Gaz Yasaları

Boyle Kanunu:


İngiliz bilgini R Boyle sabit sıcaklıktaki bir gazın hacimini, değişik basınçlarda ölçmüştür
Sabit sıcaklıta bir gazın hacmi ile basıncının çarpımı sabittir
P*V=K
P1*V1=P2*V2=……=K

Alıştırmalar:

Bir gazın hacmi, 20 C de ve 1 atm Bsınç altında 10 lt olsun aynı sıcaklıkta ve 2 atm basınç altında ölçü yapılsaydı bu gazın hacmi ne olurdu?


Çözüm:

Madem ki basınç iki kat artmıştır, boyle kanununa göre hacim de yarıya inmelidir
P1*V1=P2*V2 bağıntısına göre
P1= 1atm P2= 2 atm
V1= 10 litre V2= ?
V2=V1 P1/P2= 10 lt 1atm/2atm=5litre


Gay – Lussac ve Charles Kanunları


Boyle yaptığı denemelerde sıcaklığı sabit tutup basınçla hacim arasındaki değişmeleri incelemişti Şimdi de sabit basınç altında sıcaklığı değiştirdiğimiz zaman hacimde nasıl bir değişiklik olur, onu inceleyelim Bu denemeyi ilk defa Fransız bilgini Charles yapmış ve sabit basınçta, bir gazın hacminin sıcaklığın 0 C tan 1 C a yükselmesiyle , 0 C taki hacminin 1/273 ü kadar arttığını görmüştür Gazın sıfır derecedeki hacmini Vt ve t derecedeki hacmini Vi ile gösterirsek
Vt=V0 + V0 1/273 t
Katı ve sıvılarda ise ve genleşme katsayıları aynı değildir ve maddenin cinsine bağlıdır
Cahrles kanununu şu şekilde tanımlayabiliriz :
Sabit basınçta bir gazın hacmi mutlak sıcaklıkla dopru orantılıdır veya matematik olarak ;
V= KT
(Burada V hacmi ,T mutlak değeri, K da bir sabiti göstermektedir)
V1/V2=T1/T2
Bu bağıntı ilk defa yine bir Fransız bilgini olan Gay-Lussac tarafından bulunmuştur ve Gay-Lussac kanunu olarak anılmıştır


Alıştırma:


Bir gaz 27 C de ve bir atm 600 ml Gelmektedirbu gazın 0 C de ve 1 atm de hacmi ne olur ?
Çözüm:
Gazın sıcaklığı düştüğü göre , hacmi de mutlak sıcaklıkta orantılı olarak azalacaktır Önce sıcaklıkları mutlak sıcaklık cinsinden yazalım
T1= 27+273=300 K
T2= 0+273 =273 K
V1/V2=T1/T2 => 600/V2=300/273 buradan
V2=546 bulunur;


Beklendiği gibi, genel gaz denkleminde sıcaklığı sabit tutarsak Boyle, basıncı sabit tutarsak Charles , hacmi sabit tutarsak Gay-Lusssac kanunlarını elde ederiz
Boyle kanunu gazların hacimlerinin basınçla büyük ölçüde değiştirilebileceğini belirtmektedir Katı ve sıvılarda ise hacmin basınçla değişmesi önemsemeyecek kadar küçüktür

Charles kanunu, bütün gazların genleşme katsayılarını birbirinin aynı olması özelliği ile ilgilidir Katı ve sıvılarda ise sıvılarda ise genleşme katsayısı hem çok küçük hemde her madde için aynı değildir
Gay Lussac kanunu hacmi sabit tutulan bir gazın sıcaklığı arttırıldığında basıncınında artacağını belirtmektedirgazların genleşme katsayısı ile basınçlarının artma katsayısı birbirinin aynı ve 0 C deki hacim ve basınç değerinin 1/273 dür
Gazlara ait bir önemli gözlemde birbiri içine büyük bir hızla yayılabilmeleridir


Gazların bu özellikleri nasıl açıklanabilir?


