İdeal gaz Moleküllerin özhacimlerinin moleküllerin serbestçe dolaştıkları tüm hacim oranı çok küçük olan (yani tüm hacim yanında ihmal edilebilecek

Transkript

1 İdeal gaz Moleküllerin özhacimlerinin moleküllerin serbestçe dolaştıkları tüm hacim oranı çok küçük olan (yani tüm hacim yanında ihmal edilebilecek kadar küçük kalan), Moleküllerinin arasında çekme ve itme kuvvetleri bulunmayan, Molekülleri arası çarpışmaların esnek olduğu (enerji kaybı olmayan çarpışma) gaz modelidir.

2 Hal değişkeni: Bir sistemi tanımlayabilmek için gerekli olan ve mutlak değeri ölçülebilen değişkenlerdir. Saf bir gazın hali; hacmi (), madde miktarı (mol sayısı, n), basıncı ve sıcaklığı () verilerek belirlenir. İDEAL GAZLARIN HAL DENKLEMİ = f(,, n) () =nr ()

3 Basınç Birim alana dik olarak etkiyen kuvvettir. =F/A ascal (a) = Nm - Bir barometredeki civa yüksekliğine Barometre basıncı denir. Standart atmosfer (atm), 760 mm yükseklikteki bir civa sütununun oluşturduğu basınçtır ( atm= 760 mmhg) ve =d.g.h eşitliği ile ölçülür. (d= (kg/m3) basınç ölçmekte kullanılan sıvının yoğunluğu; h: (m) yüksekliği; g: (m/s ) yer çekimi ivmesi) atm = 760 mmhg = 035 a bar= 750 mmhg=0.986 atm Standart basınç: bar (0 5 a) lık basınç olarak kabul edilmiştir. 3

4 Çizelge.. Basınç birimleri Adı Sembol Değeri ascal a Nm -, kgm - s - Bar bar 0 5 a Atmosfer atm 035 a orr orr (035/760)a=33,3..a mmciva mmhg 33,3...a ound/in psi 6, ka 4

5 Basıncın ölçülmesi Atmosfer tarafından yapılan basınç, barometre ile ölçülür. Bir sıvı sütunu basıncının hesaplanması: Zeminden yüksekliği h, yoğunluğu ρ olan bir sıvı sütununun tabana yaptığı basınç: =F/A ; F=mg dir. Sıvının kütlesi: m= ρ Hacim: silindir şeklindeki sıvı sütunu için, kesit alanı A ise hacmi Ah ve kütlesi m= ρah olur. F=mg= ρahg ve =F/A= ρahg /A (Sütunun şekli ve kesitine bağlı değildir) = ρhg 5

6 Düşeyle θ açısı yapan l uzunluğundaki sıvı sütunun() tabanındaki basıcı nasıl hesaplanır? = ρg l cosθ 6

7 U-İİ MANOMERE g Kabın içindeki gazın basıncı, manometre ile ölçülür. a) Kapalı manometre g =ρgh b) Açık manometre dış = g + ρgh 7

8 İki gaz, hareketli bir pistonla bölünmüş bir kabın iki ayrı kısmında bulunuyorsa, basıncı yüksek olan gaz, basıncı düşük olan gazı sıkıştırır (hacmini azaltma). Yüksek basınçlı gaz genişledikçe basıncı düşer; sıkışan gazın basıncı artar. İki tarafta basınç eşitse piston hareket etmez. Mekanik denge hali 8

9 Sıcaklık Bir sistem ile ortam arasında ısı akışının yönünü belirleyen şiddet özelliğindeki hal değişkenine denir. Sıcaklık, ısı değildir, kinetik enerjinin bir ölçüsüdür. Sistemdeki moleküllerin her türden kinetik enerji toplamının bir fonksiyonudur. ermodinamiğin sıfırıncı yasası, termal denge kavramını getirmektedir. ermal denge sistem ve ortam sıcaklıklarının eşit olması ve net ısı akışının ortadan kalkması ile kurulur. 9

10 ADYABAİK DUAR: ISI AKIŞI YOK İZOERMİK DUAR: ISI AKIŞI AR ermodinamiğin sıfırıncı yasasının şematik gösterimi A = B ve A = C ise B = C Eğer bir ısı deposu farklı iki ısı deposu ile ayrı ayrı termal dengede ise bu iki ısı deposu da birbiriyle termal dengededir. 0

11 Hacim, basınç ve direnç gibi bazı özellikleri sıcaklıkla doğrusal olarak değişebilen maddelere termometrik madde denir. ermometrik maddenin bir y özelliği t sıcaklığına doğrusal bağlıysa, y=f(t) fonksiyonunun grafiği bir doğru veriyorsa, t=f(y) ters fonksiyonunun grafiği de bir doğru verecektir. ermometrik maddenin y özelliğindeki değişmelere karşılık gelen sıcaklıkların işaretlenmesiyle termometre yapılır. Örneğin civalı termometrede gözlenen civanın yüksekliği okunan ise sıcaklıktır.

