Kinetic Theory of Gases MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Kinetic Theory of Gases - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

Last updated on Mar 18, 2025

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Latest Kinetic Theory of Gases MCQ Objective Questions

Kinetic Theory of Gases Question 1:

आण्विक व्यास (\(\sigma\)), संख्या घनत्व (n), और औसत चाल \((\bar{v})\) वाली गैस के लिए, संघट्ट आवृत्ति z निम्न द्वारा दी जाती है:

  1. \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)
  2. \(​ z = \frac{1}{\sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}}\)
  3. \(​ z = \frac{\pi \sigma^2 n}{\sqrt{2} \bar{v}}\)
  4. \(z = \pi \sigma n^2 \bar{v}\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)

Kinetic Theory of Gases Question 1 Detailed Solution

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संकल्पना:

संघट्ट आवृत्ति (z)

  • गैस के अणुओं की संघट्ट आवृत्ति प्रति इकाई समय में होने वाली संघट्टों की संख्या है।
  • यह आण्विक व्यास (\(\sigma\)), अणुओं के संख्या घनत्व (n), और गैस में अणुओं की औसत चाल \((\bar{v})\) पर निर्भर करता है।
  • संघट्ट आवृत्ति की गणना करने का सूत्र है: \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)

व्याख्या:

यह आण्विक व्यास (\(\sigma\)), अणुओं के संख्या घनत्व (n), और गैस में अणुओं की औसत चाल \((\bar{v})\) पर निर्भर करता है।

संघट्ट आवृत्ति की गणना करने का सूत्र है: \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)

जहाँ:
  • \(\sigma\): आण्विक व्यास, जो अणुओं के संघट्ट अनुप्रस्थ काट का निर्धारण करता है।
  • n: गैस अणुओं का संख्या घनत्व।
  • \(\bar{v}\): अणुओं की औसत चाल, जो दर्शाती है कि अणु कितनी तेजी से गति कर रहे हैं।

सही उत्तर 1 है।

Kinetic Theory of Gases Question 2:

यदि आर्गन (Ar) का संघट्ट व्यास \(3.4 \times 10^{-10} m\) है, तो मानक ताप और दाब (STP) पर माध्य मुक्त पथ \(\lambda\) का अनुमान लगाइए। मान लीजिए कि STP पर आर्गन गैस का संख्या घनत्व n \(2.69 \times 10^{25}\) अणु/m³ है।

  1. \(​ 23 \times 10^{-10} m\)
  2. \(7.2 \times 10^{-8} m\)
  3. \(1.25 \times 10^{-8} m\)
  4. \(0.25 \times 10^{-6} m\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : \(7.2 \times 10^{-8} m\)

Kinetic Theory of Gases Question 2 Detailed Solution

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संकल्पना:

गैस अणुओं का माध्य मुक्त पथ

\( \lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \, n \sigma} \)

  • माध्य मुक्त पथ \(\lambda\) वह औसत दूरी है जो एक गैस अणु क्रमागत संघट्टों के बीच तय करता है। इसका अनुमान निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके लगाया जा सकता है:
    • n = गैस अणुओं का संख्या घनत्व (प्रति इकाई आयतन में अणु)
    • \( \sigma\) = संघट्ट अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, जो संघट्ट व्यास d" id="MathJax-Element-103-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">d से संबंधित है: \( \sigma = \pi d^2\)
  • सूत्र यह मानता है कि गैस आदर्श है और अणु गोलाकार हैं तथा संघट्ट को छोड़कर अन्योन्यक्रिया नहीं करते हैं।

व्याख्या:

दिया गया है:

  • \(d = 3.4 \times 10^{-10} \, \text{m}\)
  • \(n = 2.69 \times 10^{25} \, \text{m}^{-3}\)

संघट्ट अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल \( \sigma\) संघट्ट व्यास से संबंधित है:

\(\ \sigma = \pi d^2\)

\(\sigma = \pi \times(3.4\times10^{-10}m)^2\)

\(\sigma = 3.14 \times 1.156 \times 10^{-19} m^2\)

\(\sigma \approx 3.63 \times 10^{-19} m^2\)

अब, माध्य मुक्त पथ के सूत्र में n और \( \sigma\) के मान प्रतिस्थापित कीजिए:

\(\ \lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \, n \sigma}\)

