Gazlar - Gazların Özellikleri -Gazlarla İlgili Örnek Soru Ve Cevaplar Çözümlü Sorular

Gazlar - Gazların Özellikleri -Gazlarla İlgili Örnek Soru ve Cevaplar Çözümlü Sorular
Gazlar - Gazların Özellikleri -Gazlarla İlgili Örnek Soru ve Cevaplar Çözümlü Sorular
GAZLAR
ÖZELLİKLER
Madde ve özellikleri konusunda maddenin katı, sıvı ve gaz olmak üzere üç fiziksel halinin olduğunu söylemiştik
Bu konuda maddenin gaz halini inceleyeceğiz
GAZLAR: Belirli hacmi ve şekli olmayan koyuldukları bütün kapları dolduran maddelerdir Gazlar sıkıştırıldıklarında hacimleri büyük ölçüde sıkıştırılabilen maddelerdir
Gerçek gazların özelliklerini inceleyebilmek çok zor olduğundan ilim adamları ideal gaz modelini geliştirmişlerdir İdeal gaz gerçekte var olmayan bir gazdır

 Gazların sıcaklığını çok artırıp basıncını çok düşürdüğümüzde gerçek gaz ideal gaz gibi davranır

 Gazlar üzerindeki basıncı artırıp sıcaklığını düşürürsek gaz sıvılaşır

 Gazların görünür özelliklerinden faydalanarak görünmeyen özelliklerini inceleyen teoriye KİNETİK GAZ TEORİSİ denir

İDEAL GAZLARIN ÖZELLİKLERİ
1 Gaz taneciklerinin hacimleri, tanecikler arası mesafe yanında sıfır kabul edilir
2 Tanecikler arasındaki etkileşim (itme ve çekme kuvvetleri) sıfır kabul edilir
3 Gaz tanecikleri birbirleriyle ve içinde bulundukları kabın iç yüzeyiyle sürekli çarpışırlar Bu çarpışmalar fiziksel olup esnek çarpışmadır
4 Gaz taneciklerinin özellikleri incelenirken ölçülebilen özellikleri üzerinde durulur

Gazların ölçülebilen özellikleri
P V n T dir
   
Basınç Hacim Mol Mutlak
(atm) (L) (mol) sıcaklık (K)

Basınç (P)

Kapalı bir kapta gaz basıncı manometre ile ölçülür basınç birimi atmosferdir
1 Atmosfer basıncı: 0C, deniz seviyesinde 76cm yüksekliğindeki civa sıvısının tabana yapmış olduğu basınca eş değer açık hava basıncına 1 atm denir

Hacim (V)
Bir maddenin uzay boşluğunda doldurduğu yere hacim denir Gazların hacmi koyuldukları kapların iç hacimlerine eşittir Hacim birimi olarak gazlarda genellikle Litre (L) kullanılır

Mol Sayısı (n)
Bir maddenin tanecik sayısının Avogadro sayısıyla kıyaslanmasından elde edilen bir niceliktir Daha önceki konularımızda mol kavramını detaylı olarak gördük

Sıcaklık (T)
Sıcaklık bir maddenin taneciklerinin ortalama kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür Termometre denilen aletle ölçülür Gazların ortalama kinetik enerjisi ile mutlak sıcaklık doğru orantılıdır
Çeşitli sıcaklık ölçekleri ve birimleri vardır Fahrenheit (F), Celcius (C) ve Kelvin (K) gibi

t C + 273 = T K
t C + x 32 = F

 Gazlarda mutlak sıcaklık kullanılır Yani Kelvin sıcaklığı

GAZ KANUNLARI
BOYLE - MARIOTTE KANUNU
CHARLES KANUNU
GAY - LUSSAC KANUNU
DALTON KANUNU
AVOGADRO KANUNU

BOYLE - MARIOTTE KANUNU
Sıcaklığı ve miktarı sabit olan bir gazın basıncı ile hacminin çarpımı da sabittir
< n ve T > sabit ise PxV = k ( k sabit bir sayı)
ya da
Sıcaklığı ve miktarı sabit olan bir gazın basıncı ile hacmi ters orantılıdır
< n ve T > sabit ise P  V-1
Şimdi bu olayı sürtünmesiz pistonlu kaplarda görelim

