ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ#

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ହେଉଛି ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନର ଏକ ମୌଳିକ ଧାରଣା ଯାହା ଆଣବିକ ସ୍ତରରେ ଗ୍ୟାସର ଆଚରଣକୁ ବର୍ଣ୍ଣନା କରେ। ଏହି ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଅନୁଯାୟୀ, ଗ୍ୟାସଗୁଡ଼ିକ ସୂକ୍ଷ୍ମ କଣିକା ଯାହାକୁ ଅଣୁ କୁହାଯାଏ ସେମାନଙ୍କଦ୍ୱାରା ଗଠିତ ଏବଂ ସେମାନେ ନିରନ୍ତର, ଦ୍ରୁତ ଗତିରେ ରହିଥା’ନ୍ତି। ଏହି ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ସିଧା ରେଖାରେ ଗତି କରନ୍ତି ଯେପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ସେମାନେ ପରସ୍ପର ସହିତ କିମ୍ବା ସେମାନଙ୍କ ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ ଧକ୍କା ଖାଆନ୍ତି ନାହିଁ।

ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ନିର୍ଧାରଣ କରେ। ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲେ, ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ମଧ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଯାହା ଫଳରେ ସେମାନେ ଅଧିକ ଦ୍ରୁତ ଗତି କରନ୍ତି ଏବଂ ଅଧିକ ବାରମ୍ବାର ଧକ୍କା ଖାଆନ୍ତି। ଏକ ଗ୍ୟାସର ଚାପ ହେଉଛି ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ସେମାନଙ୍କ ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ ହୋଇଥିବା ଧକ୍କାର ଫଳ। ଯେତେ ଅଧିକ ଧକ୍କା ହୁଏ, ଗ୍ୟାସର ଚାପ ସେତେ ଅଧିକ ହୁଏ।

ଏକ ଗ୍ୟାସର ଆୟତନ ହେଉଛି ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ଦ୍ୱାରା ଅଧିକୃତ ସ୍ଥାନର ପରିମାଣ। ଗ୍ୟାସର ଆୟତନ ବୃଦ୍ଧି ପାଇଲେ, ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ଗତି କରିବା ପାଇଁ ଅଧିକ ସ୍ଥାନ ପାଆନ୍ତି ଏବଂ ଧକ୍କା ଖାଇବା ଘଟଣା କମିଯାଏ। ଏହା ଫଳରେ ଚାପ ହ୍ରାସ ପାଏ। ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଗ୍ୟାସର ସ୍ଥୂଳ ଗୁଣଧର୍ମଗୁଡ଼ିକର ଏକ ସୂକ୍ଷ୍ମ ବ୍ୟାଖ୍ୟା ପ୍ରଦାନ କରେ ଏବଂ ବିଭିନ୍ନ ପରିସ୍ଥିତିରେ ସେମାନଙ୍କ ଆଚରଣକୁ ପୂର୍ବାନୁମାନ କରିବାରେ ବୈଜ୍ଞାନିକମାନଙ୍କୁ ସମର୍ଥ କରେ।

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ କ’ଣ?#

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ହେଉଛି ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନର ଏକ ମୌଳିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଯାହା ଆଣବିକ ସ୍ତରରେ ଗ୍ୟାସର ଆଚରଣକୁ ବର୍ଣ୍ଣନା କରେ। ଏହା ଗ୍ୟାସର ସ୍ଥୂଳ ଗୁଣଧର୍ମଗୁଡ଼ିକର, ଯେପରି ଚାପ, ଆୟତନ, ଏବଂ ତାପମାତ୍ରା, ଏକ ସୂକ୍ଷ୍ମ ବ୍ୟାଖ୍ୟା ପ୍ରଦାନ କରେ।

ମୌଳିକ ଅନୁମାନଗୁଡ଼ିକ

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ନିମ୍ନଲିଖିତ ମୌଳିକ ଅନୁମାନଗୁଡ଼ିକ ଉପରେ ପ୍ରତିଷ୍ଠିତ:

