Gujarati
12.Kinetic Theory of Gases
normal

दो कंटेनर $C 1$ तथा $C 2$ जिनका आयतन क्रमशः $V$ तथा $4 \,V$ है में एक समान आदर्श गैस भरी हैं। कंटेनरों को वाल्व युक्त (जो कि शुरू में बंद है) एक पतली क्षैतिज नलिका जिसका आयतन नगण्य है से एक दूसरे से जोड़ा गया है। $C 1$ तथा $C 2$ में प्रारम्भिक दाब क्रमशः $P$ तथा $5 \,P$ है। कंटेनरों का तापमान $300 \,K$ तथा $400 K\,$ बनाऐं रखने के लिए ऊष्मा स्त्रोत लगाए गए है। वाल्व को अव खोला जाता है। सही कथन का चुनाव कीजिए।

A

गैस गरम कंटेनर से ठंडे कंटेनर की तरफ जाएगी तथा यह प्रक्रिया उत्क्रमणीय होगी

B

गैस एक कंटेनर से दूसर कंटेनर में तब जाएगी जब तक दोनों कंटेनर में मोलो की संख्या समान न हो जाए।

C

वाल्व खोलने के लम्बे समय के बाद दोनों कंटेनरों में दाब $3 \,P$ होगा।

D

वाल्व खोलने के लम्बे समय के बाद गरम कंटेनर में मोलों की संख्या ठंडे कंटेनर के मोलों की संख्या से तीन गुनी होगी

(KVPY-2019)

Solution

$(d)$ Let $n_{1}$ and $n_{2}$ are number of moles of gas present in container $C_{1}$ and $C_{2}$ respectively, before the value is opened.

Then, using $p V=n R T$.

$\text { and }$

$n_{1} =\frac{p V}{R(300)}$

$n_{2} =\frac{5 p(4 V)}{R(400)}$

When value is opened gas flows from $C_{2}$ to $C_{1}$ till pressure in $C_{1}$ and $C_{2}$ is equal. Let after equalisation of pressure in both $C_{1}$ and $C_{2}$, its value is $p_{0}$,

Then, using $p V=n R^{\prime} T$.

$p_{0} V=n_{1}^{\prime} R(300)\left(\right.$ Container $\left.C_{1}\right)$

and $p_{0} 4 V=n_{2}{ }^{\prime} R(400)$ (Container $C_{2}$ )

So, $\quad n_{1}^{\prime}=\frac{p_{0} V}{R(300)}$

and $\quad n_{2}^{\prime}=\frac{p_{0}(4 V)}{R(400)}$

As no gas is leaked from containers,

$n_{1}+n_{2}=n_{1}{ }^{\prime}: n_{2}{ }^{\prime}$

$\Rightarrow \quad \frac{p V}{R(300)}+\frac{20 p V}{R(400)}$ = $\quad \frac{p_{0} V}{R(300)}+\frac{4 p_{0} V}{R(400)}$

So, $p\left(\frac{1}{300}+\right.\left.\frac{20}{400}\right)$ $=p_{0}\left(\frac{1}{300}+\frac{4}{400}\right)$

$\Rightarrow \quad 4 p=p_{0}$

$\text { Now, } \frac{n_{2}{ }^{\prime}}{n_{1}{ }^{\prime}}=\frac{\frac{4 p_{0} V}{R(400)}}{\frac{p_{0} V}{R(300)}}=3$

Finally number of moles of $C_{2}$ is thrice of $C_{1}$.

Standard 11
Physics

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