Bu durumda
P1V1 = P2V2 = P3V3

Şimdi bu olayın grafiklerini inceleyim

Şimdi bu olayı örnekler ile açıklayalım

ÖRNEK ÇÖZUM
Şekildeki sistemde kaplar arasındaki musluklar sabit sıcaklıkta açıldığında sitemin toplam basıncı kaç atm olur?
A) 1,2 B) 1,6 C) 2,0 D) 2,4 E) 2,8 MUSLUKLAR
AÇILMADAN ÖNCE AÇILDIKTAN SONRA
P1V1 + P2V2 + P3V3 = PSONVSON
3 x 4 + 0 x 4 + 6 x 2 = PSON x (4+4+2)
24 = 10PSON
2,4 = PSON
CEVAP - D

Şekildeki sistemde M muslukları açıldığında piston nerede durur? (Aralıklar eşit bölmeli olup sıcaklık sabittir)
A) X B) X ile Y arası C) Y
D) Z E) T
MUSLUKLAR
AÇILMADAN ÖNCE AÇILDIKTAN SONRA
P1V1 + P2V2 + P3V3 = PSONVSON
4P 2V + 2P 3V + P 3V = P VTOP
8PV + 6PV + 3PV = P VTOP
17PV = P VTOP
17V = VTOP
Hacmin 17 V olması için piston T noktasına ulaşmalı
CEVAP - E

Yandaki grafikte bir gazın basıncı (P) ile hacmi (V) arasındaki ilişki verilmiştir Buna göre;
I Sabit sıcaklıkta A noktasın
daki mol sayısı, B noktasın
dakinden büyüktür
II A ve B noktalarında gazların mol sayıları eşit ise B
noktasında gazın öz kütlesi daha küçüktür
III Sabit sıcaklıkta A noktasındaki (PxV), B
noktasındaki (PxV) ına eşittir
Yargılarından hangileri doğrudur?
A) Yalnız II B) I ve II C) II ve III
D) I ve III E) I – II ve III
I V1 hacminde A noktasındaki basınç P2 B noktasının göstereceği basınçtan daha büyüktür Basıncın mol sayısı ile doğru orantılı olduğunu düşünürsek bu A noktasındaki basınç B'den fazladır
II A ve B noktalarında mol sayıları eşit ise bu noktalardaki kütlelerde eşittir B noktasının hacmi daha büyük olduğundan öz kütlesi daha küçüktür
III P - V ilişkisin grafikteki gibi olması için gazın n ve T niceliklerinin sabit olması gerekir bu durumda da PxV değerleri grafikteki eğri üzerinde har noktada birbirine eşittir Buna A ve B noktaları da dahil
CEVAP - E

CHARLESS Kanunu
"Basıncı (P) ve miktarı (n) sabit olan bir gazın; hacmi (V) ile mutlak sıcaklığı (T) doğru orantılıdır"
Bu olayı şöyle sembolize edebiliriz:
< n ve P > sabit ise V 

________________________________________

Bu olayı grafiklerle şöyle izah edebiliriz:

Her iki grafikte de n ve P sabittir
İkinci grafikte -273'ten sonra kesik kesik çizilen kısım; gazların oralarda sıvılaştığını ifade etmektedir -273' ten daha küçük sıcaklıklarda maddenin gaz halinin bulunmadığı anl gelir
________________________________________
Bu kanunu bir örnekle açıklayalım:
ÖRNEK 1
Normal koşullarda bulunan bir miktar O2 gazının hacmi 20 L gelmektedir bu gazın hacmini aynı basınçta 100 L yapabilmek için sıcaklığını kaç 0 C 'ye çıkartmalıyız?