Sıkıştırılabilmeleri özelliği bizi, gaz molekülleri arasındaki boşluğun moleküllerin kendi hacimlerinden çok daha büyük olduğu varsayımına götürmektedirkatı ve sıvılar basınçla çok az sıkıştırılabildiğine göre moleküller arasındaki boşluklar çok azdır Dikkat edecek olursak bu varsayımla moleküllerin kendilerinin sıkıştırılamıyacağını kabul etmiş oluyoruz
Gazlar ayrıca sıvı ve katıların aksine konuldukları kapların her tarfına yayılırlar Gaz molekülleri arasında büyük boşluklar olduğuna ve her tarafa doğru yayıldıklarına göre boşlukta asılı olarak nsıl kalabilirler Bu güçlüğü gaz moleküllerinin devamlı olarak hareket halinde olduklarını kabul etmekle giderebiliriz
Gazların kineitk teorisi gazların davranışlarını açıklayabilmek için kurulmuş böyle bir modeldir Bu teoremlerin önemli varsayımları şunlardır
1) Gaz molekülleri arasındaki boşluklar okadar büyüktür ki moleküllerin kendi hacimleri, bu boşluklar yanında önemsenmeyebilir
2) Gaz molekülleri birbirine etki etmeyen, aralarında hiç bir çekme kuvveti olmayan bağımsız parçacıklardır
3) Moleküller her yönde çok hızlı doğrusal hareket yaparlar
4) Hareket halindeki moleküller birbirlerine ve içinde bulundaki kabın çeperlerine çarparlar Bu çarpışmalar tam esnek çarpışmalardır
5) Gaz moleküllerinin belirli bir andaki hızları birbirinin aynı değildir ve bir molekülün değişik anlardaki hızlarıda birbirinden farklıdır
6) Hızları farklı olmasının sonucu olarak moleküllerin kinetik enerjileri de farklıdır
7) Moleküllerin ortalam kinetik enerjileri mutlak enrjileri mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır
Kinetik teoriye uyan gazlara ideal gaz denir Gerçekte hiçbir gaz tam anlamıyla ideal değildir


Gaz Basıncı :


Basınç birim yüzeye etki edenkuvvet eden kuvvet olduğuna göre bir gazın basıncı, moleküllerin bulunduğu kabın çeperlerine çarpmalarından ileri gelir Gazın moleüllerinin her yöndeki ortalama hızı aynı olduğuna göre gazın basıncı da kabın her noktasında aynı olcacaktır

Boyle Kanunu:


Bir gazın hacmini, sıcaklığını değiştirmeden yarıya indirelim Böylece gaz moleküllerinin sayısında bir değişiklik olmaz ancak birim hacimdeki gaz moleküllerinin sayısı iki misli olur Bu nedenle moleküller arasındaki uzaklık ve dolayısıyla aynı molekülün çeperdeki herhangi bir noktaya ikinci gitmesi gereken yol yarıya iner Sıcaklık aynı kaldığından molküllerin ortalam hızı değişmediğine göre, çepere yapılan çarpma sayısı ve dolayısıyla basınç iki misli artar


Charles ve Gay-Lussac Kanunları :


Kinetik teoriye göre moleküllerin kinetik enerjisi mutlak sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişmektedir Bir gazın sıcaklığı arttığında moleküllerin hızı artar Hızın artmasıyla, moleküllerin hızı artmasıyla , moleküllerin çepere çarpma sayısı ve her çarpmanın itme gücü artacağından gazın basıncı artar Eğer dış basınç sabit ise iç basıncın artması nedeniyle hacim artar


Van Der Waals Denklemi :


Genel gaz denklemi hacim, basınç ve sıcaklık gibi değişkenler arasında ilişki kuran ve bu değişikliklerle ilgili kanunları özetleyen bir denklem olduğuna göre yalnız ideal gazlar için geçerlidir
PV = nRT olduğuna göre 1 mol gaz için
PV/RT= 1 olur


Gay-Lussac Hacim Oranları Kanunu


Gay-Lussac 1808 yılında, birbiriyle gaz halinde reaksiyona girerek yine gaz halinde bileşikler veren reaksiyonları ve buradaki hacim değişikliklerini incelemiştirbu çalışmalr sonunda görülmüştür ki;
Aynı sıcaklıkve basınç şartlarında bir kimyasal reaksiyona giren ve reaksiyonda meydana gelen gazların hacimleri arasında basit bir oran vardır Buna Gay-Lussac hacim oranlarrı kanunu denir

