Termodinamik İdeal Gazlar Isı ve Termodinamiğin 1. Yasası

Benzer belgeler
Termal Genleşme İdeal Gazlar Isı Termodinamiğin 1. Yasası Entropi ve Termodinamiğin 2. Yasası

E = U + KE + KP = (kj) U = iç enerji, KE = kinetik enerji, KP = potansiyel enerji, m = kütle, V = hız, g = yerçekimi ivmesi, z = yükseklik

Bölüm 2. Sıcaklık ve Gazların Kinetik Teorisi. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

1. HAFTA Giriş ve Temel Kavramlar

ISI VE SICAKLIK. 1 cal = 4,18 j

ENERJİ DENKLİKLERİ 1

İnstagram:kimyaci_glcn_hoca GAZLAR-1.

Maddeye dışarıdan ısı verilir yada alınırsa maddenin sıcaklığı değişir. Dışarıdan ısı alan maddenin Kinetik Enerjisi dolayısıyla taneciklerinin

Enerji iş yapabilme kapasitesidir. Kimyacı işi bir süreçten kaynaklanan enerji deyişimi olarak tanımlar.

Isı ve Sıcaklık. Test 1'in Çözümleri

7. Bölüm: Termokimya

O )molekül ağırlığı 18 g/mol ve 1g suyun kapladığı hacimde

Sıcaklık (Temperature):

KİM-118 TEMEL KİMYA Prof. Dr. Zeliha HAYVALI Ankara Üniversitesi Kimya Bölümü

GENEL KİMYA. 10. Hafta.

6. Kütlesi 600 g ve öz ısısı c=0,3 cal/g.c olan cismin sıcaklığı 45 C den 75 C ye çıkarmak için gerekli ısı nedir?

Katı ve Sıvıların Isıl Genleşmesi

ÖĞRENME ALANI : FİZİKSEL OLAYLAR ÜNİTE 2 : KUVVET VE HAREKET

a) Isı Enerjisi Birimleri : Kalori (cal) Kilo Kalori (kcal)

3)Maddenin Tanecikli Yapısı ve Isı

MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ. Nazife ALTIN Bayburt Üniversitesi, Eğitim Fakültesi

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

> > 2. Kaplardaki sıvıların sıcaklığı 70 o C ye getirilirse sahip oldukları ısı miktarlarını sıralayınız.

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. Maddenin Sınıflandırılması

Bölüm 7 ENTROPİ. Bölüm 7: Entropi

Gaz hali genel olarak molekül ve atomların birbirinden uzak olduğu ve çok hızlı hareket ettiği bir haldir.

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI

C = F-32 = K-273 = X-A B-A. ( Cx1,8)+32= F

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

MADDENİN YAPISI VE ÖZELLİKLERİ

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

Gazların Özellikler Barometre Basıncı Basit Gaz Yasaları

Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ. Bölüm 4: Kapalı Sistemlerin Enerji Analizi

Bölüm 3. Maddenin Isıl Özellikleri ve TERMODİNAMİK. Prof. Dr. Bahadır BOYACIOĞLU

ISI SICAKLIK GENLEŞME

F KALDIRMA KUVVETİ (ARCHİMEDES PRENSİBİ) (3 SAAT) 1 Sıvıların Kaldırma Kuvveti 2 Gazların Kaldır ma Kuvveti

Isı ve sıcaklık arasındaki fark : Isı ve sıcaklık birbiriyle bağlantılı fakat aynı olmayan iki kavramdır.

Birimler. Giriş. - Ölçmenin tanımı. - Birim nedir? - Birim sistemleri. - Uluslararası (SI) birim sistemi

FİZK Ders 1. Termodinamik: Sıcaklık ve Isı. Dr. Ali ÖVGÜN. DAÜ Fizik Bölümü.

5 kilolitre=..lt. 100 desilitre=.dekalitre. 150 gram=..dag g= mg. 0,2 ton =..gram. 20 dam =.m. 2 km =.cm. 3,5 h = dakika. 20 m 3 =.