ÇÖZÜM
NK 0 0 C = 273 K ve 1 atm'de gazın hacmi 20 L ise;

olduğuna göre; T2 = 1365 K

Sonuç 0C olarak istendiğine göre: T 0K = t 0C + 273 ise

1365 = t 0C + 273
1365 - 273 = t 0C
1092 = t 0C

GAY LUSSAC Kanunu
"Hacmi ve miktarı sabit olan bir gazın, basıncıyla (P) mutlak sıcaklığı (T) doğru orantılıdır"
________________________________________
Bunu şöyle formüle edebiliriz;
< V ve n > sabit ise P  T yani
________________________________________

Bu olayı grafiklerle şöyle izah edebiliriz;

________________________________________
Şimdi birde örnek çözelim:
ÖRNEK 1
Kapalı bir kapta 2 atm basınçta bulunan 0 0C'deki He gazının basıncını 8 atm yapabilmek için sıcaklığını kaç 0C ' çıkartmalıyız?

ÇÖZÜM
Kapalı kap demek hacmi sabit olan gaz demek Ayrıca gazı ısıtmakla mol sayısı da değişmeyeceğinden "n" de sabittir Bu durumda;

Eşitliğinde değerleri yerine koyarsak;

Buradan T2 ' yi bulursak;

2T2 = 8 x 273
T2 = 4 x 273
T2 = 1092 0K ancak sonuç 0C olarak istendiği için;
T 0K = t 0C + 273
1092 0K = t 0C + 273
1092 - 273 = t 0C
819 = t 0C

GAY LUSSAC Kanunu
"Hacmi ve miktarı sabit olan bir gazın, basıncıyla (P) mutlak sıcaklığı (T) doğru orantılıdır"
________________________________________
Bunu şöyle formüle edebiliriz;
< V ve n > sabit ise P a T yani
________________________________________

Bu olayı grafiklerle şöyle izah edebiliriz;

________________________________________
Şimdi birde örnek çözelim:
ÖRNEK 1
Kapalı bir kapta 2 atm basınçta bulunan 0 0C'deki He gazının basıncını 8 atm yapabilmek için sıcaklığını kaç 0C ' çıkartmalıyız?

ÇÖZÜM
Kapalı kap demek hacmi sabit olan gaz demek Ayrıca gazı ısıtmakla mol sayısı da değişmeyeceğinden "n" de sabittir Bu durumda;

Eşitliğinde değerleri yerine koyarsak;

Buradan T2 ' yi bulursak;

2T2 = 8 x 273
T2 = 4 x 273
T2 = 1092 0K ancak sonuç 0C olarak istendiği için;
T 0K = t 0C + 273
1092 0K = t 0C + 273
1092 - 273 = t 0C
819 = t 0C

DALTON YASASI
Hacmi ve sıcaklığı sabit olan bir gazın basıncı ile mol sayısı doğru orantılıdır
Bu ifadeyi şöyle sembolize edebiliriz
< V ile T > sabit ise P  n
Şimdi aşağıdaki pistonlu kaplarda bu olayın nasıl olduğunu inceleyelim

________________________________________
Şimdi de bu olayın grafiğini çizelim;

DALTON YASASI
Hacmi ve sıcaklığı sabit olan bir gazın basıncı ile mol sayısı doğru orantılıdır
Bu ifadeyi şöyle sembolize edebiliriz
< V ile T > sabit ise P  n
Şimdi aşağıdaki pistonlu kaplarda bu olayın nasıl olduğunu inceleyelim

________________________________________
Şimdi de bu olayın grafiğini çizelim;

AVOGADRO KANUNU
Sıcaklığı ve basıncı sabit olan bir gazın hacmi ile mol sayısı doğru orantılıdır
Bu ifadeyi söyle sembolize edebiliriz
< P ile T > sabit ise V  n dir
Şimdi aşağıda pistonlu kaplarda bulunan gazların davranışını inceleyim

Şimdi bu olayın grafiğini çizelim;

________________________________________
ÖRNEK
ÇÖZÜM

İDEAL GAZLAR
İDEAL GAZ DENKLEMİ
Şu ana kadar gaz kanunlarından elde ettiğimiz bağıntıları şöyle bir hatırlarsak:

P  n V T
P T olduğuna göre
P V  n T orantısını elde ederiz
P V  n T orantısını eşitliğe dönüştürürsek bir orantı sabiti olur Bu orantı sabitine “R” dersek

P V = n R T

Bu bağıntıya ideal gaz denklemi denir
Bu denklemi tanıyalım:

olur

Normal Koşullarda R’nin sayısal değerini bulursak:

