિજ હોય છે.

$P$ દબાણ અને $T$ તાપમાને રહેલા મંદ વાયુમાં,અણુના ક્રમિક અથડામણો વચ્ચેનો સરેરાશ સમય $T$ સાથે કેવી રીતે બદલાય છે?

મુક્ત પથ (free path) એટલે શું? અને સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) એટલે શું?

જો અણુઓનો સરેરાશ મુક્ત પથ (mean free path) બમણો કરવામાં આવે,તો વાયુનું દબાણ કેટલું થશે?

Vedclass Products

For Students

Vedclass Test Series

Mock tests in real JEE/NEET style with performance analysis. 5-day free trial.

Start Free Trial
For Teachers

Exam Paper Generator

Generate Set A/B/C/D exam papers from 7.5L+ questions in 2 minutes. 3 chapters free.

Try Free
For Institutes

Online Exam Module

Live online exams with unlimited students, 360° analytics & white-label branding.

See Demo