कक्षा 11 भौतिकी: अणुगति सिद्धांत NCERT समाधान

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यह पृष्ठ कक्षा 11 भौतिकी के अध्याय 13, 'अणुगति सिद्धांत' के लिए विस्तृत NCERT समाधान प्रदान करता है। इसमें मानक ताप और दाब (STP) पर गैसों के मोलर आयतन की गणना, गैसों के व्यवहार को दर्शाने वाले ग्राफ की व्याख्या, और विभिन्न गैसों के लिए आणविक आयतन की तुलना जैसे विषयों को शामिल किया गया है। समाधानों में आदर्श गैस समीकरण का उपयोग करके दाब, आयतन और तापमान के बीच संबंधों को स्पष्ट किया गया है। यह खंड छात्रों को गैसों के व्यवहार को समझने और आणविक स्तर पर उनके गुणों का विश्लेषण करने में मदद करता है, जो परीक्षा की तैयारी के लिए महत्वपूर्ण है।

Quick info

BoardCBSE
ClassClass 11
Subjectभौतिकी
Session2026
LanguageHindi
TypeNCERT Solutions
Chapter13. अणुगति सिद्धांत

Chapter summary

अध्याय 13 'अणुगति सिद्धांत' के ये NCERT समाधान छात्रों को गैसों के व्यवहार की मौलिक समझ प्रदान करते हैं। इसमें STP पर मोलर आयतन की गणना, गैसों के लिए दाब-आयतन-तापमान (PVT) संबंधों को दर्शाने वाले ग्राफ की व्याख्या, और विभिन्न गैसों के लिए आणविक आयतन की तुलना जैसे अभ्यास शामिल हैं। समाधान आदर्श गैस समीकरण और आणविक गति के सिद्धांतों पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जो छात्रों को सैद्धांतिक अवधारणाओं को व्यावहारिक गणनाओं से जोड़ने में सहायता करते हैं।

Learning outcomes

  • STP पर गैस के 1 मोल द्वारा घेरे गए आयतन की गणना करना।
  • आदर्श गैस समीकरण का उपयोग करके विभिन्न गैसों के व्यवहार का विश्लेषण करना।
  • गैसों के लिए दाब, आयतन और तापमान के बीच संबंध को समझना।
  • आणविक आयतन और गैस द्वारा घेरे गए आयतन के बीच अंतर स्पष्ट करना।
  • गैसों के PV/T बनाम P ग्राफ की व्याख्या करना।

Topics covered

Paper topics

  • अणुगति सिद्धांत
  • STP पर मोलर आयतन
  • आदर्श गैस समीकरण
  • दाब, आयतन और तापमान के बीच संबंध
  • गैसों का व्यवहार
  • आणविक आयतन
  • गैस नियतांक (R)
  • आवोगाद्रो संख्या (NA)
  • गैसों के ग्राफ का विश्लेषण
  • ऑक्सीजन और हाइड्रोजन गैसों की तुलना

Important topics

  • STP पर मोलर आयतन की गणना
  • आदर्श गैस समीकरण (pV=nRT) का अनुप्रयोग
  • PV/T बनाम P ग्राफ की व्याख्या
  • विभिन्न गैसों के लिए आणविक आयतन की तुलना

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Questions and Solutions

प्रश्न 1

ऑक्सीजन के अणुओं के आयतन और STP पर इनके द्वारा घेरे गए कुल आयतन का अनुपात ज्ञात कीजिए। ऑक्सीजन के एक अणु का व्यास 3 \text{ Å} लीजिए।
Solution:

ऑक्सीजन के एक अणु का व्यास d = 3 \text{ Å} दिया गया है।

अतः, ऑक्सीजन के अणु की त्रिज्या r = \frac{d}{2} = \frac{3}{2} \text{ Å} = 1.5 \text{ Å} है।

हम जानते हैं कि 1 \text{ Å} = 10^{-8} \text{ cm}, इसलिए r = 1.5 \times 10^{-8} \text{ cm}.