NKda yani
0 °C = 273°K’de 1 atm basınçta
1 mol gaz 22,4 Litre olursa

NK’da R’nin sayısal değeri

 Bir gazın herhangi bir şartta bir niceliği (P, V, n, T’den biri) istenirse ideal gaz denklemi kullanılır)

P V = n R T ideal gaz denklemi

E Bir gazın iki farklı şartlarda P, V, n ve T nicelikleri kıyaslanırsa ya da aynı koşullarda iki gaz birbiriyle kıyaslanırsa bileşik gaz denklemi kullanılır

Bileşik gaz denklemi

ÖRNEK 1:
2 atm basınçta 0°C de 2,24 litre hacmindeki kapalı kapta kaç mol O2 gazı vardır

ÇÖZÜM:
P V = n R T
2 2,24 = n 273
4,48 = n 22,4
0,2 = n mol

ÖRNEK 2:
Aynı koşullarda 4 g XO2 ile 5 g XO3 gazları eşit hacim kapladığına göre X’in atom ağırlığı nedir? (O = 16)

ÇÖZÜM:
Aynı koşullar demek P ve T sabittir ve bu soruda XO2 ile XO3 kıyaslanıyor O halde bileşik gaz denklemini kullanalım

P ve T sabit ise
hacimlerde eşit ise

n1 = n2 olur n = ise

4(X+48) = 5(X+32)
4X + 4 48 = 5 (X+32)
192 = X + 160
32 = X
X = 32 g/mol
İdeal gaz denklemini biraz daha tanıyalım
P V = n R T

P V = R T

P MA = d R T

Bir gazın özkütlesi

NKda olur

karışımın özkütlesi

ÖRNEK 3:
NKda öz kütlesi 1,25 g/L olan gaz hangisidir?
(C= 12, N= 14, O= 16)

A) CO B) CO2 C) NO D) E) N2O

ÇÖZÜM:
NKda
Þ 1,25
MA = 28 g/mol
Cevap (A)

ÖRNEK 4:
Kapalı bir kapta 2 atm basınçta 3,2 gram CH4 gazı 0°C bulunmaktadır Kaba kaç gram daha H2 gazı eklenirse kabın basıncı 273°C’de 8 atm olur? (CH4= 16, H2= 2)

ÇÖZÜM:
Soruda kıyaslama var O halde
( V ® Sabit)
n2 = n1 + x dir
T1 = 0°C + 273 = 273 °K
T2 = 273 + 273 = 546 °K

mol

10 2 n2 2 = 8 0,2

20 n2 = 8
n2 = = 0,4 mol
n2 = n1 + x
0,4 = 0,2 + x

x = 0,2 mol gaz eklenir
m = n MA
= 0,2 2
= 0,4 gram H2

ÖRNEK 5:
Kapalı bir kapta 2 atm basınçta 0°C de bir miktar gaz vardır Bu gazın sıcaklığı kaç °C olursa gazın basıncı 4 atm olur?

ÇÖZÜM:

n ve V sabit

T2 = 2 273
T2 = 546 °K
t °C + 273 = 546
t °C = 273

ÖRNEK 6:

0°C de X gazının 56 gramının basınç (P), hacim (V) ilişkisi grafikte verilmiştir Bu gaz aşağıdakilerden hangisi olabilir? (C= 12, H= 1)

A) CH4 B) C2H2 C) C2H4 D) C2H6 E) C3H8

ÇÖZÜM:
Bu gazın tanınması için mol kütlesini bulalım
P V = n R T ise

Þ
Burada grafikten bir basınç ve buna bağlı bir de hacim değeri seçelim
Mesela: basıncı 4 atm alırsak hacim 11,2 litre olur Bu durumda

28 g/mol

MA sı 28 g olan gaz C2H4’tür
Cevap (C)

KISMİ BASINÇ

Kapalı bir kapta bulunan bir gaz karışımında, gazlardan her birinin o kap içerisinde tek başına yaptığı basınca o gazın kısmi basıncı denir