\(\lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \times 2.69 \times 10^{25} \times 3.63 \times 10^{-19}} \)

\(\lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \times 9.77 \times 10^{6}} \)

\(\lambda = \frac{1}{13.8 \times 10^{6}} \, \text{m} \)

\(\lambda \approx 7.25 \times 10^{-8} \, \text{m}\)

STP पर आर्गन अणुओं का माध्य मुक्त पथ लगभग \( 7.25 \times 10^{-8} \, \text{m}\) है।

इसलिए, सही उत्तर 2 है।

Kinetic Theory of Gases Question 3:

यदि अमोनिया \(NH_3\) का क्रांतिक तापमान \(T_c\) 405.5 K है और क्रांतिक दाब \(P_c\) 11.28 MPa है, तो क्रमशः 300 K और 5 MPa पर अमोनिया का समानीत तापमान \(T_r\) और दाब \(P_r\) परिकलित कीजिए।

  1. \(​ T_r = 0.732 , P_r = 0.444\)
  2. \(​ T_r = 0.740 , P_r = 0.480\)
  3. \(T_r = 0.740 , P_r = 0.444\)
  4. \(T_r = 0.729 , P_r = 0.442\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : \(T_r = 0.740 , P_r = 0.444\)

Kinetic Theory of Gases Question 3 Detailed Solution

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संकल्पना:

समानीत तापमान और दाब

  • समानीत तापमान \(T_r\) और समानीत दाब \(P_r\) की गणना क्रमशः क्रांतिक तापमान और दाब के वास्तविक तापमान और दाब के अनुपात के रूप में की जाती है।
  • समानीत तापमान और दाब के सूत्र हैं:

    \( T_r = \frac{T}{T_c} \)

    \(P_r = \frac{P}{P_c}\)

  • जहाँ:
    • T = पदार्थ का वास्तविक तापमान
    • P = पदार्थ का वास्तविक दाब
    • Tc = पदार्थ का क्रांतिक तापमान
    • Pc = पदार्थ का क्रांतिक दाब

व्याख्या:

दिया गया है:

  • \(T_c = 405.5 {K}\)
  • \(P_c = 11.28 {MPa}\)
  • \(T = 300 {K}\)
  • \(P = 5 {MPa}\)

समानीत तापमान के सूत्र का उपयोग करते हुए:

\(T_r = \frac{T}{T_c}\)

\(T_r = \frac{300}{405.5} \approx 0.740 \)

समानीत दाब के सूत्र का उपयोग करते हुए:

\(P_r = \frac{P}{P_c}\)

\(P_r = \frac{5}{11.28} \approx 0.444 \)

इस प्रकार समानीत तापमान लगभग \(T_r = 0.740\) है और समानीत दाब लगभग \(P_r = 0.444\) है।

इसलिए सही उत्तर 3 है।

Kinetic Theory of Gases Question 4:

273 K पर हाइड्रोजन \(H_2\) की सबसे संभावित चाल \(v_{mp}\) 1410 m/s है। इसकी वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) क्या है?

  1. 1580 m/s
  2. 1720 m/s
  3. 1912 m/s
  4. 2002 m/s

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 1720 m/s

Kinetic Theory of Gases Question 4 Detailed Solution

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संकल्पना:

सबसे संभावित चाल और वर्ग माध्य मूल चाल के बीच संबंध

  • मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण गैस कण वेगों की कई विशेषताएँ प्रदान करता है। दो महत्वपूर्ण चालें सबसे संभावित चाल \(v_{mp}\) और वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) हैं।
  • सबसे संभावित चाल \(v_{mp}\) और वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) के बीच संबंध इस प्रकार दिया गया है:

    \( v_{rms} = \sqrt{\frac {3}{2}} \cdot v_{mp} \)

  • जहाँ:
    • vmp गैस अणुओं की सबसे संभावित चाल है।
    • vrms गैस अणुओं की वर्ग माध्य मूल चाल है।
  • इस संबंध का उपयोग करके, हम सबसे संभावित चाल ज्ञात होने पर वर्ग माध्य मूल चाल की गणना कर सकते हैं।

व्याख्या:

दिया गया है:

\( v_{mp} = 1410 \, \text{m/s}\)

वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) ज्ञात करने के लिए, हम सूत्र का उपयोग करते हैं:

\( v_{rms} = \sqrt{\frac {3}{2}} \cdot v_{mp} \)

\( v_{rms} = \sqrt{\frac {3}{2}} \times 1410\)

मान की गणना करें:

\(\sqrt{\frac {3}{2}} \approx 1.22\)

\( v_{rms} = 1.22 \times 1410 \, \text{m/s} \)

\(v_{rms} \approx 1720 \, \text{m/s} \)

इस प्रकार, 273 K पर हाइड्रोजन की वर्ग माध्य मूल चाल लगभग 1720 m/s है।

इसलिए, सही उत्तर 2 है।

Kinetic Theory of Gases Question 5:

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण किसके वितरण का वर्णन करता है?

