gazlar4

GAZLARDA DİFÜZYON (YAYILMA)

Bir gaz karışımında gazlar birbirleri içerisinde yayılırken (Yol alırken) yaptıkları hız ya da aldıkları yol molekül kütlelerinin kareköküyle ters orantılıdır.

1. Bir gazın sıcaklığı artırıldığında kinetik enerjisi artar, dolayısıyla da yayılma hızı artar.
2. Aynı sıcaklıkta bulunan gazların kinetik enerjileri eşit olacağından yayılma hızı molekül kütlesinden etkilenir.
3. Molekül kütlesi küçük olan gaz daha hızlı hareket eder.
4. Molekül kütlesi büyük olan gazın özkütlesi de büyük olacağından hızları özkütlesiyle ters orantılıdır.
V  Bir gazın yayılma hızı



Bağıntısı yazılabilir.


ÖRNEK 8:
Helyum gazından 4 defa daha yavaş hareket eden (yayılan) gaz hangisidir?
(C= 12, H= 1, O= 16, S= 32)

A) CH4 B) O2 C) C3H4
D) SO2 E) SO3


ÇÖZÜM:
Gaza X dersek. Bu gazı tanıyabilmek için mol kütlesini bulalım.

her iki tarafın karesini alalım.

Mx = 64 g/mol
Mol kütlesi 64 gram olan gaz SO2’dir.
Cevap (D)


ÖRNEK 9:


Şekildeki gibi cam borunun A ucundan H2, B ucundan O2 gazları aynı anda bırakılıyor. Bu gazlar A ucundan itibaren kaçıncı metrede karşılaşır? (H= 1, O= 16)
ÇÖZÜM:
Gazların yayılma hızları oranını bulalım. Çünkü hız oranları aldıkları yol oranıyla doğru orantılıdır.


Bu durumda
5 m lik yolda H2 4 m gider. O2 1 m gider
4 kat 4 kat 4 kat
20 m lik yolda 16 m 4 m

H2 gazı 16 m yol alırken
O2 gazı 4 m yol alır. A ucundan itibaren 16. metrede karşılaşırlar.




GAZ BASINCININ ÖLÇÜLMESİ
1. Açık Hava Basıncı
Dünyamızı çevreleyen atmosferin yer yüzeyine uyguladığı basınca açık hava basıncı denir. (P0) ile gösterilir.
Açık hava basıncını ölçen alete BAROMETRE denir.



Geniş bir kaba bir miktar civa dolduralım yeterli uzunlukta cam tüpün içine de civa dolduralım ve tüpü ters çevirerek geniş kabın içine şekildeki gibi daldıralım. Durum şekildeki gibi oluşur. Tüpün içindeki civanın bir kısmı kaba boşalıp bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan civayı orada tutan kuvvet tüpün dışındaki sıvı yüzeyine etki eden açık hava basıncıdır.

Tüp içindeki civanın tabana yaptığı basınç

Psıvı = h . dsıvı
PHg = h . dHg


Bunu dengeleyen kuvvet P0 ise

P0 = h . dHg


 Yukarıdaki deneyi 0 metrede (deniz seviyesinde ) 0C de yaptığımızda h = 76 cmHg ölçülür.

 0C de 0 metrede 76 cm yüksekliğindeki civa sıvısının tabana yapmış olduğu basınca eş değer açık hava basıncına 1 atm basınç denir.

760 mm Hg = 76 cmHg = 1 atm
h Yüksekliğini Etkileyen Faktörler
a) Açık hava basıncı: Açık hava basıncı artarsa h yüksekliği artar.
b) Sıcaklık: Açık havada sıcaklık artarsa açık hava basıncı düşer dolayısıyla da h yüksekliği azalır.
c) Rakım (Yükselti): Deniz seviyesinden yükseklere çekildikçe atmosfer inceleceğinden açık hava basıncı düşer. h yüksekliği de düşer.
d) Sıvının özkütlesi: Barometrede kullanılan sıvının özkütlesi arttıkça h yüksekliği azalır.
e) Yerçekimi: Barometreye etki eden yerçekimi arttıkça h yüksekliği azalır.
f) Buhar basıncı: Barometrede kullanılan sıvının kaynama noktası arttıkça buhar basıncı azalır. h yüksekliği artar.


2. Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı
Kapalı kaplarda gaz basıncını ölçen aletlere MANOMETRE denir. Açık uçlu ve kapalı uçlu olmak üzere iki çeşit manometre vardır. Şimdi bu manometrelerde gaz basıncının nasıl ölçüldüğüne bakalım.

a) Açık uçlu manometreler:





b) Kapalı uçlu manometre:





ÖRNEK 10:


Şekildeki manometrede Px, Py ve P0 basınçları arasında nasıl bir ilişki vardır?


ÇÖZÜM:
Her bir gaz basıncını ayrı ayrı bulursak

Px = P0 + h Py = P0 + h

eşitliklerin sağ tarafları eşitse, diğer tarafları da eşittir.
Px = Py > P0
3. Manometrelerde Kimyasal Tepkime olursa
Manometrelerde bir kimyasal tepkime gerçekleşirse ideal gaz denkleminden (PV = n R T) faydalanılır.



ÖRNEK 11:




Başlangıç durumu şekilde gösterilen sistemde M musluğu açıldığında

HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Tepkimesi oluyor. Tepkime sonunda, sistem başlangıçtaki sıcaklığına döndürüldüğünde I. ve II. manometrelerde hangi mmHg değerleri okunur? (ÖYS–89)


I. Manometre II. Manometre
A) 0 30
B) 15 30
C) 15 15
D) 22,5 22,5
E) 30 30


ÇÖZÜM:
Basınç mol sayısıyla doğru orantılıdır. Mol sayısındaki azalma oranı, basınçtaki azalma oranına eşittir.