 Gazların kısmi basınçları ile mol sayıları doğru orantılıdır

 Gazların kısmi basınçları toplamı, toplam basınca eşittir

ÖRNEK 7:
Kapalı bir kapta eşit kütlede CH4 ve O2 gazları bulunmaktadır Toplam basınç 600 mmHg olduğuna göre her bir gazın kısmi basıncı kaçar mmHg’dır? (CH4= 16, O2 = 32)

ÇÖZÜM:
Gazların kısmi basınçları mol sayılarıyla doğru orantılı olduğuna göre
bağıntısını yazabiliriz

Bu durumda basınç oranı olduğuna göre toplam basıncın üçte ikisi ( ’ü) CH4’e
üçte biri ( ) O2’ye aittir

Yani
3 mmHg’nın 2 mmHg’sı CH4 1mmHg’sı O2’dir
200 kat 200 kat 200 kat
600 mm x y
x = 400 mmHg y = 200 mmHg
400 mmHg 200 mmHg

GAZLARDA DİFÜZYON (YAYILMA)

Bir gaz karışımında gazlar birbirleri içerisinde yayılırken (Yol alırken) yaptıkları hız ya da aldıkları yol molekül kütlelerinin kareköküyle ters orantılıdır

1 Bir gazın sıcaklığı artırıldığında kinetik enerjisi artar, dolayısıyla da yayılma hızı artar
2 Aynı sıcaklıkta bulunan gazların kinetik enerjileri eşit olacağından yayılma hızı molekül kütlesinden etkilenir
3 Molekül kütlesi küçük olan gaz daha hızlı hareket eder
4 Molekül kütlesi büyük olan gazın özkütlesi de büyük olacağından hızları özkütlesiyle ters orantılıdır
V  Bir gazın yayılma hızı

Bağıntısı yazılabilir

ÖRNEK 8:
Helyum gazından 4 defa daha yavaş hareket eden (yayılan) gaz hangisidir?
(C= 12, H= 1, O= 16, S= 32)

A) CH4 B) O2 C) C3H4
D) SO2 E) SO3

ÇÖZÜM:
Gaza X dersek Bu gazı tanıyabilmek için mol kütlesini bulalım

her iki tarafın karesini alalım

Mx = 64 g/mol
Mol kütlesi 64 gram olan gaz SO2’dir
Cevap (D)

ÖRNEK 9:

Şekildeki gibi cam borunun A ucundan H2, B ucundan O2 gazları aynı anda bırakılıyor Bu gazlar A ucundan itibaren kaçıncı metrede karşılaşır? (H= 1, O= 16)
ÇÖZÜM:
Gazların yayılma hızları oranını bulalım Çünkü hız oranları aldıkları yol oranıyla doğru orantılıdır

Bu durumda
5 m lik yolda H2 4 m gider O2 1 m gider
4 kat 4 kat 4 kat
20 m lik yolda 16 m 4 m

H2 gazı 16 m yol alırken
O2 gazı 4 m yol alır A ucundan itibaren 16 metrede karşılaşırlar

GAZ BASINCININ ÖLÇÜLMESİ
1 Açık Hava Basıncı
Dünyamızı çevreleyen atmosferin yer yüzeyine uyguladığı basınca açık hava basıncı denir (P0) ile gösterilir
Açık hava basıncını ölçen alete BAROMETRE denir

Geniş bir kaba bir miktar civa dolduralım yeterli uzunlukta cam tüpün içine de civa dolduralım ve tüpü ters çevirerek geniş kabın içine şekildeki gibi daldıralım Durum şekildeki gibi oluşur Tüpün içindeki civanın bir kısmı kaba boşalıp bir kısmı tüpte kalır Tüpte kalan civayı orada tutan kuvvet tüpün dışındaki sıvı yüzeyine etki eden açık hava basıncıdır

Tüp içindeki civanın tabana yaptığı basınç

Psıvı = h dsıvı
PHg = h dHg

Bunu dengeleyen kuvvet P0 ise

P0 = h dHg

 Yukarıdaki deneyi 0 metrede (deniz seviyesinde ) 0C de yaptığımızda h = 76 cmHg ölçülür

 0C de 0 metrede 76 cm yüksekliğindeki civa sıvısının tabana yapmış olduğu basınca eş değer açık hava basıncına 1 atm basınç denir