  1. गैस कणों का आयतन।
  2. गैस कणों की ऊर्जा।
  3. गैस कणों के वेग।
  4. गैस कणों का तापमान।

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : गैस कणों के वेग।

Kinetic Theory of Gases Question 5 Detailed Solution

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संकल्पना:

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण

  • मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण एक सांख्यिकीय वितरण है जो किसी निकाय में गैस के अणुओं के वेगों (या चालों) का वर्णन करता है।
  • यह एक गैस में कणों के वेगों के लिए एक प्रायिकता वितरण फलन प्रदान करता है, जो हमें किसी दिए गए तापमान पर एक निश्चित वेग वाले कणों की संख्या निर्धारित करने की अनुमति देता है।
  • मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण का समीकरण इस प्रकार दिया गया है:

    \( f(v) = 4\pi \left( \frac{M}{2\pi RT} \right)^{3/2} v^2 e^{-\frac{Mv^2}{2RT}} \)

    जहाँ:
    • M = गैस का मोलर द्रव्यमान
    • R = गैस स्थिरांक
    • T = केल्विन में तापमान
    • v = गैस कण का वेग

व्याख्या:

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण विशेष रूप से किसी दिए गए तापमान पर किसी निकाय में गैस के अणुओं के वेगों के वितरण का वर्णन करता है। यह हमें यह समझने में मदद करता है कि किसी गैस में कणों की गति कैसे भिन्न होती है, और तापमान इस वितरण को कैसे प्रभावित करता है।

इसलिए, सही उत्तर 3 है।

Top Kinetic Theory of Gases MCQ Objective Questions

Kinetic Theory of Gases Question 6:

वह तापमान ज्ञात कीजिए जिस पर 320K पर Hकी औसत गति O2 की औसत गति के बराबर हो

  1. 150K
  2. 20 K
  3. 430 K
  4. 40 K

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 20 K

Kinetic Theory of Gases Question 6 Detailed Solution

व्याख्या:-

  • तापमान T पर आणविक भार M के 1-मोल गैस की औसत गति ( \(\left \langle C \right \rangle_{av}\) द्वारा दी गई है,

\(\left \langle C \right \rangle_{av}=\sqrt{\left ( \frac{8RT}{\pi M} \right )} \)

  • मान लीजिए, TK पर H2 गैस की औसत गति ( \(\left \langle C \right \rangle_{av}\) ) 320 K पर O2 के बराबर होगी
  • O2 गैस के लिए, आणविक भार (M) = 32 gm/mol

= 0.032 किग्रा/मोल

  • इस प्रकार, 320K पर O2 गैस की औसत गति ( \(\left \langle C \right \rangle_{av}\) होगी ,

\(\left \langle C \right \rangle_{O_2}=\sqrt{\left ( \frac{8R\times320K}{\pi \times 0.032} \right )} \)

  • फिर से, H2 गैस के लिए, आणविक भार (M) = 2 gm/mol

= 0.002 किग्रा/मोल

  • इस प्रकार, T K पर H2 गैस की औसत गति ( \(\left \langle C \right \rangle_{av}\) होगी,

\(\left \langle C \right \rangle_{O_2}=\sqrt{\left ( \frac{8R\times T}{\pi \times 0.002} \right )} \)

  • यदि H2 की औसत गति O2 की औसत गति के बराबर हो तो ,

\(\sqrt{\left ( \frac{8R\times320K}{\pi \times 0.032} \right )}=\sqrt{\left ( \frac{8R\times T}{\pi \times 0.002} \right )} \)

T = \(\frac{320\times 0.002}{0.032}\) K

= 20 K

निष्कर्ष:-

  • इसलिए, 20 K तापमान पर H2 की औसत गति 320K पर O2 के बराबर होगी

Kinetic Theory of Gases Question 7:

273 K पर हाइड्रोजन \(H_2\) की सबसे संभावित चाल \(v_{mp}\) 1410 m/s है। इसकी वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) क्या है?