1. ଗ୍ୟାସଗୁଡ଼ିକ ସୂକ୍ଷ୍ମ, ବିନ୍ଦୁ ସଦୃଶ କଣିକା ଯାହାକୁ ଅଣୁ କୁହାଯାଏ ସେମାନଙ୍କଦ୍ୱାରା ଗଠିତ। ଏହି ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ନିରନ୍ତର, ଅନିୟମିତ ଗତିରେ ରହିଥା’ନ୍ତି ଏବଂ ସେମାନେ ପରସ୍ପର ସହିତ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କ ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ ନିରନ୍ତର ଧକ୍କା ଖାଆନ୍ତି।
2. ଏକ ଗ୍ୟାସର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ପ୍ରତିସ୍ଥାପୀ। ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି ଯେତେବେଳେ ସେମାନେ ପରସ୍ପର ସହିତ କିମ୍ବା ସେମାନଙ୍କ ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ ଧକ୍କା ଖାଆନ୍ତି, ସେମାନେ କୌଣସି ଶକ୍ତି ହରାଇବା ବିନା ପ୍ରତିଫଳିତ ହୁଅନ୍ତି।
3. ଏକ ଗ୍ୟାସର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ଗ୍ୟାସର ପରମ ତାପମାତ୍ରାର ସହିତ ସମାନୁପାତୀ। ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି ଯେତେବେଳେ ଏକ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତି ମଧ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।

ଚାପ

ଏକ ଗ୍ୟାସର ଚାପ ହେଉଛି ଏହାର ପାତ୍ରର ଏକକ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ଉପରେ ଗ୍ୟାସ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରୟୋଗ କରାଯାଇଥିବା ବଳ। ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଅନୁଯାୟୀ, ଏକ ଗ୍ୟାସର ଚାପ ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ଏହାର ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ ହୋଇଥିବା ଧକ୍କା ଯୋଗୁଁ ହୁଏ। ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆୟତନରେ ଯେତେ ଅଧିକ ଅଣୁ ରହିଥା’ନ୍ତି, ଏବଂ ସେମାନେ ଯେତେ ଦ୍ରୁତ ଗତି କରୁଥା’ନ୍ତି, ଗ୍ୟାସର ଚାପ ସେତେ ଅଧିକ ହୁଏ।

ଆୟତନ

ଏକ ଗ୍ୟାସର ଆୟତନ ହେଉଛି ଏହା ଦ୍ୱାରା ଅଧିକୃତ ସ୍ଥାନର ପରିମାଣ। ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଅନୁଯାୟୀ, ଏକ ଗ୍ୟାସର ଆୟତନ ଏହାର ଅଣୁ ସଂଖ୍ୟା ଏବଂ ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରେ ଥିବା ହାରାହାରି ଦୂରତା ଦ୍ୱାରା ନିର୍ଧାରିତ ହୁଏ। ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଆୟତନରେ ଯେତେ ଅଧିକ ଅଣୁ ରହିଥା’ନ୍ତି, ଗ୍ୟାସର ଆୟତନ ସେତେ କମ୍ ହୁଏ। ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ଯେତେ ଉଚ୍ଚ ହୁଏ, ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରେ ଥିବା ହାରାହାରି ଦୂରତା ସେତେ ଅଧିକ ହୁଏ, ଏବଂ ଗ୍ୟାସର ଆୟତନ ସେତେ ବଡ଼ ହୁଏ।

ତାପମାତ୍ରା

ଏକ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ହେଉଛି ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତିର ଏକ ମାପ। ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ଯେତେ ଉଚ୍ଚ ହୁଏ, ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ସେତେ ଦ୍ରୁତ ଗତି କରୁଥା’ନ୍ତି। ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଏହାକୁ ଏକ ଗ୍ୟାସର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ସହିତ ସମ୍ପର୍କିତ କରି ତାପମାତ୍ରାର ଏକ ସୂକ୍ଷ୍ମ ବ୍ୟାଖ୍ୟା ପ୍ରଦାନ କରେ।

