Gazların özellikleri; kinetik moleküler teori; basınç, hacim, sıcaklık (Kelvin) ve madde miktarı; Boyle, Charles, Gay-Lussac ve Avogadro yasaları; ideal gaz denklemi (PV = nRT); gaz yoğunluğu; difüzyon ve efüzyon; Graham yasası; günlük hayattan gaz davranışları.
Gazların özellikleri ve kinetik moleküler teori
Gazların özellikleri: Belirli şekil ve hacimleri yoktur, kabı doldururlar; sıkıştırılabilirler; kolayca karışırlar (difüzyon); her yöne basınç uygularlar.
Kinetik moleküler teori (ideal gaz varsayımları):
- Gaz tanecikleri sürekli, gelişigüzel ve doğrusal hareket eder.
- Taneciklerin kendi hacimleri kabın hacmi yanında ihmal edilir.
- Tanecikler arasında çekim-itme yoktur.
- Çarpışmalar esnektir (toplam kinetik enerji korunur).
- Ortalama kinetik enerji mutlak sıcaklıkla (K) doğru orantılıdır.
Gerçek gazlar yüksek sıcaklık ve düşük basınçta ideal gaza en çok benzer.
Sıcaklık: Gaz hesaplarında mutlaka Kelvin → T(K) = t(°C) + 273
Gaz yasaları
| Yasa | Sabit tutulan | İlişki | Formül |
|---|---|---|---|
| Boyle | n, T | Basınç ↑ → hacim ↓ (ters orantı) | P₁V₁ = P₂V₂ |
| Charles | n, P | Sıcaklık ↑ → hacim ↑ | V₁/T₁ = V₂/T₂ |
| Gay-Lussac | n, V | Sıcaklık ↑ → basınç ↑ | P₁/T₁ = P₂/T₂ |
| Avogadro | P, T | Mol ↑ → hacim ↑ | V₁/n₁ = V₂/n₂ |
Örnekler:
- Şırınganın ucunu kapatıp pistonu itince basınç artar (Boyle).
- Güneşte kalan balon şişer (Charles); yazın araç lastik basıncı artar (Gay-Lussac).
- Balonu üfledikçe büyür (Avogadro).
- Sprey kutuları ısıtılmamalıdır: sabit hacimde sıcaklık artınca basınç artar, patlayabilir!
Örnek: 2 atm’de 6 L olan gaz (T sabit) 3 atm’ye sıkıştırılırsa → V₂ = 2·6/3 = 4 L
İdeal gaz denklemi ve Graham yasası
PV = nRT → R = 0,082 L·atm/(mol·K)
→ 2 mol gaz 27 °C (300 K) ve 2 atm’de: V = 2 · 0,082 · 300 / 2 = 24,6 L
→ NK’da (273 K, 1 atm) 1 mol: V = 0,082 · 273 ≈ 22,4 L ✓
Difüzyon: Gazların birbiri içinde yayılması (parfüm kokusu) · Efüzyon: Gazın küçük bir delikten boşluğa kaçması (balonun zamanla sönmesi)
Graham yasası: Aynı sıcaklıkta gazların yayılma hızları, mol kütlelerinin karekökü ile ters orantılıdır:
v₁ / v₂ = √(M₂ / M₁)
→ H₂ (2) ve O₂ (32): v(H₂)/v(O₂) = √(32/2) = 4 → H₂ dört kat hızlı yayılır.
→ Uçlarından NH₃ ve HCl verilen camda beyaz NH₄Cl halkası HCl tarafına yakın oluşur (NH₃ daha hafif, daha hızlı).
Kavramlar
- ideal gaz
- KMT varsayımlarına uyan gaz
- mutlak sıcaklık
- Kelvin cinsinden sıcaklık
- difüzyon
- gazların birbiri içinde yayılması
- efüzyon
- gazın delikten kaçması
- basınç
- birim yüzeye düşen kuvvet
- KMT: tanecik hacmi ihmal, çekim yok, esnek çarpışma
- Ortalama kinetik enerji mutlak sıcaklıkla orantılı
- Boyle: PV sabit; Charles: V/T sabit; Gay-Lussac: P/T sabit
- Gaz hesaplarında sıcaklık Kelvin
- PV = nRT, R = 0,082
- Graham: hafif gaz daha hızlı yayılır
Örnek soru ve çözümü
27 °C’de 3 L hacim kaplayan gaz, basınç sabitken 127 °C’ye ısıtılırsa hacmi kaç L olur?
Charles: V₁/T₁ = V₂/T₂ → 3/300 = V₂/400 → V₂ = 4 L.
Çözümlü örnekler
1. −73 °C kaç K’dir? Kolay
Çözüm200 K.
2. Grafiğe göre basınç 1 atm’den 2 atm’ye çıkarılırsa hacim nasıl değişir? Orta
6 L’den 3 L’ye iner (yarıya); Boyle yasası.
3. He (4) ile CH₄ (16) gazlarının aynı sıcaklıktaki yayılma hızları oranı v(He)/v(CH₄) kaçtır? Zor
Çözüm√(16/4) = 2.
Sık yapılan hatalar
- Gaz yasalarında °C kullanmak.
- Boyle yasasında doğru orantı kurmak.
- Ağır gazın daha hızlı yayıldığını sanmak.
Biliyor muydun?
Uçak yolculuğunda yukarıda kapatılan bir su şişesi iniş sırasında büzüşür; dışarıdaki basınç artar ve şişedeki gazın hacmi Boyle yasasına göre küçülür!