Avogadro Hipotezi


Aynı basınç ve sıcaklıkta bütün gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda molekül vardır
Eşit sıcaklık ve basınç şartlarında bütün gazların eşit hacimlerinde aynı sayıda molekül bulunacağına göre sıcaklık, basınç ve hacim hacim değerleri belirtildiğinde molekül sayısının da belirli olması gerekirstandart şartlarda (0 C ve 760 mm Hg basıncı altında) herhangi bir gazın 1 molünün hacmi 22,4 litre
Gelir ve 1 mol gazda 6,02 x 10 (üzeri)23 molekül bulunur Bu sayıyada avogadro sayısı denir


Gazların difüzyonu : Graham Kanunu


Gazlar birbiriyle her oranda karışabilirler Odanın bir köşesine serpilen kolonyanın kokusunu diğer köşesinde duyabiliriz Bu ancak kolanya buharlarının havanın içinde ilerliye bilmesi ile mümkündür Bu olaya gazların difuzyonu denir
Graham kanununun kinetik teoriye göre açıklanması :
Birbirine karışan gazların sıcaklıkları aynı olacağına göre ortalama kinetik enerjileri birbirine eşittir


ÖZET
Boyle Kanunu :

Sabit sıcaklıkta bir gazın hacmi ile basıncının çarpımı sabittir
PV=K


Charles Kanunu:


Sabit basınçta bir gazın hacmi mutlak sıcaklıkta doğru orantılıdır
V=KT


Gay-Lussac Kanunu:


Hacmi sabit olan bir gazın basıncı mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır
P=KT


Genel gaz denklemi:


Bu denklem, hacim, basınç, sıcaklık ve gaz miktarı arasında veya Boyle, Charles ve Gay-Lussac kanunları ve avogadro hipotezi arasında bağıntı kuran genel bir denklemdir
PV= n RT


Daltonun kısmi basınç kanunu:


Bir gaz karışımının toplam basınc, karışımı meydana getiren gazların kısmi basınçlarının toplamına eşittir
Pt= P1+P2+P3+…+Pn


Gazların kinetik teorisi:
Bu teoriye göre, gazlar aşağıdaki şekilde davranırlar;


1) Gaz molekülleri arasındaki boşluklar o kadar büyüktür ki moleküllerin hacimleri hacimleri, bu boşluklar yanında önemsenmeyebilinir
2) Gaz molekülleri birbirine etki etmeyen aralarında hiçbir çekme kuvveti olmayan bağımsız parçacıklardır
3) Moleküller her yönde çok hızlı doğrusal hareket yaparlar
4) Hareket halindeki moleküller birbirine ve içinde bulundukları kabın çeperlerine çarparlar Bu çarpışmalar tam esnek çarpışmalardır
5) Gaz moleküllerinin belirli bir andaki hızları birbirinin aynı değildir ve bir molekülün değişik anlardaki hızlarıda farklıdır
6) Hızlarının farklı olmasının sonucu olarak moleküllerinkinetik enerjileri de biribirinden farklıdır
7) Moleküllerin ortalama kinetik enerjileri mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır


Van Der Waals Denklemi :


Bu denlem genel gaz denkleminin gerçek gazlar için kullanılabilmesini sağlamak amacı ile düşünülmüştür


Gay-Lussac Kanunu:


Aynı sıcaklık ve basınç şartlarında bir kimyasal reaksiyona giren ve reaksiyonda meydana gelen gazların hacimleri arasında basit bir oran vardır


Avogadro Hipotezi :


Aynı basınç ve sıcaklıkta bütün gazların eşit hacimlerinde aynı sayıda molekül vardır Standart şartlarda (0 C ve 760 mm Hg basıncı altında ) herhangi bir gazın hacmi 22,4 litredir Bir mol gazda 6,02 x 10 (üzeri) 23 molekül bulunur Bu sayıya avogadro sayısı denir