  1. 1580 m/s
  2. 1720 m/s
  3. 1912 m/s
  4. 2002 m/s

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : 1720 m/s

Kinetic Theory of Gases Question 7 Detailed Solution

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संकल्पना:

सबसे संभावित चाल और वर्ग माध्य मूल चाल के बीच संबंध

  • मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण गैस कण वेगों की कई विशेषताएँ प्रदान करता है। दो महत्वपूर्ण चालें सबसे संभावित चाल \(v_{mp}\) और वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) हैं।
  • सबसे संभावित चाल \(v_{mp}\) और वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) के बीच संबंध इस प्रकार दिया गया है:

    \( v_{rms} = \sqrt{\frac {3}{2}} \cdot v_{mp} \)

  • जहाँ:
    • vmp गैस अणुओं की सबसे संभावित चाल है।
    • vrms गैस अणुओं की वर्ग माध्य मूल चाल है।
  • इस संबंध का उपयोग करके, हम सबसे संभावित चाल ज्ञात होने पर वर्ग माध्य मूल चाल की गणना कर सकते हैं।

व्याख्या:

दिया गया है:

\( v_{mp} = 1410 \, \text{m/s}\)

वर्ग माध्य मूल चाल \(v_{rms}\) ज्ञात करने के लिए, हम सूत्र का उपयोग करते हैं:

\( v_{rms} = \sqrt{\frac {3}{2}} \cdot v_{mp} \)

\( v_{rms} = \sqrt{\frac {3}{2}} \times 1410\)

मान की गणना करें:

\(\sqrt{\frac {3}{2}} \approx 1.22\)

\( v_{rms} = 1.22 \times 1410 \, \text{m/s} \)

\(v_{rms} \approx 1720 \, \text{m/s} \)

इस प्रकार, 273 K पर हाइड्रोजन की वर्ग माध्य मूल चाल लगभग 1720 m/s है।

इसलिए, सही उत्तर 2 है।

Kinetic Theory of Gases Question 8:

एक वास्तविक गैस 300K तापमान और 10 L आयतन पर स्थितियों में व्यवहार करती है। गैस के लिए वांडरवाल स्थिरांक \(a= 0.9\ L^2atm/mol^2\) और \(b=0.1\ L/mol\) हैं। वांडरवाल समीकरण का उपयोग करके 1 मोल गैस का दाब परिकलित करें।

  1. 5 atm
  2. 3 atm
  3. 2.5 atm
  4. 1.5 atm

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 2.5 atm

Kinetic Theory of Gases Question 8 Detailed Solution

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संकल्पना:

वास्तविक गैसों के लिए वांडरवाल समीकरण

  • वांडरवाल समीकरण आदर्श गैस नियम का एक संशोधित रूप है जो अंतर-आणविक आकर्षण और गैस अणुओं के सीमित आयतन के लिए जिम्मेदार है, जिन्हें आदर्श गैस नियम में नहीं माना जाता है।
  • समीकरण 1 मोल के लिए लिखा गया है:

    \( \left( P + \frac{a}{V^2} \right) (V - b) = RT \)

  • जहाँ:
    • P = गैस का दाब
    • V = गैस का आयतन
    • a = अणुओं के बीच आकर्षक बलों के लिए वांडरवाल स्थिरांक
    • b = गैस अणुओं द्वारा कब्जा किए गए आयतन के लिए वांडरवाल स्थिरांक
    • R = आदर्श गैस स्थिरांक
    • T = तापमान

व्याख्या:

दिया गया है:

  • \(a = 0.9 \ L²·atm/mol²\)
  • \(b = 0.1\ L/mol\)
  • \(V = 10 \ L\)
  • \(T = 300 \ K\)
  • \(n=1\ mol\)

अब-

\( \left( P + \frac{a}{V^2} \right) (V - b) = RT \)

\(\left( P + \frac{0.9}{10^2} \right) (10 - 0.1) = 0.0821\times300\)

यह समीकरण सरल हो जाता है:

\(\left( P + \frac{0.9}{10^2} \right) (10 - 0.1) = 24.63 \)

\(\left( P + \frac{0.9}{10^2} \right)\times 9.9 = 24.63 \)