FİZ304 İSTATİSTİK FİZİK. Mikrokopik Teori ve Makroskopik Ölçümler I. Prof.Dr. Orhan ÇAKIR Ankara Üniversitesi, Fizik Bölümü 2017

Serüveni 4.ÜNİTE MADDENİN HALLERİ ORTAK VE AYIRDEDİCİ ÖZELLİKLER

60 C. Şekil 5.2: Kütlesi aym, sıcaklıkları farklı aym maddeler arasındaki ısı alışverişi

SICAKLIK NEDİR? Sıcaklık termometre

TERMODİNAMİK / HAL DEĞİŞİMİ

GAZLAR GAZLARIN ÖZELLİKLERİ

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

Sıcaklık: Newton un ikinci hareket yasasına göre; Hareket eden bir cismin kinetik enerjisi, cismin kütlesi ve hızına bağlıdır.

TEMEL KAVRAMLAR. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

ITAP Fizik Olimpiyat Okulu

Enerji var veya yok edilemez sadece biçim değiştirebilir (1.yasa)

5. SINIF KİMYA KONULARI

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI

Kütlesi,hacmi,eylemsizliği olan,tanecikli yapıdaki her şeye madde denir. Yer yüzünde gözümüzle görebildiğimiz her şey maddedir.

Bilgi İletişim ve Teknoloji

TERMODİNAMİK. Genel Tanımlar Isı ve Sıcaklık

Termodinamik Isı ve Sıcaklık

AKIŞKAN STATİĞİNİN TEMEL PRENSİPLERİ

Maddenin Fiziksel Özellikleri

5.SINIF FEN VE TEKNOLOJİ KİMYA KONULARI MADDENİN DEĞİŞMESİ VE TANINMASI

DENEY 3. MADDENİN ÜÇ HALİ: NİTEL VE NİCEL GÖZLEMLER Sıcaklık ilişkileri

Gazların fiziksel davranışlarını 4 özellik belirler.

Akım ve Direnç. Bölüm 27. Elektrik Akımı Direnç ve Ohm Kanunu Direnç ve Sıcaklık Elektrik Enerjisi ve Güç

GÜÇ Birim zamanda yapılan işe güç denir. SI (MKS) birim sisteminde güç birimi

Maddelerin ortak özellikleri

MADDENİN TANECİKLİ YAPISI MADDENİN TANECİKLİ YAPISI VE ISI. ısı b)isı Enerjisi Birimlerinin Dönüşümü. a) Isı Enerjisi Birimleri

KİNETİK GAZ KURAMI. Doç. Dr. Faruk GÖKMEŞE Kimya Bölümü Hitit Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi 1

Bölüm 8 EKSERJİ: İŞ POTANSİYELİNİN BİR ÖLÇÜSÜ. Bölüm 8: Ekserji: İş Potansiyelinin bir Ölçüsü

KİMYA VE ENERJİ SİSTEM VE ÇEVRE

TEOG Hazırlık Föyü Isı ve Sıcaklık

Zeus tarafından yazıldı. Cumartesi, 09 Ekim :27 - Son Güncelleme Cumartesi, 09 Ekim :53

ÖĞRENME ALANI: Kuvvet ve Hareket 2.ÜNİTE: Kaldırma Kuvveti ve Basınç. Kaldırma Kuvveti

İDEAL GAZ KARIŞIMLARI

!" #$%&'! ( ')! *+*,(* *' *, -*.*. /0 1, -*.*

GAZLAR GAZ KARIŞIMLARI

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

Fizik 203. Ders 6 Kütle Çekimi-Isı, Sıcaklık ve Termodinamiğe Giriş Ali Övgün

BASINÇ VE KALDIRMA KUVVETI. Sıvıların Kaldırma Kuvveti

MADDENİN HALLERİ VE ISI ALIŞ-VERİŞİ

Bölüm 3 SAF MADDENİN ÖZELLİKLERİ

ÖĞRENME ALANI : MADDE VE DEĞĐŞĐM ÜNĐTE 5 : MADDENĐN HALLERĐ VE ISI

8. SINIF KAZANIM TESTLERİ 7.SAYI. Ar-Ge Birimi Çalışmasıdır ŞANLIURFA İL MİLLİ EĞİTİM MÜDÜRLÜĞÜ DİZGİ & TASARIM İBRAHİM CANBEK MEHMET BOZKURT

Isı Cisimleri Hareket Ettirir

DERS ÖĞRETĐM TEKNOLOJĐLERĐ VE MATERYAL GELĐŞTĐRME KONU ÇALIŞMA YAPRAĞI HAZIRLAMA (MADDELERĐN AYIRT EDĐCĐ ÖZELLĐKLERĐ)