760 mm Hg = 76 cmHg = 1 atm
h Yüksekliğini Etkileyen Faktörler
a) Açık hava basıncı: Açık hava basıncı artarsa h yüksekliği artar
b) Sıcaklık: Açık havada sıcaklık artarsa açık hava basıncı düşer dolayısıyla da h yüksekliği azalır
c) Rakım (Yükselti): Deniz seviyesinden yükseklere çekildikçe atmosfer inceleceğinden açık hava basıncı düşer h yüksekliği de düşer
d) Sıvının özkütlesi: Barometrede kullanılan sıvının özkütlesi arttıkça h yüksekliği azalır
e) Yerçekimi: Barometreye etki eden yerçekimi arttıkça h yüksekliği azalır
f) Buhar basıncı: Barometrede kullanılan sıvının kaynama noktası arttıkça buhar basıncı azalır h yüksekliği artar

2 Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı
Kapalı kaplarda gaz basıncını ölçen aletlere MANOMETRE denir Açık uçlu ve kapalı uçlu olmak üzere iki çeşit manometre vardır Şimdi bu manometrelerde gaz basıncının nasıl ölçüldüğüne bakalım

a) Açık uçlu manometreler:

b) Kapalı uçlu manometre:

ÖRNEK 10:

Şekildeki manometrede Px, Py ve P0 basınçları arasında nasıl bir ilişki vardır?

ÇÖZÜM:
Her bir gaz basıncını ayrı ayrı bulursak

Px = P0 + h Py = P0 + h

eşitliklerin sağ tarafları eşitse, diğer tarafları da eşittir
Px = Py > P0
3 Manometrelerde Kimyasal Tepkime olursa
Manometrelerde bir kimyasal tepkime gerçekleşirse ideal gaz denkleminden (PV = n R T) faydalanılır

ÖRNEK 11:

Başlangıç durumu şekilde gösterilen sistemde M musluğu açıldığında

HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Tepkimesi oluyor Tepkime sonunda, sistem başlangıçtaki sıcaklığına döndürüldüğünde I ve II manometrelerde hangi mmHg değerleri okunur? (ÖYS–89)

I Manometre II Manometre
A) 0 30
B) 15 30
C) 15 15
D) 22,5 22,5
E) 30 30

ÇÖZÜM:
Basınç mol sayısıyla doğru orantılıdır Mol sayısındaki azalma oranı, basınçtaki azalma oranına eşittir

Olan : 15 mmHg 45 mmHg
HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Ölçek: : 1 mmHg 1 mmHg –
Kullanılan: 15 mmHg 15 mmHg
Artan : 0 30 mmHg –

Artan NH3 basıncı V hacminde 30 mmHg dir Kaplar arasındaki musluk açıldığında hacim 2V olacağından basınç 15 mmHg olur Gazlar her yöne aynı basıncı yapacağından her iki manometreden de 15 mmHg okunur
Cevap (C)

ÖRNEK 12:

Şekildeki manometrede üçer mol N2 ve H2 gazları varken civa II kolda 20 cm’dir
Sabit sıcaklıkta
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)

Tepkimesi gerçekleşirse civa hangi kolda kaç cm yükselir?

ÇÖZÜM:
Başlangıçta toplam 6 mol gaz varken toplam basınç
PT = 70 + 20
= 90 cm Hg

3 mol 3 mol
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)
–1 mol –3 mol
2 mol 0 mol 2 mol

Sonuçta toplam 4 mol Gaz
6 mol 90 cm Hg ise
4 mol x
x = = 60 cm Hg

ise PT + h = P0
P0 = PT + h
70 = 60 + h
10 cm Hg = h Gaz basıncı küçük olduğundan civa I Kolda yükselir

4 Sürtünmesiz Pistonda Gaz basıncı
Sürtünmesiz pistonda gaz basıncı hesaplanırken;

a) Piston serbest halde hareket ediyorsa (Piston üzerine dışarıdan bir etki yoksa) piston nerede olursa olsun sistem içindeki iç basınç pistonun dışındaki dış basınca her zaman eşittir

b) Eğer piston bir yerde sabit tutuluyorsa sabit tutulduğu yerde piston sabit hacimli kaba dönüşür

ÖRNEK 13:
Şekildeki gibi sürtünmesiz piston içerisinde bulunan gaz sürekli ısıtılıyor Gaz basıncının (P) özkütlesiyle (d) ilişkisini veren grafik hangisinde doğru çizilmiştir?