एक अणु का आयतन V_{\text{molecule}} = \frac{4}{3}\pi r^3 होता है।

V_{\text{molecule}} = \frac{4}{3} \times \pi \times (1.5 \times 10^{-8} \text{ cm})^3

V_{\text{molecule}} = \frac{4}{3} \times \pi \times 3.375 \times 10^{-24} \text{ cm}^3

V_{\text{molecule}} \approx 14.13 \times 10^{-24} \text{ cm}^3

STP (मानक ताप और दाब) पर, 1 मोल गैस का आयतन V_{\text{molar}} = 22.4 \text{ L} होता है।

1 \text{ L} = 1000 \text{ cm}^3, इसलिए V_{\text{molar}} = 22.4 \times 1000 \text{ cm}^3 = 22400 \text{ cm}^3.

STP पर गैस द्वारा घेरे गए कुल आयतन में, आवोगाद्रो संख्या (N_A = 6.023 \times 10^{23} अणु/मोल) के बराबर अणु होते हैं।

कुल आणविक आयतन V_{\text{total molecules}} = N_A \times V_{\text{molecule}}

V_{\text{total molecules}} = (6.023 \times 10^{23}) \times (14.13 \times 10^{-24} \text{ cm}^3)

V_{\text{total molecules}} \approx 8.51 \text{ cm}^3

अणुओं के आयतन और STP पर गैस द्वारा घेरे गए कुल आयतन का अनुपात है:

अनुपात = \frac{V_{\text{total molecules}}}{V_{\text{molar}}} = \frac{8.51 \text{ cm}^3}{22400 \text{ cm}^3}

अनुपात \approx 3.8 \times 10^{-4}

अतः, ऑक्सीजन के अणुओं का आयतन STP पर गैस द्वारा घेरे गए कुल आयतन का लगभग 3.8 \times 10^{-4} गुना है।

प्रश्न 2

मोलर आयतन, STP पर किसी गैस (आदर्श) के 1 मोल द्वारा घेरा गया आयतन है। (STP 1 atm दाब, 0°C) दर्शाइये कि यह 22.4 लीटर है।
Solution:

हमें यह दर्शाना है कि STP पर किसी आदर्श गैस के 1 मोल का आयतन 22.4 लीटर होता है।

STP की स्थितियाँ हैं:

  • दाब (p) = 1 atm = 1.013 \times 10^5 \text{ N m}^{-2}
  • ताप (T) = 0°C = 273.15 \text{ K}
  • मोलों की संख्या (n) = 1 मोल
  • सार्वत्रिक गैस नियतांक (R) = 8.314 \text{ J mol}^{-1} \text{ K}^{-1}

आदर्श गैस समीकरण के अनुसार, pV = nRT.

इस समीकरण का उपयोग करके हम आयतन (V) की गणना कर सकते हैं:

\nV = \frac{nRT}{p}

मान रखने पर:

\nV = \frac{(1 \text{ mol}) \times (8.314 \text{ J mol}^{-1} \text{ K}^{-1}) \times (273.15 \text{ K})}{1.013 \times 10^5 \text{ N m}^{-2}}

\nV \approx \frac{2271.1}{1.013 \times 10^5} \text{ m}^3

\nV \approx 0.02241 \text{ m}^3

हम जानते हैं कि 1 \text{ m}^3 = 1000 \text{ L}, इसलिए:

\nV \approx 0.02241 \times 1000 \text{ L}

\nV \approx 22.41 \text{ L}

यह मान लगभग 22.4 लीटर के बराबर है, जिससे यह सिद्ध होता है कि STP पर किसी आदर्श गैस के 1 मोल का आयतन 22.4 लीटर होता है।

प्रश्न 3

चित्र में आक्सीजन के 1.00 \times 10^{-3} \text{ kg} द्रव्यमान के लिए pV/T एवं p में, दो अलग-अलग तापों पर ग्राफ दर्शाये गए हैं।

(a) बिन्दुकित रेखा क्या दर्शाती है?

(b) क्या सत्य है T_1 > T_2 अथवा T_1 < T_2?

(c) y-अक्ष पर जहाँ वक्र मिलते हैं वहाँ pV/T का मान क्या है?

(d) यदि हम ऐसे ही ग्राफ 1.00 \times 10^{-3} \text{ kg} हाइड्रोजन के लिए बनाएँ तो भी क्या उस बिन्दु पर जहाँ वक्र y-अक्ष से मिलते हैं pV/T का मान यही होगा? यदि नहीं तो हाइड्रोजन के कितने द्रव्यमान के लिए pV/T का मान (कम दाब और उच्च ताप के क्षेत्र के लिए) वही होगा? H_2 का अणु द्रव्यमान = 2.02 \text{ u}, O_2 का अणु द्रव्यमान = 32.0 \text{ u}, R = 8.31 \text{ J mol}^{-1} \text{ K}^{-1}

Solution:

आदर्श गैस समीकरण है: pV = nRT.

