Gaz Konunları *
 

Gazlar sıkıştırılabilen akışkanlar olarak tanımlanırlar. Yeryüzünü saran hava bir gaz karışımıdır. %78 Azot , % 21 Oksijen ve diğer gazlardan oluşmaktadır. Ayrıca endüstride oksijen , hidrojen , azot , karbondioksit , vb gazlar çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır.

Gazlar moleküllerden oluşmuştur. Moleküllerin ise, artan sıcaklığa bağlı olarak kinetik enerjileri dolayası ile hızları artmaktadır. Gaz akışkanları etkileyen diğer etmenler ise basınç ve hacimdir.

Basınç, gaz moleküllerinin kap çeperlerine yapmış oldukları vuruş etkileridir. Moleküller bulundukları kapların çeperlerine dik etki yaparlar.

Bu bölümde Boyle , Charles,basınç kanunları genel gaz eşitliği, kısmi basınçlar ve karakteristik gaz eşitlikleri incelenecektir. Sayfalara aşağıdaki linklerden veya üst taraftaki bağlantılardan ulaşabilirsiniz.

Gaz Kanunları - Boyle Kanunu

Sabit kütleli, sabit sıcaklıkta bir gaz maddenin hacmi ile basıncı ters orantılıdır. Yani basıncı arttıkça hacmi azalır, hacmi arttıkça da basıncı azalmaktadır.


Sabit kütleli, sabit sıcaklıkta bir gaz maddenin hacmi ile basıncı ters orantılı olduğunun P-V diyagramında gösterilmesi.





Basınç ile hacminin çarpımıda sabittir.



P.V=k



V çarpımlarının sabit olduğunun gösterilmesi



P.V çarpım değerlerindeki çok küçük değerlerde değiştikleri için bu değerleri sabit kabul edebiliriz. Ama çok yüksek basınçlarda ve çok düşük sıcaklıklarda boyle yasasından sapmalar olabilir. Aşağıdaki tablo buna bir örnektir.



Çok büyük basınçlarda P.V sabitinin değişmesi



Gerek boyle ve gerekse ileride anlatacağımız yasalara tamamen uyan gazlara ideal gaz bu yasaya uymadığı durumlardaki davranışlar için ise gaz gerçek gaz niteliğindedir denir.




Örnek Problem 1


70cm Hg basıncında 850 cm3 olan bir gaz ,sıcaklık sabit tutularak hacmi 720cm3 olacak şekilde bastırıldığında, basıncının ne kadar artacağını hesaplayınız ?



Çözüm



Sıcaklığın soğuk tutulabilmesi için silindir soğutulur.

Basıncın artan miktarı= 82.6-70.0=12.6 cm civa basıncıdır.

Örnek2
Sabit sıcaklıkta ve belirli miktarda gazın 450mmHg basıncında işgal ettiği hacim 10,50 lit'dir. Gazın basıncı 700mmHg basıncına yükseltilirse son hacmi ne olur?



Çözüm:


Charles kanunu

Bir gazın sıcaklığı değiştirilirse o gazın ya hacmi ,ya basıncı ya da her ikisi de değişebilir. Gazların sabit kütlede ve sabit basınçta sıcaklığı ile hacmi doğru orantılı olarak değişmektedir. Bir gazın çeşitli sıcaklıklarda hacimleri seri deneylerle tayin edilerek, bir grafik çizilecek olursa düzgün doğru elde edilir.


Sabit kütle ve basınçta hacim sıcaklık ilişkisi



Elde edilen doğrunun eğimi deneyde kullanılan gazın hacmine bağlıdır.(Grafik 6.1) incelenirse nokta nokta gösterillen kısım ölçü yapılması mümkün olmayan sıcaklıklar sınırıdır. Sıcaklık sıfır olduğu zaman gazın hacmi sıfır değildir. Uzatılan doğru sıcaklık eksenini -273°C ?de keser. Bu nokta erişilebilen en düşük sıcaklık olup, bu sıcaklıkta gazın molekülleri arasındaki hacmi sıfır olmaktadır.-273°C ?de hiç bir madde gaz halinde bulunamaz.


Charles kanununda sabit kütlede ve sabit basınçta bir gazı sıcaklığı ile hacmi doğru orantılı olarak değişir.

öRNEK
Sabit kütlede ve sabit basınçta bir gaz birincide hacmi 750 cm3'te ve 80°K?dir. Hacmi 850cm3 'e çıkarılırsa sıcaklığı ne olur?



Çözüm:


Gay-Lussac yasası

Gay-Lussac yasası, (toplam hacim yasası olarak da bilinir), Fransız kimyacı Joseph Louis Gay-Lussac'ın adıyla anılır. Gay-Lussac'a mal edilen, iki tane gaz yasası vardır. İkisi de aynı isimle anılırlar.En ünlü deneyi gazlarla yaptığı sıcaklık değişiminin inciler üzerindeki basınç değişimini dedesi Mark Lussac ile yapmıştır.
Gay-Lussac yasasına göre, bir ideal gazın toplam hacminin, hacimlerinin çarpımına oranı küçük tam sayılar halinde gösterilebilir. Bunu, Gay-Lussac 1809'da bulmuştur. 1811'de ise Amedeo Avogadro, bu bulguları kullanarak Avogadro yasasını yaratmıştır.
1802'de bulunan diğer yasa ise belirli bir miktardaki ideal gazın basıncının, kelvin birimiyle belirtilmiş sıcaklığına doğru orantılı olduğunu belirtir. Matematiksel olarak, bu aşağıdaki gibi gösterilebilir:

P paskal olarak basınç,
k gaz sabiti (8.3145 J/(mol K)),
T de Kelvin olarak sıcaklıktır.
Sıcaklık, bir maddenin ortalama kinetik enerjisi olduğu için sıcaklığının arttığında kinetik enerjisinin de arttığı söylenilebilir. Bu durumda, gaz parçacıkları, gazın tutulduğu kabın duvarlarıyla daha çok çarpışacağından, daha çok basınç uygularlar.
Aynı maddenin farklı durumlardaki hallerini karşılaştırmak için, yasa şu şekilde de yazılabilir:


Charles yasası, aynı zamanda Charles ve Gay-Lussac yasası olarak da bilinir, çünkü Charles, Gay-Lussac'ın sonuçlarını kullanarak yasayı bulmuştur. Ancak yakın zamanlarda, Gay-Lussac'ın burdaki yasaya adını verdiğinden kullanımı azalmıştır.
Gay-Lussac yasası, Boyle yasası ve Charles yasası, birlikte toplam gaz yasası'nı ortaya çıkarırlar. Bu yasaya bir de Avogadro yasası'nın eklenmesi, ideal gaz yasasını ortaya çıkarır.



GAZLARIN GENEL DENKLEMİ

Gazaların genelde en çok karşılaşılan durumu basınç, sıcaklık ve hacim değişkenlerin her üçünün de değişimidir. Bu durum aşağıdaki eşitlikle ifade edilir.


Birinci durumdaki toplam değer, ikinci durumdaki toplam değerle aynıdır. Sadece değişen basınç, hacim ve sıcaklık değerleridir.

Genel gaz denklemi Gay- Lusac, Boyle ve basınç kanunlarının en son şeklidir.

Örnek Problem

Birinci durumda bir gazın basıncı 5Mpa,hacmi 2m3 sıcaklığı ise 20°C dir. ikinci durumda gazın basıncı 8Mpa a çıkarılmakta; hacmi ise 1m3e düşmektedir. Buna göre gazın ikinci durumdaki sıcaklığını bulunuz?



Emeğe saygı.