A) B) C)

D) E)

ÇÖZÜM:
Isıtılan gaz genleşeceğinden hacmi artacak Fakat piston engele çarpana kadar basınç sabit kalacak ancak kütle sabit olduğundan hacim artışı özkütleyi azaltacak piston engele çarpınca hacim sabitlenecek Bu durumda basınç artmaya başlayacak (Ama özkütle sabit kalacak)
Cevap (E)

ÖRNEK 14:

Şekildeki sürtünmesiz pistonda piston h yüksekliğinde serbest bulunurken toplam basınç 220 mm-Hg’dır Piston h/2 yüksekliğine getirilince sistemin toplam basıncı kaç mm-Hg olur
(25C’de Psu = 20 mm-Hg)

ÇÖZÜM:
Sıvıların buhar basıncı yalnızca sıcaklıkla değiştiğinden piston nerede olursa olsun Psu değişmeyecek
h yüksekliğinde
PT = Pg + Psu
220 = Pg + 20
200 mm-Hg = Pg

h/2 yüksekliğinde Pg = 400 mm-Hgi olur
PT = Pg + Psu
= 400 + 20
= 420 mm-Hg olur
GAZ BASINCININ ÖLÇÜLMESİ
1 Açık Hava Basıncı
Dünyamızı çevreleyen atmosferin yer yüzeyine uyguladığı basınca açık hava basıncı denir (P0) ile gösterilir
Açık hava basıncını ölçen alete BAROMETRE denir

Geniş bir kaba bir miktar civa dolduralım yeterli uzunlukta cam tüpün içine de civa dolduralım ve tüpü ters çevirerek geniş kabın içine şekildeki gibi daldıralım Durum şekildeki gibi oluşur Tüpün içindeki civanın bir kısmı kaba boşalıp bir kısmı tüpte kalır Tüpte kalan civayı orada tutan kuvvet tüpün dışındaki sıvı yüzeyine etki eden açık hava basıncıdır

Tüp içindeki civanın tabana yaptığı basınç

Psıvı = h dsıvı
PHg = h dHg

Bunu dengeleyen kuvvet P0 ise

P0 = h dHg

 Yukarıdaki deneyi 0 metrede (deniz seviyesinde ) 0C de yaptığımızda h = 76 cmHg ölçülür

 0C de 0 metrede 76 cm yüksekliğindeki civa sıvısının tabana yapmış olduğu basınca eş değer açık hava basıncına 1 atm basınç denir

760 mm Hg = 76 cmHg = 1 atm
h Yüksekliğini Etkileyen Faktörler
a) Açık hava basıncı: Açık hava basıncı artarsa h yüksekliği artar
b) Sıcaklık: Açık havada sıcaklık artarsa açık hava basıncı düşer dolayısıyla da h yüksekliği azalır
c) Rakım (Yükselti): Deniz seviyesinden yükseklere çekildikçe atmosfer inceleceğinden açık hava basıncı düşer h yüksekliği de düşer
d) Sıvının özkütlesi: Barometrede kullanılan sıvının özkütlesi arttıkça h yüksekliği azalır
e) Yerçekimi: Barometreye etki eden yerçekimi arttıkça h yüksekliği azalır
f) Buhar basıncı: Barometrede kullanılan sıvının kaynama noktası arttıkça buhar basıncı azalır h yüksekliği artar

2 Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı
Kapalı kaplarda gaz basıncını ölçen aletlere MANOMETRE denir Açık uçlu ve kapalı uçlu olmak üzere iki çeşit manometre vardır Şimdi bu manometrelerde gaz basıncının nasıl ölçüldüğüne bakalım

a) Açık uçlu manometreler:

b) Kapalı uçlu manometre:

ÖRNEK 10:

Şekildeki manometrede Px, Py ve P0 basınçları arasında nasıl bir ilişki vardır?