\(\left( P + \frac{0.9}{10^2} \right) = 2.49\)

\( P = 2.49 -\frac{0.9}{10^2}\)

\( P = 2.481\)

\(P\approx 2.5\ atm\)

इस समीकरण को हल करने पर P का मान लगभग 2.5 atm प्राप्त होता है।

इसलिए, गैस का दाब लगभग 2.5 atm है।

Kinetic Theory of Gases Question 9:

एक आदर्श गैस 1 × 105 Nm-2 के निरंतर दाब के विरूद्ध 300 K पर 1 × 10-3 m3 से 1 × 10-2 m3 की मात्रा में फैलती है। किया गया कार्य है-

  1. -900 J
  2. -900 K
  3. 2710 KJ
  4. 900 KJ

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : -900 J

Kinetic Theory of Gases Question 9 Detailed Solution

परिकलन​:
एक आदर्श गैस द्वारा स्थिर दाब के विरुद्ध फैलने पर किए गए कार्य का परिकलन करने के लिए आप निम्न सूत्र का प्रयोग कर सकते हैं:\(W = -P \cdot Δ V\)

जहाँ, (W) किया गया कार्य है, (P) स्थिर दाब है, ΔV आयतन में परिवर्तन है।
दिया गया है

\(P = 1 \times 10^5 , \text{N/m}^2 \)
\(Δ V = (1 \times 10^{-2} , \text{m}^3) - (1 \times 10^{-3} , \text{m}^3) = 9 \times 10^{-3} , \text{m}^3\)
अब, मान को रखिए और किए गए कार्य का परिकलन कीजिए:

\(W = - (1 \times 10^5 , \text{N/m}^2) \cdot (9 \times 10^{-3 } , \text{m}^3) = -9 \times 10^2 , \text{N} \cdot \text{m} = -900 , \text{J}\)

अतः, आदर्श गैस द्वारा किया गया कार्य -900 J है।

सही उत्तर विकल्प 1) अर्थात -900 J है।

Kinetic Theory of Gases Question 10:

आण्विक व्यास (\(\sigma\)), संख्या घनत्व (n), और औसत चाल \((\bar{v})\) वाली गैस के लिए, संघट्ट आवृत्ति z निम्न द्वारा दी जाती है:

  1. \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)
  2. \(​ z = \frac{1}{\sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}}\)
  3. \(​ z = \frac{\pi \sigma^2 n}{\sqrt{2} \bar{v}}\)
  4. \(z = \pi \sigma n^2 \bar{v}\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 1 : \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)

Kinetic Theory of Gases Question 10 Detailed Solution

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संकल्पना:

संघट्ट आवृत्ति (z)

  • गैस के अणुओं की संघट्ट आवृत्ति प्रति इकाई समय में होने वाली संघट्टों की संख्या है।
  • यह आण्विक व्यास (\(\sigma\)), अणुओं के संख्या घनत्व (n), और गैस में अणुओं की औसत चाल \((\bar{v})\) पर निर्भर करता है।
  • संघट्ट आवृत्ति की गणना करने का सूत्र है: \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)

व्याख्या:

यह आण्विक व्यास (\(\sigma\)), अणुओं के संख्या घनत्व (n), और गैस में अणुओं की औसत चाल \((\bar{v})\) पर निर्भर करता है।

संघट्ट आवृत्ति की गणना करने का सूत्र है: \(​ z = \sqrt{2} \pi \sigma^2 n \bar{v}\)

जहाँ:
  • \(\sigma\): आण्विक व्यास, जो अणुओं के संघट्ट अनुप्रस्थ काट का निर्धारण करता है।
  • n: गैस अणुओं का संख्या घनत्व।
  • \(\bar{v}\): अणुओं की औसत चाल, जो दर्शाती है कि अणु कितनी तेजी से गति कर रहे हैं।

सही उत्तर 1 है।

Kinetic Theory of Gases Question 11:

यदि आर्गन (Ar) का संघट्ट व्यास \(3.4 \times 10^{-10} m\) है, तो मानक ताप और दाब (STP) पर माध्य मुक्त पथ \(\lambda\) का अनुमान लगाइए। मान लीजिए कि STP पर आर्गन गैस का संख्या घनत्व n \(2.69 \times 10^{25}\) अणु/m³ है।