METEOROLOJİ. III. Hafta: Sıcaklık

FİZİK PROJE ÖDEVİ İŞ GÜÇ ENERJİ NUR PINAR ŞAHİN 11 C 741

MADDENİN HALLERİ VE ISI

ISI NEDİR? Isı bir enerji çeşidi olduğu için enerji birimleriyle ölçülür. HÜSEYİN DEMİRBAŞ

GAZLAR. Farklı sıcaklıklardaki iki gazın difüzyon hızları GAZLARIN ÖZELLİKLERİ

CĠSMĠN Hacmi = Sıvının SON Hacmi - Sıvının ĠLK Hacmi. Sıvıların Kaldırma Kuvveti Nelere Bağlıdır? d = V

Akışkanların Dinamiği

NOT: Toplam 5 soru çözünüz, sınav süresi 90 dakikadır. SORULAR VE ÇÖZÜMLER

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ SAKARYA MESLEK YÜKSEKOKULU

Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ

Maddenin Biçim Ve Hacim Özellikleri

Isı ve Sıcaklık. Isının akış yönü her zaman sıcaklığı yüksek olan maddeden düşük olan maddeye doğrudur.

İŞ : Şekilde yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvveti görülmektedir. Parçacık A noktasından

Transkript:

İdeal Gazlar Isı ve Termodinamiğin 1. Yasası

İdeal Gazlar P basıncında, V hacmindeki bir kaba konulan kütlesi m ve sıcaklığı T olan bir gazın özellikleri ele alınacaktır. Bu kavramların birbirleriyle nasıl ilişkili olduklarını bilmek çok yararlı olur. Genel olarak, bu nicelikler arasındakiilişkiyiveren eşitliğe HAL denklemidenir. Bu denklem çok karmaşıktır. Bununla beraber, eğer gazlar çok düşük basınçta tutulursa (veya düşük yoğunluk) hal denklemi deneysel olarak kolayca bulunabilir. Böyle düşük-yoğunluklu bir gaza, genel olarak ideal gaz denir. ügenellikle, verilen bir hacimdeki gazın miktarını mol sayısı, n cinsinden ifade etmek uygundur. üavagadro sayısı, N A = 6,02x10 23 kadar atom veya molekül ihtiva eden miktarının kütlesine bir mol denir. Bir maddenin mol sayısı ve kütlesi arasında

Bir İdeal Gazın Hal Denklemi Şekil' deki gibi hacmi hareketli bir piston ile değiştirilebilen bir silindire konulmuş bir ideal gaz alalım. ü Silindirin sızıntı yapmadığını kabul edelim. ü Dolayısıyla gazın kütlesi (veya mol sayısı) sabit kalır. Böyle bir sistem için deneyler aşağıdaki bilgileri verir. qgaz sabit sıcaklıkta tutulursa, basıncı hacmi ile ters orantılı olarak değişir (Boyle kanunu) qeğer gazın basıncı sabit tutulursa, hacmi sıcaklığı ile doğru orantılı olur. (Charles ve Gay Lussac kanunu)

İdeal gaz kanunu olarak bilinen bu ifadede, R herhangi bir gaz için evrensel bir sabittir ve deneysel yolla elde edilir. T, Kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır. Çeşitli gazlarla yapılan deneylerde basıncın sıfıra yaklaşması halinde PV/nT büyüklüğünün bütün gazlar için R 'ye yaklaştığı gözlenmiştir. Bu nedenle, R'ye evrensel gaz sabiti denir. SI birim sisteminde basınç Paskal (1 Pa= 1N/m 2 ) ve hacim m 3 alındığında; v PV nin birimi Nm veya Joule v R nin değeri 8,315 J/molK Eğer basınç atmosfer, hacim litre (1 L = 10 3 cm 3 = 10-3 m 3 ) olarak alınırsa, R nin değeri 0,08214 L.atm/molK R'nin bu değerini PV=nRT eşitliğini kullanarak, herhangi bir mol gazın hacmini, 0 o C de (273 K) ve atmosfer basıncında 22,4 L olarak buluruz.

