एक गैस अपने पात्र की दीवारों पर दबाव क्यों डालती है?

Question

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The correct answer is B: क्योंकि गैस के अणु दीवारों से टकराते हैं. गैस के अणु पात्र की दीवारों पर दबाव डालते हैं क्योंकि वे निरंतर, यादृच्छिक (random) गति में होते हैं और पात्र की आंतरिक सतह से बार-बार टकराते हैं। ये टक्करें दीवार के क्षेत्रफल पर बल लगाती हैं, जिससे वह उत्पन्न होता है जिसे हम गैस दबाव के रूप में महसूस करते हैं।

Step-by-Step Solution & Concepts:
गैस के अणु पात्र की दीवारों पर दबाव डालते हैं क्योंकि वे निरंतर, यादृच्छिक (random) गति में होते हैं और पात्र की आंतरिक सतह से बार-बार टकराते हैं। ये टक्करें दीवार के क्षेत्रफल पर बल लगाती हैं, जिससे वह उत्पन्न होता है जिसे हम गैस दबाव के रूप में महसूस करते हैं।

Working Principle: गैसों के गतिज आणविक सिद्धांत (Kinetic Molecular Theory) के अनुसार, गैस के कणों में गतिज ऊर्जा होती है और वे तब तक सीधी रेखाओं में चलते हैं जब तक कि वे किसी सीमा से टकरा न जाएं। टक्कर पर, कण समय अंतराल ($$dt$$) में संवेग परिवर्तन ($$dp$$) से गुजरते हैं। न्यूटन के दूसरे नियम के अनुसार, लगाया गया बल $$F = \frac{dp}{dt}$$ के रूप में परिभाषित है, और चूंकि दबाव ($$P$$) प्रति इकाई क्षेत्रफल ($$A$$) पर बल है, इसलिए इसे $$P = \frac{F}{A}$$ के रूप में व्यक्त किया जाता है।

Key Formulas: $P = \frac{F}{A}$ — प्रति इकाई क्षेत्रफल बल के रूप में दबाव; $F = \frac{dp}{dt}$ — संवेग में परिवर्तन के साथ बल को जोड़ने वाला न्यूटन का दूसरा नियम

Key Points: गैस का दबाव टक्करों की आवृत्ति और बल के सीधे आनुपातिक होता है।; तापमान में वृद्धि अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा को बढ़ाती है, जिससे अधिक शक्तिशाली और लगातार टक्करें होती हैं।; दबाव अरबों सूक्ष्म-स्तरीय आणविक प्रभावों का एक व्यापक-स्तरीय परिणाम है।

Applications: ऑटोमोबाइल के टायरों में हवा भरना; प्रेशर कुकर की कार्यक्षमता

Additional Info: समुद्र तल पर मानक वायुमंडलीय दबाव $1.013 	imes 10^5 	ext{ Pa}$ है।. विकल्प A गलत है क्योंकि आदर्श गैसों में आकर्षण बल (वैन डेर वाल्स बल) आमतौर पर कमजोर होते हैं और दबाव का कारण बनने के बजाय उसे कम करते हैं। विकल्प C गलत है क्योंकि घनत्व केवल टक्कर की आवृत्ति के माध्यम से दबाव को प्रभावित करता है, न कि मूल कारण के रूप में। विकल्प D गलत है क्योंकि थर्मल विस्तार बढ़ी हुई गतिज ऊर्जा और दबाव का परिणाम है, न कि दीवार के दबाव का कारण।

Answer: B सही है — गैस के अणु पात्र की दीवारों के साथ टक्कर के दौरान निरंतर बमबारी और संवेग हस्तांतरण के कारण दबाव डालते हैं।

Exam Tip: हमेशा याद रखें कि आदर्श गैस समस्याओं में, यह मान लें कि दीवारों के साथ टक्कर पूरी तरह से लोचदार (elastic) होती है, जिसका अर्थ है कि प्रभाव के दौरान कोई गतिज ऊर्जा नष्ट नहीं होती है।

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Option A: क्योंकि गैस के अणु एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं

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Option C: क्योंकि गैस का घनत्व अधिक होता है

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Option D: क्योंकि गर्म करने पर गैस के अणु फैलते हैं

Correct Answer

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