  1. \(​ 23 \times 10^{-10} m\)
  2. \(7.2 \times 10^{-8} m\)
  3. \(1.25 \times 10^{-8} m\)
  4. \(0.25 \times 10^{-6} m\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : \(7.2 \times 10^{-8} m\)

Kinetic Theory of Gases Question 11 Detailed Solution

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संकल्पना:

गैस अणुओं का माध्य मुक्त पथ

\( \lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \, n \sigma} \)

  • माध्य मुक्त पथ \(\lambda\) वह औसत दूरी है जो एक गैस अणु क्रमागत संघट्टों के बीच तय करता है। इसका अनुमान निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके लगाया जा सकता है:
    • n = गैस अणुओं का संख्या घनत्व (प्रति इकाई आयतन में अणु)
    • \( \sigma\) = संघट्ट अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल, जो संघट्ट व्यास d" id="MathJax-Element-103-Frame" role="presentation" style="position: relative;" tabindex="0">d से संबंधित है: \( \sigma = \pi d^2\)
  • सूत्र यह मानता है कि गैस आदर्श है और अणु गोलाकार हैं तथा संघट्ट को छोड़कर अन्योन्यक्रिया नहीं करते हैं।

व्याख्या:

दिया गया है:

  • \(d = 3.4 \times 10^{-10} \, \text{m}\)
  • \(n = 2.69 \times 10^{25} \, \text{m}^{-3}\)

संघट्ट अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल \( \sigma\) संघट्ट व्यास से संबंधित है:

\(\ \sigma = \pi d^2\)

\(\sigma = \pi \times(3.4\times10^{-10}m)^2\)

\(\sigma = 3.14 \times 1.156 \times 10^{-19} m^2\)

\(\sigma \approx 3.63 \times 10^{-19} m^2\)

अब, माध्य मुक्त पथ के सूत्र में n और \( \sigma\) के मान प्रतिस्थापित कीजिए:

\(\ \lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \, n \sigma}\)

\(\lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \times 2.69 \times 10^{25} \times 3.63 \times 10^{-19}} \)

\(\lambda = \frac{1}{\sqrt{2} \times 9.77 \times 10^{6}} \)

\(\lambda = \frac{1}{13.8 \times 10^{6}} \, \text{m} \)

\(\lambda \approx 7.25 \times 10^{-8} \, \text{m}\)

STP पर आर्गन अणुओं का माध्य मुक्त पथ लगभग \( 7.25 \times 10^{-8} \, \text{m}\) है।

इसलिए, सही उत्तर 2 है।

Kinetic Theory of Gases Question 12:

यदि अमोनिया \(NH_3\) का क्रांतिक तापमान \(T_c\) 405.5 K है और क्रांतिक दाब \(P_c\) 11.28 MPa है, तो क्रमशः 300 K और 5 MPa पर अमोनिया का समानीत तापमान \(T_r\) और दाब \(P_r\) परिकलित कीजिए।

  1. \(​ T_r = 0.732 , P_r = 0.444\)
  2. \(​ T_r = 0.740 , P_r = 0.480\)
  3. \(T_r = 0.740 , P_r = 0.444\)
  4. \(T_r = 0.729 , P_r = 0.442\)

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : \(T_r = 0.740 , P_r = 0.444\)

Kinetic Theory of Gases Question 12 Detailed Solution

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संकल्पना:

समानीत तापमान और दाब

  • समानीत तापमान \(T_r\) और समानीत दाब \(P_r\) की गणना क्रमशः क्रांतिक तापमान और दाब के वास्तविक तापमान और दाब के अनुपात के रूप में की जाती है।
  • समानीत तापमान और दाब के सूत्र हैं:

    \( T_r = \frac{T}{T_c} \)

    \(P_r = \frac{P}{P_c}\)

  • जहाँ:
    • T = पदार्थ का वास्तविक तापमान
    • P = पदार्थ का वास्तविक दाब
    • Tc = पदार्थ का क्रांतिक तापमान
    • Pc = पदार्थ का क्रांतिक दाब

व्याख्या:

दिया गया है:

  • \(T_c = 405.5 {K}\)
  • \(P_c = 11.28 {MPa}\)
  • \(T = 300 {K}\)
  • \(P = 5 {MPa}\)

समानीत तापमान के सूत्र का उपयोग करते हुए:

\(T_r = \frac{T}{T_c}\)

\(T_r = \frac{300}{405.5} \approx 0.740 \)

समानीत दाब के सूत्र का उपयोग करते हुए:

\(P_r = \frac{P}{P_c}\)

\(P_r = \frac{5}{11.28} \approx 0.444 \)

इस प्रकार समानीत तापमान लगभग \(T_r = 0.740\) है और समानीत दाब लगभग \(P_r = 0.444\) है।

इसलिए सही उत्तर 3 है।

Kinetic Theory of Gases Question 13:

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण किसके वितरण का वर्णन करता है?