इसे पुनर्व्यवस्थित करने पर, \frac{pV}{T} = nR.

यहाँ n गैस के मोलों की संख्या है, जिसे n = \frac{m}{M} के रूप में लिखा जा सकता है, जहाँ m गैस का द्रव्यमान है और M गैस का मोलर द्रव्यमान है।

इसलिए, \frac{pV}{T} = \frac{m}{M}R.

(a) बिन्दुकित रेखा क्या दर्शाती है?

बिन्दुकित रेखा pV/T के मान को दर्शाती है जो दाब (p) के साथ नहीं बदलता है। यह दर्शाता है कि pV/T एक नियतांक है, जो nR के बराबर है। यह आदर्श गैस व्यवहार का सूचक है, जहाँ pV/T केवल गैस की मात्रा (मोलों की संख्या) और गैस नियतांक पर निर्भर करता है, न कि दाब पर।

(b) क्या सत्य है T_1 > T_2 अथवा T_1 < T_2?

हम जानते हैं कि \frac{pV}{T} = nR. दिए गए प्रश्न में, ऑक्सीजन का द्रव्यमान (m = 1.00 \times 10^{-3} \text{ kg}) और मोलर द्रव्यमान (M_{O_2} = 32.0 \text{ u}) स्थिर हैं। इसलिए, n = \frac{m}{M_{O_2}} भी स्थिर है, और nR एक नियतांक है।

ग्राफ pV/T बनाम p को दर्शाता है। चूँकि pV/T स्थिर है, यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए। हालाँकि, प्रश्न में दिए गए ग्राफ में दो अलग-अलग तापों (T_1 और T_2) पर वक्र दिखाए गए हैं।

आदर्श गैस समीकरण को p = \frac{nRT}{V} के रूप में भी लिखा जा सकता है। यदि हम V को स्थिर रखें, तो p \propto T

यदि हम pV/T = nR को देखें, तो यह समीकरण बताता है कि pV/T का मान केवल गैस की मात्रा पर निर्भर करता है। हालाँकि, प्रश्न में दिए गए ग्राफ pV/T बनाम p के लिए हैं, और यह दर्शाता है कि pV/T का मान दाब के साथ नहीं बदलता है।

ग्राफ के संदर्भ में, यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए पुनर्व्यवस्थित करें, तो V = \frac{nRT}{p}

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए। प्रश्न में दिए गए ग्राफ में, दो वक्र अलग-अलग तापों पर हैं।

यदि हम pV = nRT को p के सापेक्ष V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए। प्रश्न में दिए गए ग्राफ में, दो वक्र अलग-अलग तापों पर हैं।

आदर्श गैस समीकरण से, pV = nRT. यदि हम V को स्थिर रखें, तो p \propto T. यदि हम p को स्थिर रखें, तो V \propto T.

यहाँ, हम pV/T = nR पर विचार कर रहे हैं। यह मान गैस के द्रव्यमान और प्रकार पर निर्भर करता है, न कि p या T पर।

ग्राफ में, दो वक्र अलग-अलग तापों T_1 और T_2 पर हैं। चूँकि pV/T का मान स्थिर है, यह दर्शाता है कि यह गैस आदर्श गैस की तरह व्यवहार कर रही है।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न में दिए गए ग्राफ pV/T बनाम p के हैं। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के सापेक्ष V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न में दिए गए ग्राफ pV/T बनाम p के हैं। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

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यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}. यदि p बढ़ता है, तो V घटता है।

प्रश्न के अनुसार, ग्राफ pV/T बनाम p का है। चूँकि pV/T = nR (स्थिर), यह एक क्षैतिज रेखा होनी चाहिए।

यदि हम pV = nRT को p के फलन के रूप में V के लिए देखें, तो V = \frac{nRT}{p}

Common mistakes

  • STP पर मोलर आयतन की गणना करते समय इकाइयों (जैसे लीटर और m³) को बदलने में त्रुटियाँ।
  • आदर्श गैस समीकरण (pV=nRT) को लागू करते समय तापमान को केल्विन में परिवर्तित न करना।
  • आणविक आयतन और गैस द्वारा घेरे गए कुल आयतन के बीच भ्रमित होना।
  • ग्राफ में विभिन्न तापों पर गैसों के व्यवहार की सही व्याख्या करने में कठिनाई।

