Gerçek Gazlar konu anlatımı soruları çözümleri 11. Sınıf Kimya özet

İdeal gazı açıklarken kinetik teoriden yararlandık. Burada iki temel unsur vardır.

Gazların hacmi kabın hacmi yanında ihmal edilir.
Gaz tanecikleri arasındaki çekim sıfır kabul edilir.

Gazların sıcaklığını düşürüp basıncını artırdığımızda bu kabuller gerçekliğini yitirir ve gazlar birbirlerini çekmeye başlarlar. Örneğin Boyle kanununa göre 1 atm olan gaz basıncını 2 atm yapmak için hacmini yarıya indirmek yeterlidir; ancak gazın basıncını 200 atm den 400 atm ye çıkarmak istediğimizde hacmi yarıya indirmek yetmeyecektir. Aynı durumu sıcaklık için de söyleyebiliriz. Gazın sıcaklığı 400 °K den 200 °K sıcaklığına düşürüldüğünde basıncı yarıya indirebiliriz; ancak sıcaklığı 40 °K den 20 °K sıcaklığına düşürüldüğünde basınç yarıya inmez; çünkü tanecikler arası etkileşim arttığı için hesaplanan değer ideal gaz denkleminde bulunandan farklı olacaktır.

MADDENİN ÜÇLÜ FAZ DİYAGRAMI

Basınç ve sıcaklığa bağlı olarak maddenin üç fiziksel halini gösteren granktir. Burada, H₂O gibi donarken hacmi artan maddelerde erime noktasının basınçla azaldığı görülür.

H₂O nun faz diyagramı incelendiğinde O noktasında H₂O nun üç fiziksel hali aynı anda görülür.

O – A eğrisi suyun erime veya donma eğrisidir. Bu eğride basınç artıkça erime noktasının azaldığını görebiliriz. Bu eğri boyunca katı – sıvı dengesi vardır. Bu durum, antimon, bizmut ve galyum elementleri içinde görülür. Örneğin 0°C de buz 19,63 cm³ hacim kaplar. Dış basıncın artması donmayı ve hacim artışını engeller. Bu nedenle donma olayı daha düşük sıcaklıkta gerçekleşir.

O – B eğrisi katı – gaz dengesinin olduğu eğriyi ifade eder. Bu eğrinin herhangi bir noktasında sıcaklık artırıldığında süblimleşme gerçekleşirken sıcaklık azaltılır ise su için kırağılaşma diğer maddeler için desüblimleşme (depozisyon) gerçekleşmiş olur.

O – C eğrisi sıvı – buhar dengesinin olduğu eğridir. Bu eğri üzerindeki herhangi bir basınca karşılık gelen sıcaklık suyun kaynama sıcaklığını gösterir.

Aynı durum karbon dioksit için de geçerlidir. Aradaki tek fark donma olayının gerçekleştiği A – O eğrisi boyunca donma noktasının basınçla artması durumudur. İki grafik için de basınç belli bir değerin altında ise bu madde sıvı fazda görülemez; belli bir değerin üzerinde ise de süblimleşme olayı gerçekleşmez. Örneğin CO₂ kuru buz katısına uygulanan basınç 5,11 atm nin üzerinde ise süblimleşmez. Bu basıncın altında da sıvı halde bulunmaz. Kolay süblimleşen maddelere naftalin (C₁₀H₈) ve iyot (I_2(k)) örnek verilebilir.

Gaz – Buhar ve Kirik Sıcaklık

Bulunduğu sıcaklıkta hiçbir basınç altında sıvılaşmayan maddelere gaz denir. Bulunduğu sıcaklıkta basınç artışı ile sıvılaşabilen maddelere buhar denir. Her buharın sıvılaşabileceği maksimum bir sıcaklığı vardır. Bu sıcaklığa kritik sıcaklık denir. Maddenin sıcaklığı kritik sıcaklıktan fazla ise ne kadar basınç uygulanırsa uygulansın sıvılaşmaz.

JOULE – THOMSON OLAYI

Gazların ortam sıcaklığından daha düşük sıcaklıklara soğutulması ile ilgili çalışmayı James Joule ve William Thomson yapmıştır. Yaptıkları deney sonucunda ısıca yalıtkan bir silindirde hızla genleştirilen bazı gazların sıcaklığının değişmediğini, bazı gazların sıcaklığının düştüğünü, bazı gazların sıcaklığının arttığını gözlemlemişlerdir. Genleştirilen gazda moleküller arası gaz çekim kuvvetinin yenilmesi için gereken enerji kendi özısılarından karşılandığı için hızla genleşirken gaz soğumaktadır. Gaz soğuduğunda bulunduğu ortamı da soğutmaktadır. Bu olaya Joule – Thomson genleşmesi denir. Buzdolaplarındaki soğutma sistemi bu genleşmeye dayanır.