  1. गैस कणों का आयतन।
  2. गैस कणों की ऊर्जा।
  3. गैस कणों के वेग।
  4. गैस कणों का तापमान।

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : गैस कणों के वेग।

Kinetic Theory of Gases Question 13 Detailed Solution

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संकल्पना:

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण

  • मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण एक सांख्यिकीय वितरण है जो किसी निकाय में गैस के अणुओं के वेगों (या चालों) का वर्णन करता है।
  • यह एक गैस में कणों के वेगों के लिए एक प्रायिकता वितरण फलन प्रदान करता है, जो हमें किसी दिए गए तापमान पर एक निश्चित वेग वाले कणों की संख्या निर्धारित करने की अनुमति देता है।
  • मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण का समीकरण इस प्रकार दिया गया है:

    \( f(v) = 4\pi \left( \frac{M}{2\pi RT} \right)^{3/2} v^2 e^{-\frac{Mv^2}{2RT}} \)

    जहाँ:
    • M = गैस का मोलर द्रव्यमान
    • R = गैस स्थिरांक
    • T = केल्विन में तापमान
    • v = गैस कण का वेग

व्याख्या:

मैक्सवेल-बोल्ट्जमान वितरण विशेष रूप से किसी दिए गए तापमान पर किसी निकाय में गैस के अणुओं के वेगों के वितरण का वर्णन करता है। यह हमें यह समझने में मदद करता है कि किसी गैस में कणों की गति कैसे भिन्न होती है, और तापमान इस वितरण को कैसे प्रभावित करता है।

इसलिए, सही उत्तर 3 है।

Kinetic Theory of Gases Question 14:

a का मान कम और b का मान अधिक होने वाली गैस की संभावना है:

  1. अंतरा-आण्विक आकर्षण प्रबल और आण्विक आकार छोटा होगा।
  2. अंतरा-आण्विक आकर्षण दुर्बल और आण्विक आकार बड़ा होगा।
  3. यह आदर्श गैस की तरह व्यवहार करेगी।
  4. मानक परिस्थितियों में यह अत्यधिक अनादर्श व्यवहार प्रदर्शित करेगी।

Answer (Detailed Solution Below)

Option 2 : अंतरा-आण्विक आकर्षण दुर्बल और आण्विक आकार बड़ा होगा।

Kinetic Theory of Gases Question 14 Detailed Solution

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संकल्पना:

वांडरवाल स्थिरांक (a और b)

  • वास्तविक गैसों के लिए वांडरवाल समीकरण में:

    \(\left( P + \frac{an^2}{V^2} \right)(V - nb) = RT \)

  • a अंतरा-आण्विक आकर्षण के सामर्थ्य को दर्शाता है: a का उच्च मान प्रबल अंतरा-आण्विक बलों को इंगित करता है, जबकि निम्न मान अणुओं के बीच दुर्बल आकर्षण को दर्शाता है।
  • b गैस अणुओं द्वारा घेरे गए सीमित आयतन को दर्शाता है: b का उच्च मान बताता है कि गैस अणु बड़े हैं या अधिक आयतन घेरते हैं, और निम्न मान छोटे अणुओं को दर्शाता है।

व्याख्या:

यदि किसी गैस में a का मान कम है, तो इसका अर्थ है कि गैस में अंतरा-आण्विक आकर्षण दुर्बल हैं (क्योंकि a अंतरा-आण्विक बलों के सामर्थ्य से संबंधित है)।

यदि गैस में b का मान अधिक है, तो इसका अर्थ है कि गैस के अणुओं का आयतन बड़ा है (अर्थात, बड़ा आण्विक आकार)।

यह विकल्प 2 के साथ पूरी तरह से मेल खाता है, जो इसे सही विकल्प बनाता है।

इसलिए, सही उत्तर 2 है।

Kinetic Theory of Gases Question 15:

कौन सी गैस वास्तविक व्यवहार दर्शाती है?