Termodinamik İdeal gaz, PV/nT bütün basınçlarda sabit olan bir gazdır. İdeal gaz yasasına göre, bir gazın hacmi ve sıcaklığı değişmezse, basıncı da sabit kalır. Şampanya şişesini ele alalım: Şişenin ve içeriğinin sıcaklığı sabit olduğunda, dolayısıyla basıncı sabittir. Bu durum, mantar tıpa yerine basınç göstergeli bir tıpa takılarak görülebilir. Sallanan şişenin tepe boşluğundaki gaz sıvı içerisinde balonlara dönüşür ve sallamayla bu balonlar şişe içerisinde çoğalır. Şişe açılınca, basınç aniden azalırken balonların hacmi hızla artar. Eğer balonlar sıvı yüzeyinin altında daha fazlaysa, hacimlerinin hızlı artışıyla sıvı hızla dışarı çıkmaya zorlanır. Eğer şişenin zemini ve yanları, sıvı içerisinde hiçbir balon kalmayana dek sabitleştirildikten sonra şişenin kapağı açılırsa, basınç sıvıyı şişeden çıkmaya zorlamayacaktır.

Isı ve Termodinamiğin Birinci Yasası Bu Kısımda, o İç enerjinin mekanik enerjiye dönüştürülebileceğini biliyoruz. Enerji kavramı, iç enerjiyi de içine alacakşekilde genişletilirse, enerjinin korunumu doğanın evrensel bir kanunu haline gelir. o İç enerji kavramı, enerji aktarma işlemleri, termodinamiğin birinci kanunu ve birinci kanunun bazı önemli uygulamaları Üzerinde durulacaktır. Peki İç Enerji Nedir? o İç enerji, cisme göre durgun bir referans sisteminden bakıldığında, mikroskobik bileşenlerinin atom ve moleküler hareketleriyle ilgili enerjilerin toplamıdır.

Peki Isı Nedir? o Isı, sistemle çevresi arasındaki sıcaklık farkından kaynaklanan ve sistemin sınırlarını geçen enerji transferi olarak tanımlanır. o Termodinamiğin birinci kanuna göre, sistemin iç enerjisi ancak ya sisteme ısı verilip yahut alınarak, ya da sistem üzerine veya sistem tarafından iş yaparak değiştirilebilir.

o lsı birimleri: Kalori, 1 gram suyun sıcaklığını 1 C arttırmak için gerekli ısı miktarı olarak tanımlanır. Kalori, "Calorie olarak kısaltılan cal ifadesi ile tanımlanır. İngiliz birim sistemlerinde ısı birimi İngiliz ısı birimi (Btu) 1 lb suyun sıcaklığını 1 F arttırmak için gerekli ısı miktarı olarak tanımlanır. Isıl işlemleri incelerken biz genellikle SI birim sistemindeki ısı birimi olan joule (J) kullanacağız. 1 cal = 4,186 J

Joule'u n, Isının mekanik eşdeğerini hesapladığı deney düzeneği şekildedir. Düşen ağırlıklar, pedalı çevirirken, suyun sıcaklığını yükseltir.

Isı Nedir? Bir cismin ısı sığası (kapasitesi) C, o cismin sıcaklığını 1Celsius derece yu kseltmek için gerekli ısı enerjisidir. Bu tanıma göre, cisme Q birimlik bir ısı verildiğinde,cismin sıcaklığı T kadar değişir. O zaman, Herhangi bir cismin özgu l ısısı (c), birim kütle başına ısı sığası (kapasitesi) olarak tanımlanır. O halde, kütlesi m olan bir maddeye ısı yolu ile Q kadar enerji aktarılırsa, numunenin sıcaklığı T kadar değişir. O zaman maddenin özgu l ısısı Bu tanıma göre, m kütleli bir madde ile, bu maddenin çevresi arasında oluşan ısı enerjisi (Q) transferi, sıcaklık değişimi T olmak u zere

Fakat eşitlik, T sıcaklık aralığında özgül ısı değişimi ihmal edildiği hallerde geçerlidir. Genel olarak c, T = T i -T s sıcaklık aralığında değişirse, Q nu n gerçek ifadesi:

Enerjinin Korunumu ve Kalorimetri Sıcaklığı bilinen bir kaptaki belirli miktar suyun içine, yine sıcaklığı bilinen bir madde atılır ve bunlar dengeye ulaştıktan sonra suyun sıcaklığı tekrar ölçülür. Bu işlemde yapılan mekanik iş ihmal edilebilir mertebede olduğundan, enerjinin korunumuna göre, sıcak maddenin verdiği ısı (özgül ısısı bilinmiyor ise), suya verilen ısıya eşittir. Bu tekniğe kalorimetri, ölçümü yapmak için kullanılan aygıta kalorimetre denir. Enerjinin korunumuna göre, Enerji aldığı için pozitiftir. Enerji verdiği için negatiftir.

