एक गैस को _______ द्वारा द्रवीभूत (liquefied) किया जा सकता है।

Question

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The correct answer is C: उच्च दबाव और कम तापमान. एक गैस को उच्च दबाव लागू करके और तापमान कम करके द्रवीभूत किया जा सकता है। ये स्थितियां गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा (kinetic energy) को कम करने और अंतर-आणविक बलों को बढ़ाने के लिए आवश्यक हैं, जिससे वे अपनी यादृच्छिक गति पर काबू पा सकें और तरल अवस्था में संघनित हो सकें।

Step-by-Step Solution & Concepts:
एक गैस को उच्च दबाव लागू करके और तापमान कम करके द्रवीभूत किया जा सकता है। ये स्थितियां गैस के अणुओं की गतिज ऊर्जा (kinetic energy) को कम करने और अंतर-आणविक बलों को बढ़ाने के लिए आवश्यक हैं, जिससे वे अपनी यादृच्छिक गति पर काबू पा सकें और तरल अवस्था में संघनित हो सकें।

Working Principle: गतिज आणविक सिद्धांत बताता है कि गैस के कण उच्च गतिज ऊर्जा के साथ यादृच्छिक रूप से चलते हैं। दबाव बढ़ाकर, हम अणुओं को करीब लाते हैं, जिससे उनके द्वारा घेरा गया आयतन कम हो जाता है। तापमान घटाकर, हम उनकी औसत गतिज ऊर्जा को कम करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि आकर्षक अंतर-आणविक बल (वैन डेर वाल्स बल) प्रभावी रूप से अणुओं को एक साथ बांध सकें ताकि गैस तरल चरण में परिवर्तित हो सके।

Key Formulas: $PV = nRT$ — आदर्श गैस नियम जो दबाव, आयतन और तापमान के बीच संबंध दर्शाता है।; $F_{attraction} \propto \frac{1}{r^6}$ — अंतर-आणविक दूरी $r$ पर वैन डेर वाल्स बल की निर्भरता।

Key Points: द्रवीकरण के लिए गतिज ऊर्जा को कम करना (शीतलन) आवश्यक है।; द्रवीकरण के लिए अंतर-आणविक निकटता (संपीड़न) को बढ़ाना आवश्यक है।; गैसें उच्च दबाव और कम तापमान पर आदर्श व्यवहार से सबसे अधिक विचलित होती हैं।

Advantages: कंटेनरों में गैसों के कुशल परिवहन और भंडारण की सुविधा प्रदान करता है।

Disadvantages: ऊर्जा-गहन प्रक्रिया जिसके लिए भारी क्रायोजेनिक उपकरणों की आवश्यकता होती है।

Applications: सिलेंडरों में एलपीजी (तरलीकृत पेट्रोलियम गैस) का भंडारण।; तरल ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और हीलियम के भंडारण के लिए क्रायोजेनिक उद्योग।

Additional Info: क्रांतिक तापमान वह तापमान है जिसके ऊपर दबाव की परवाह किए बिना किसी गैस को द्रवीभूत नहीं किया जा सकता है।. विकल्प A गलत है क्योंकि उच्च तापमान आणविक गतिज ऊर्जा को बढ़ाता है, जो द्रवीकरण का विरोध करता है।

Answer: C सही है — एक गैस को उच्च दबाव लागू करके और तापमान कम करके द्रवीभूत किया जा सकता है।

Exam Tip: याद रखें: तरल के रूप में बंधने के लिए अणुओं का 'धीमा और करीब' होना आवश्यक है। उच्च दबाव उन्हें करीब लाता है; कम तापमान उन्हें धीमा बनाता है।

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Option A: कम दबाव और उच्च तापमान

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Option B: कम दबाव और कम तापमान

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Option D: उच्च दबाव और उच्च तापमान

Correct Answer

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