  1. STP पर 16 g O2 का आयतन 11.2 L है
  2. 0.5 L के फ्लास्क में 1 g H2, 300 K पर 24.63 atm का दाब डालता है
  3. 300 K और 1 atm पर 1 मोल NH3 का आयतन 22.4 L है
  4. STP पर 5.6 L CO2 का द्रव्यमान 11 g के बराबर है

Answer (Detailed Solution Below)

Option 3 : 300 K और 1 atm पर 1 मोल NH3 का आयतन 22.4 L है

Kinetic Theory of Gases Question 15 Detailed Solution

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संकल्पना:

वास्तविक गैस व्यवहार

  • एक वास्तविक गैस आदर्श गैस व्यवहार से विचलन दर्शाती है, विशेष रूप से उच्च दाब और निम्न तापमान पर, जहाँ अंतरा-आणविक बल और गैस अणुओं द्वारा घेरा गया आयतन महत्वपूर्ण हो जाता है।
  • आदर्श गैस नियम मानता है कि अणुओं के बीच कोई अन्योन्यक्रिया नहीं है और गैस अणुओं का आयतन नगण्य है। वास्तविक गैसें निम्नलिखित कारकों के कारण इस व्यवहार से विचलित होती हैं:
    • अणुओं के बीच आकर्षक बल।
    • गैस अणुओं का सीमित आयतन।

व्याख्या:

यह निर्धारित करने के लिए प्रत्येक विकल्प का विश्लेषण करें कि कौन सी गैस वास्तविक व्यवहार दर्शाती है:

विकल्प 1: STP पर 16 g O2 का आयतन 11.2 L:

STP पर, एक आदर्श गैस के 1 मोल का आयतन 22.4 L होता है। O2 का मोलर द्रव्यमान 32 g/mol है, इसलिए 16 g O2 0.5 मोल का प्रतिनिधित्व करता है।

इसलिए, O2 के 0.5 मोल का आयतन 11.2 L होना चाहिए, जो विकल्प में दिए गए आयतन के बिलकुल समान है। यह व्यवहार आदर्श गैस व्यवहार के अनुरूप है, वास्तविक गैस व्यवहार नहीं।

विकल्प 2: 0.5 L के फ्लास्क में 1 g H2, 300 K पर 24.63 atm का दाब डालता है:

\(P = nRT / V\)

दाब की गणना:

\(P = (0.5 mol \times 0.0821 L·atm/mol·K \times 300 K) / 0.5 L = 24.63 atm.\)

यह दी गई परिस्थितियों में आदर्श गैस व्यवहार का सुझाव देता है।

आदर्श गैस समीकरण, PV = nRT का उपयोग करके, हम अपेक्षित दाब की गणना कर सकते हैं:

n = 1 g / 2 g/mol = 0.5 mol

R = 0.0821 L·atm/mol·K

T = 300 K

V = 0.5 L

विकल्प 3: 300 K और 1 atm पर 1 मोल NH3 का आयतन 22.4 L है:

यह STP पर एक आदर्श गैस के लिए अपेक्षित आयतन है, लेकिन परिस्थितियाँ 300 K और 1 atm पर दी गई हैं। NH3 के लिए, यह आदर्श गैस व्यवहार से विचलित होगा, और आयतन थोड़ा अलग होगा। यह वास्तविक गैस व्यवहार की ओर इशारा करता है, क्योंकि यह दी गई परिस्थितियों के तहत आदर्श आयतन से बिलकुल मेल नहीं खाता है।

विकल्प 4: STP पर 5.6 L CO2 का द्रव्यमान 11 g के बराबर है:

STP पर, 1 मोल गैस का आयतन 22.4 L होता है। CO2 का मोलर द्रव्यमान 44 g/mol है, इसलिए 11 g CO2 0.25 मोल का प्रतिनिधित्व करता है।

CO2 के 0.25 मोल का आयतन 5.6 L होना चाहिए, जो आदर्श गैस व्यवहार के अनुरूप है। यह विकल्प वास्तविक गैस व्यवहार नहीं दर्शाता है।

इसलिए, वास्तविक व्यवहार दर्शाने वाली गैस 3 है।

300 K और 1 atm पर 1 मोल NH3 का आयतन 22.4 L है।

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