12 Danimarkalı astronom Olaus Rømer (664-70), suyun donma ve kaynama noktalarını referans alarak ilk termometreyi yapmıştır. İsveçli astronom Anders Celsius (70-744) atm basınçta suyun donma ve kaynama noktalarını 0 C ve 00 C referans alarak bir termometre yapmıştır. Alman fizikçi Daniel Gabriel Fahrenheit ( ) suyun atm deki donma ve kaynama sıcaklıklarını 3 C ve C kabul edip izlenen özelliği 80 eşit parçaya bölerek F ı tanımlamıştır. Bu termometreler keyfi olduklarından aynı ısı deposununun sıcaklığını farklı göstermektedirler.

13 ermodinamiğin. yasasından ortaya çıkan sıcaklığa mutlak sıcaklık veya termodinamik sıcaklık adı verilmiştir. İngiliz fizikçi William homson (Lord Kelvin ) tarafından 848 yılında termometrik maddeden bağımsız tanımladığından Kelvin sıcaklığı da denir ve K olarak gösterilir. (K) = ( C) +73,5 3

14 GAZ YASALARI [,,, n] 4

15 Boyle ve Mariotte Yasası [- ilişkisi; n,=sabit] [ (/ ) n, (/ ) / sabit İng. kimyacı Robert Boyle, Fransız kimyacı Edme Mariotte, 676 Sabit sıcaklıkta, sabit miktardaki gazın hacmi, basıncı ile ters orantılıdır. Mol miktarları ve sıcaklıkları aynı olan ideal gazların basınç ve 5 hacimleri çarpımı her basınçta aynıdır.

16 Charles ve Gay-Lussac Yasası- [- ilişkisi, n,=sabit] İng. Kimyacı Jacques Alexandre Charles; Fransız kimyacı Gay Lussac =sabit İZOBAR n, sabit Sabit basınçtaki, belirli bir miktar gazın hacmi sıcaklıkla doğru orantılıdır. *Hacim termometrik özellik olarak alınıp bu yasa uyarınca sabit basınçta çalışan ideal gaz termometreleri yapılmaktadır. Molar miktarları ve basınçları aynı olan ideal gazların sıcaklıklarının eşit ölçüde değiştirilmesi için ısıtılarak ya da soğutularak hacimlerinin de aynı ölçüde değiştirilmesi gerekmektedir. 6

17 Charles ve Gay-Lussac Yasası- [- ilişkisi, n,=sabit] =sabit İZOKOR n, sabit Molar miktarları ve hacimleri aynı olan ideal gazların sıcaklıklarının eşit ölçüde değiştirilmesi için ısıtılarak ya da soğutularak basınçlarının da aynı ölçüde değiştirilmesi gerekir. 7

18 Avogadro Yasası [-n ilişkisi;,=sabit] n, n n sabit S: Sıcaklık ve basıncın standart koşulları: = 0 C veya 73,5 K = atm veya 760 mmhg Sabit sıcaklık ve basınçta bir gazın hacmi miktarı ile doğru orantılıdır. mol gaz =,4 L (S de) Sıcaklık ve basınçları aynı olan gazların hacimlerinin eşit ölçüde değişmesi için molar miktarlarının da eşit ölçüde değiştirilmesi gerekmektedir. 8

19 İdeal Gaz Denklemi Gaz yasalarını özetlersek: Boyle: / (n, = sabit) Charles: (n, = sabit) Avogadro: n (, = sabit) Birleştirirsek: n İdeal gaz eşitliği: R n Gaz sabiti 9

20 0 İdeal Gaz Denklemi =f(,,n) R sabit n... n n n n ln ln n n ln ln ln ln n dn d d d n dn d d d dn n d d d dn n d d d n n, n, n, =nr R=8,34JK - mol - R=0,08056 atm dm 3 K - mol -

21 Gaz Karışımları ve Kısmi Basınç Gaz moleküllerinin birbirlerinden bağımsız hareket ettiklerini ve birbirleriyle etkileşmediklerini varsaymaktayız. Böylelikle ideal gaz denklemi gaz karışımlarına da uygulanabilir.

22 Dalton un Kısmi Basınçlar Yasası Gaz karışımlarında her bir gazın basıncı kısmi basınç olarak adlandırılır ve gaz karışımının toplam basıncı bu kısmi basınçların toplanmasıyla bulunur: t = R i ni R t n n n3 *En basit yaklaşım gaz karışımının toplam mol sayısını kullanmaktır.

23 Amagat Kısmi Hacimler Yasası Gaz karışımlarının kısmi hacimlerle ilişkili Dalton kısmi baasınçlar kanununa parelel yasa Amagat Kısmı Hacimler Yasası olarak bilinir. Buna göre; karışımın toplam hacmi, karışımdaki bileşen gazların kısmi hacimleri toplamı kadardır. t =

24 n i : mol sayısı i :i nin kısmi basıncı X i : mol kesri Mol Kesri i = i t i = n i /n t i = n i /n t = i / t = i / t X +X +X = *Bir karışımın içinde bütün mol kesirleri toplamı e eşittit. 4