ଉଦାହରଣଗୁଡ଼ିକ

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ବ୍ୟାପକ ପ୍ରକାରର ପରିଘଟନାକୁ ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୋଇପାରେ, ଯେପରିକି:

• ତାପିତ ହେଲେ ଗ୍ୟାସର ପ୍ରସାରଣ। ଯେତେବେଳେ ଏକ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ମଧ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ। ଏହା ଅଣୁଗୁଡ଼ିକୁ ଅଧିକ ଦ୍ରୁତ ଗତି କରିବାକୁ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କ ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ ଅଧିକ ବାରମ୍ବାର ଧକ୍କା ଖାଇବାକୁ ପ୍ରେରଣା କରେ, ଯାହା ଗ୍ୟାସର ଚାପ ବୃଦ୍ଧି କରେ। ବୃଦ୍ଧିପ୍ରାପ୍ତ ଚାପ ଗ୍ୟାସକୁ ପ୍ରସାରିତ ହେବାକୁ କାରଣ ହୁଏ।
• ଶୀତଳ ହେଲେ ଗ୍ୟାସର ସଙ୍କୋଚନ। ଯେତେବେଳେ ଏକ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ହ୍ରାସ ପାଏ, ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ମଧ୍ୟ ହ୍ରାସ ପାଏ। ଏହା ଅଣୁଗୁଡ଼ିକୁ ଧୀରେ ଧୀରେ ଗତି କରିବାକୁ ଏବଂ ସେମାନଙ୍କ ପାତ୍ରର କାନ୍ଥ ସହିତ କମ୍ ବାରମ୍ବାର ଧକ୍କା ଖାଇବାକୁ ପ୍ରେରଣା କରେ, ଯାହା ଗ୍ୟାସର ଚାପ ହ୍ରାସ କରେ। ହ୍ରାସପ୍ରାପ୍ତ ଚାପ ଗ୍ୟାସକୁ ସଙ୍କୁଚିତ ହେବାକୁ କାରଣ ହୁଏ।
• ଗ୍ୟାସର ବିସରଣ। ଯେତେବେଳେ ଦୁଇଟି ଗ୍ୟାସକୁ ପରସ୍ପର ସହିତ ସଂସ୍ପର୍ଶରେ ରଖାଯାଏ, ସେମାନଙ୍କର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ଶେଷରେ ଏକତ୍ର ମିଶିଯିବେ। ଏହି ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ବିସରଣ କୁହାଯାଏ। ବିସରଣ ଘଟେ କାରଣ ପ୍ରତ୍ୟେକ ଗ୍ୟାସର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ନିରନ୍ତର, ଅନିୟମିତ ଗତିରେ ରହିଥା’ନ୍ତି ଏବଂ ସେମାନେ ପରସ୍ପର ସହିତ ନିରନ୍ତର ଧକ୍କା ଖାଆନ୍ତି। ସମୟକ୍ରମେ, ପ୍ରତ୍ୟେକ ଗ୍ୟାସର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକ ବିସ୍ତାରିତ ହୋଇ ଏକତ୍ର ମିଶିଯିବେ, ଯାହା ଫଳରେ ଦୁଇଟି ଗ୍ୟାସର ଏକ ସମାନ ମିଶ୍ରଣ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ।

ଗ୍ୟାସର ଗତିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ହେଉଛି ଏକ ଶକ୍ତିଶାଳୀ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଯାହା ଗ୍ୟାସର ସ୍ଥୂଳ ଗୁଣଧର୍ମଗୁଡ଼ିକର ଏକ ସୂକ୍ଷ୍ମ ବ୍ୟାଖ୍ୟା ପ୍ରଦାନ କରେ। ଏହା ପଦାର୍ଥ ବିଜ୍ଞାନର ଏକ ମୌଳିକ ସିଦ୍ଧାନ୍ତ ଏବଂ ରସାୟନ ବିଜ୍ଞାନ, ଯାନ୍ତ୍ରିକ ବିଜ୍ଞାନ, ଏବଂ ମେଟିଓରୋଲୋଜି ସମେତ ଅନେକ କ୍ଷେତ୍ରରେ ପ୍ରୟୋଗ ରହିଛି।

ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି କ’ଣ?#

ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ହେଉଛି ଏକ ଗ୍ୟାସରେ ଥିବା ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ଗତିର ହାରାହାରି ଶକ୍ତି। ଏହା ଗ୍ୟାସର ତାପୀୟ ଶକ୍ତିର ଏକ ମାପ। ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରାର ସହିତ ସିଧାସଳଖ ସମାନୁପାତୀ। ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି ଯେତେବେଳେ ଏକ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ବୃଦ୍ଧି ପାଏ, ଏହାର ଅଣୁଗୁଡ଼ିକର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ମଧ୍ୟ ବୃଦ୍ଧି ପାଏ।

ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ନିମ୍ନଲିଖିତ ସୂତ୍ର ବ୍ୟବହାର କରି ଗଣନା କରାଯାଇପାରେ:

$$ E_k = \frac{3}{2} k T $$

ଯେଉଁଠି:

• $E_k$ ହେଉଛି ଜୁଲ୍ (J) ରେ ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି
• $k$ ହେଉଛି ବୋଲ୍ଟଜମାନ ସ୍ଥିରାଙ୍କ $(1.38 × 10^{-23} J/K)$
• $T$ ହେଉଛି କେଲଭିନ୍ (K) ରେ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା

ଉଦାହରଣ ସ୍ୱରୂପ, କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ହେଉଛି:

$$ E_k = \frac{3}{2} \times 1.38 × 10^{-23} J/K \times 298 K = 6.02 × 10^{-21} J $$

ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ ହାରାହାରି ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ହେଉଛି $6.02 × 10^{-21}$ J।

ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ହେଉଛି ଗ୍ୟାସର ଆଚରଣକୁ ବୁଝିବାରେ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ଧାରଣା। ଏହାକୁ ବିଭିନ୍ନ ପରିଘଟନାକୁ ବ୍ୟାଖ୍ୟା କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରେ, ଯେପରି ଗ୍ୟାସର ପ୍ରସାରଣ, ଗ୍ୟାସର ବିସରଣ, ଏବଂ ଗ୍ୟାସର ସାନ୍ଦ୍ରତା।

ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତିର ଉଦାହରଣଗୁଡ଼ିକ

ନିମ୍ନଲିଖିତଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି ବିଭିନ୍ନ ତାପମାତ୍ରାରେ ବିଭିନ୍ନ ଗ୍ୟାସ ପାଇଁ ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତିର କେତେକ ଉଦାହରଣ:

• କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) ହାଇଡ୍ରୋଜେନ୍ ଗ୍ୟାସ (H2): $6.02 × 10^{-21}$ J
• କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) ଅମ୍ଳଜାନ ଗ୍ୟାସ (O2): $6.02 × 10^{-21}$ J
• କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) କାର୍ବନ ଡାଇଅକ୍ସାଇଡ୍ ଗ୍ୟାସ (CO2): $6.02 × 10^{-21}$ J
• କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) ହିଲିୟମ୍ ଗ୍ୟାସ (He): $3.01 × 10^{-21}$ J
• କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) ନିୟନ୍ ଗ୍ୟାସ (Ne): $3.01 × 10^{-21}$ J
• କୋଠରୀ ତାପମାତ୍ରାରେ (25°C କିମ୍ବା 298 K) ଆରଗନ୍ ଗ୍ୟାସ (Ar): $3.01 × 10^{-21}$ J

ଆପଣ ଦେଖିପାରିବେ, ସମାନ ତାପମାତ୍ରାରେ ସମସ୍ତ ଗ୍ୟାସ ପାଇଁ ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି ସମାନ ଅଟେ। ଏହା ଏପରି କାରଣ ଯେ ଏକ ଗ୍ୟାସ ଅଣୁର ହାରାହାରି ଗତିକ ଶକ୍ତି କେବଳ ଗ୍ୟାସର ତାପମାତ୍ରା ଉପରେ ନିର୍ଭର କରେ।