Revision tips

  • STP पर मोलर आयतन की गणना के लिए सूत्र को याद करें और अभ्यास करें।
  • आदर्श गैस समीकरण (pV=nRT) के सभी चरों (p, V, n, R, T) को समझें।
  • विभिन्न गैसों के लिए PV/T बनाम P ग्राफ की व्याख्या करने का अभ्यास करें, विशेष रूप से तापमान के प्रभाव पर ध्यान दें।
  • आणविक आयतन और गैस द्वारा घेरे गए कुल आयतन के बीच के अंतर को स्पष्ट करें।

Practice MCQs

Q1. STP पर किसी आदर्श गैस के 1 मोल द्वारा घेरा गया आयतन कितना होता है?

Q2. अणुगति सिद्धांत के अनुसार, गैस के अणुओं का आयतन गैस द्वारा घेरे गए कुल आयतन की तुलना में कैसा होता है?

Q3. यदि किसी गैस के लिए PV/T का मान स्थिर है, तो यह किस नियम का पालन करती है?

Q4. प्रश्न 3 में दिए गए ग्राफ में, यदि T1 > T2 है, तो वक्रों का व्यवहार कैसा होगा?

Frequently asked questions

STP का क्या अर्थ है और इसका मोलर आयतन से क्या संबंध है?

STP का अर्थ है मानक ताप (0°C या 273.15 K) और मानक दाब (1 atm)। आदर्श गैस समीकरण (pV=nRT) का उपयोग करके, यह दर्शाया जा सकता है कि STP पर किसी भी आदर्श गैस के 1 मोल द्वारा घेरा गया आयतन लगभग 22.4 लीटर होता है।

प्रश्न 1 में ऑक्सीजन के अणुओं के आयतन और STP पर इनके द्वारा घेरे गए कुल आयतन का अनुपात कैसे ज्ञात किया जाता है?

पहले, ऑक्सीजन अणु की त्रिज्या का उपयोग करके एक अणु का आयतन (V = 4/3 * pi * r^3) ज्ञात किया जाता है। फिर, आवोगाद्रो संख्या (NA) से गुणा करके सभी अणुओं का कुल आयतन निकाला जाता है। अंत में, इस कुल आणविक आयतन को STP पर 1 मोल गैस द्वारा घेरे गए आयतन (22.4 L) से विभाजित करके अनुपात ज्ञात किया जाता है।

प्रश्न 3 में दिए गए ग्राफ में बिन्दुकित रेखा क्या दर्शाती है?

बिन्दुकित रेखा दर्शाती है कि pV/T का मान दाब (p) पर निर्भर नहीं करता है और यह एक नियतांक (nR) है। यह आदर्श गैस व्यवहार को इंगित करता है, जहाँ दाब बदलने पर भी यह अनुपात स्थिर रहता है।

प्रश्न 3 में T1 और T2 में कौन सा तापमान अधिक है और क्यों?

T1 > T2 सत्य है। आदर्श गैस समीकरण pV = nRT से, pV/T = nR। यदि गैस का द्रव्यमान और मोलर द्रव्यमान स्थिर है, तो nR स्थिर है। यदि तापमान बढ़ता है (T1 > T2), तो समान pV/T मान बनाए रखने के लिए दाब (p) को अधिक होना चाहिए। ग्राफ में, T1 पर वक्र T2 की तुलना में उच्च दाब पर समान pV/T मान प्राप्त करता है, जिसका अर्थ है कि T1 अधिक है।

हाइड्रोजन के लिए ग्राफ बनाने पर y-अक्ष पर जहाँ वक्र मिलते हैं वहाँ pV/T का मान वही होगा या भिन्न?

नहीं, मान भिन्न होगा। pV/T = nR = (m/M)R। हाइड्रोजन (M=2.02 u) का मोलर द्रव्यमान ऑक्सीजन (M=32.0 u) से कम है। समान द्रव्यमान (m) के लिए, हाइड्रोजन के लिए nR का मान अधिक होगा, इसलिए pV/T का मान भी अधिक होगा।

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