ü Örneğin, özgu l ısısını ölçeceğimiz maddenin miktarı m x özgu l ısısı c x ilk sıcaklığı T x olsun. ü Benzer şekilde m su c su ve T su suyun bilinen değerleri olsun. o T s, karışı m sağlandıktan sonra erişilen denge sıcaklığı ise, o Suyun kazandığı ısı, m su c su (T s -T su ) ve, özgu l o Isısı bilinmeyen maddenin kaybettiği ısı, -m x c x (T s -T x ) dir. ü Sistem (su + bilinmeyen) dışarı ile bir ısı alış-verişi yapmıyorsa, enerjinin korunumuna göre; suyun kazandığı ısı, maddenin kaybettiği ısıya eşit olmalıdır. Bu değerler yerine yazıldığında;

Hal Değiştirme Isısı Bir maddeye ısı verildiğinde, madde ile çevresi arasında ısı alış-verişi olurken maddenin sıcaklığı değişir. Bununla birlikte, ısı alış-verişi sonucu maddenin sıcaklığının değişmeyeceği durumlar da vardır. Böyle bir durumda maddenin fiziksel özelliği, bir durumdan diğerine geçerken değişir. Bu olaya faz değişmesi denir. Katıdan-sıvıya (erime), sıvıdan - gaza (kaynama) ve bir katının kristal yapısının değişmesi bazı faz değişmelerine örnek gösterilebilir. Bütün bu faz değişmeleri, iç enerji değişimlerini gerektirir fakat sıcaklık değişmesini gerektirmez. Örneğin kaynama olayındaki iç enerji artışı, sıvı haldeki moleküller arasındaki bağların kırıldığını gösterir. Bu bağ kırılması, gaz halindeki moleküllerin birbirinden daha uzaklarda hareketetmeleri demektir. Bu durumda moleküllerin potansiyel enerjileri de artar. Faz değişimisırasında aktarılan enerjinin miktarı, madde miktarına da bağlıdır. m kütleli saf bir maddenin faz değiştirmesi için gerekli enerji Q ise, L = Q/m oranı, o maddenin önemli bir ısıl özelliğini karakterize eder. Verilen veya alınan enerji, bir sıcaklık değişimi doğurmadığından, L ye o maddenin hal değiştirme ısısı (gizliısı) denir.

A Bölgesi B Bölgesi C Bölgesi D Bölgesi E Bölgesi

Soru Çözümleri

Problem 1- İlk sıcaklığı 20 o C olan 300 g dökme demir bloğun üzerine 327,3 o C de 90 g kurşun eriyiği dökülürse, sistemin son sıcaklığı ne olur? (Isı kayıplarını ihmal ediniz). Problem 2- Şekilde gösterilen Joule deneyini du şu nu nu z. Her biri 1,5 kg olan iki kütle ve içinde 200 g su dolu bir tank var. Kütleler 3m yükseklikten tankın içine düşerlerse, suyun sıcaklığındaki artış ne olur? Problem 3-0 o C de bir buz blokuna 100 o C de buhar veriliyor. Buharın kütlesi, 10 g ve buzun kütlesi 50 g ise (a) Ne kadar buz erir ve son sıcaklığı ne olur? (b) Bu işlemi, buharın kütlesi 1 g ve buzun kütlesi 50 g için tekrarlayınız? Problem 4- Kütlesi 100 g olan alüminyum bir kalorimetrenin içinde 250 g su vardır. Sistem 10 o C de termal dengedir. Suyun içine 80 o C de 50 g lık bir bakır parçası ve 100 o C de 70 gramlık iki metal parçası atılıyor. Sistemin tamamının kararlı denge sıcaklığı 20 o C oluyor (a) Bilinmeyen numunenin özgül ısısını bulunuz?bilinmeyen numuneyi hangi malzeme?