ÇÖZÜM:
Her bir gaz basıncını ayrı ayrı bulursak

Px = P0 + h Py = P0 + h

eşitliklerin sağ tarafları eşitse, diğer tarafları da eşittir
Px = Py > P0
3 Manometrelerde Kimyasal Tepkime olursa
Manometrelerde bir kimyasal tepkime gerçekleşirse ideal gaz denkleminden (PV = n R T) faydalanılır

ÖRNEK 11:

Başlangıç durumu şekilde gösterilen sistemde M musluğu açıldığında

HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Tepkimesi oluyor Tepkime sonunda, sistem başlangıçtaki sıcaklığına döndürüldüğünde I ve II manometrelerde hangi mmHg değerleri okunur? (ÖYS–89)

I Manometre II Manometre
A) 0 30
B) 15 30
C) 15 15
D) 22,5 22,5
E) 30 30

ÇÖZÜM:
Basınç mol sayısıyla doğru orantılıdır Mol sayısındaki azalma oranı, basınçtaki azalma oranına eşittir

Olan : 15 mmHg 45 mmHg
HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Ölçek: : 1 mmHg 1 mmHg –
Kullanılan: 15 mmHg 15 mmHg
Artan : 0 30 mmHg –

Artan NH3 basıncı V hacminde 30 mmHg dir Kaplar arasındaki musluk açıldığında hacim 2V olacağından basınç 15 mmHg olur Gazlar her yöne aynı basıncı yapacağından her iki manometreden de 15 mmHg okunur
Cevap (C)

ÖRNEK 12:

Şekildeki manometrede üçer mol N2 ve H2 gazları varken civa II kolda 20 cm’dir
Sabit sıcaklıkta
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)

Tepkimesi gerçekleşirse civa hangi kolda kaç cm yükselir?

ÇÖZÜM:
Başlangıçta toplam 6 mol gaz varken toplam basınç
PT = 70 + 20
= 90 cm Hg

3 mol 3 mol
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)
–1 mol –3 mol
2 mol 0 mol 2 mol

Sonuçta toplam 4 mol Gaz
6 mol 90 cm Hg ise
4 mol x
x = = 60 cm Hg

ise PT + h = P0
P0 = PT + h
70 = 60 + h
10 cm Hg = h Gaz basıncı küçük olduğundan civa I Kolda yükselir

4 Sürtünmesiz Pistonda Gaz basıncı
Sürtünmesiz pistonda gaz basıncı hesaplanırken;

a) Piston serbest halde hareket ediyorsa (Piston üzerine dışarıdan bir etki yoksa) piston nerede olursa olsun sistem içindeki iç basınç pistonun dışındaki dış basınca her zaman eşittir

b) Eğer piston bir yerde sabit tutuluyorsa sabit tutulduğu yerde piston sabit hacimli kaba dönüşür

ÖRNEK 13:
Şekildeki gibi sürtünmesiz piston içerisinde bulunan gaz sürekli ısıtılıyor Gaz basıncının (P) özkütlesiyle (d) ilişkisini veren grafik hangisinde doğru çizilmiştir?

A) B) C)

D) E)

ÇÖZÜM:
Isıtılan gaz genleşeceğinden hacmi artacak Fakat piston engele çarpana kadar basınç sabit kalacak ancak kütle sabit olduğundan hacim artışı özkütleyi azaltacak piston engele çarpınca hacim sabitlenecek Bu durumda basınç artmaya başlayacak (Ama özkütle sabit kalacak)
Cevap (E)

ÖRNEK 14:

Şekildeki sürtünmesiz pistonda piston h yüksekliğinde serbest bulunurken toplam basınç 220 mm-Hg’dır Piston h/2 yüksekliğine getirilince sistemin toplam basıncı kaç mm-Hg olur
(25C’de Psu = 20 mm-Hg)

ÇÖZÜM:
Sıvıların buhar basıncı yalnızca sıcaklıkla değiştiğinden piston nerede olursa olsun Psu değişmeyecek
h yüksekliğinde
PT = Pg + Psu
220 = Pg + 20
200 mm-Hg = Pg

h/2 yüksekliğinde Pg = 400 mm-Hgi olur
PT = Pg + Psu
= 400 + 20
= 420 mm-Hg olur

BANA YARDIM EDİN