Olan : 15 mmHg 45 mmHg
HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Ölçek: : 1 mmHg 1 mmHg –
Kullanılan: 15 mmHg 15 mmHg
Artan : 0 30 mmHg –

Artan NH3 basıncı V hacminde 30 mmHg dir. Kaplar arasındaki musluk açıldığında hacim 2V olacağından basınç 15 mmHg olur. Gazlar her yöne aynı basıncı yapacağından her iki manometreden de 15 mmHg okunur.
Cevap (C)



ÖRNEK 12:

Şekildeki manometrede üçer mol N2 ve H2 gazları varken civa II. kolda 20 cm’dir.
Sabit sıcaklıkta
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)

Tepkimesi gerçekleşirse civa hangi kolda kaç cm yükselir?


ÇÖZÜM:
Başlangıçta toplam 6 mol gaz varken toplam basınç
PT = 70 + 20
= 90 cm Hg

3 mol 3 mol
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)
–1 mol –3 mol
2 mol 0 mol 2 mol

Sonuçta toplam 4 mol Gaz
6 mol 90 cm Hg ise
4 mol x
x = = 60 cm Hg

ise PT + h = P0
P0 = PT + h
70 = 60 + h
10 cm Hg = h Gaz basıncı küçük olduğundan civa I. Kolda yükselir.

4. Sürtünmesiz Pistonda Gaz basıncı
Sürtünmesiz pistonda gaz basıncı hesaplanırken;


a) Piston serbest halde hareket ediyorsa (Piston üzerine dışarıdan bir etki yoksa) piston nerede olursa olsun sistem içindeki iç basınç pistonun dışındaki dış basınca her zaman eşittir.


b) Eğer piston bir yerde sabit tutuluyorsa sabit tutulduğu yerde piston sabit hacimli kaba dönüşür.





ÖRNEK 13:
Şekildeki gibi sürtünmesiz piston içerisinde bulunan gaz sürekli ısıtılıyor. Gaz basıncının (P) özkütlesiyle (d) ilişkisini veren grafik hangisinde doğru çizilmiştir?


A) B) C)

D) E)


ÇÖZÜM:
Isıtılan gaz genleşeceğinden hacmi artacak. Fakat piston engele çarpana kadar basınç sabit kalacak ancak kütle sabit olduğundan hacim artışı özkütleyi azaltacak piston engele çarpınca hacim sabitlenecek. Bu durumda basınç artmaya başlayacak. (Ama özkütle sabit kalacak)
Cevap (E)


ÖRNEK 14:


Şekildeki sürtünmesiz pistonda piston h yüksekliğinde serbest bulunurken toplam basınç 220 mm-Hg’dır. Piston h/2 yüksekliğine getirilince sistemin toplam basıncı kaç mm-Hg olur.
(25C’de Psu = 20 mm-Hg)

ÇÖZÜM:
Sıvıların buhar basıncı yalnızca sıcaklıkla değiştiğinden piston nerede olursa olsun Psu değişmeyecek
h yüksekliğinde
PT = Pg + Psu
220 = Pg + 20
200 mm-Hg = Pg

h/2 yüksekliğinde Pg = 400 mm-Hgi olur.
PT = Pg + Psu
= 400 + 20
= 420 mm-Hg olur.
GAZ BASINCININ ÖLÇÜLMESİ
1. Açık Hava Basıncı
Dünyamızı çevreleyen atmosferin yer yüzeyine uyguladığı basınca açık hava basıncı denir. (P0) ile gösterilir.
Açık hava basıncını ölçen alete BAROMETRE denir.



Geniş bir kaba bir miktar civa dolduralım yeterli uzunlukta cam tüpün içine de civa dolduralım ve tüpü ters çevirerek geniş kabın içine şekildeki gibi daldıralım. Durum şekildeki gibi oluşur. Tüpün içindeki civanın bir kısmı kaba boşalıp bir kısmı tüpte kalır. Tüpte kalan civayı orada tutan kuvvet tüpün dışındaki sıvı yüzeyine etki eden açık hava basıncıdır.

Tüp içindeki civanın tabana yaptığı basınç

Psıvı = h . dsıvı
PHg = h . dHg


Bunu dengeleyen kuvvet P0 ise

P0 = h . dHg


 Yukarıdaki deneyi 0 metrede (deniz seviyesinde ) 0C de yaptığımızda h = 76 cmHg ölçülür.

 0C de 0 metrede 76 cm yüksekliğindeki civa sıvısının tabana yapmış olduğu basınca eş değer açık hava basıncına 1 atm basınç denir.

760 mm Hg = 76 cmHg = 1 atm
h Yüksekliğini Etkileyen Faktörler
a) Açık hava basıncı: Açık hava basıncı artarsa h yüksekliği artar.
b) Sıcaklık: Açık havada sıcaklık artarsa açık hava basıncı düşer dolayısıyla da h yüksekliği azalır.
c) Rakım (Yükselti): Deniz seviyesinden yükseklere çekildikçe atmosfer inceleceğinden açık hava basıncı düşer. h yüksekliği de düşer.
d) Sıvının özkütlesi: Barometrede kullanılan sıvının özkütlesi arttıkça h yüksekliği azalır.
e) Yerçekimi: Barometreye etki eden yerçekimi arttıkça h yüksekliği azalır.
f) Buhar basıncı: Barometrede kullanılan sıvının kaynama noktası arttıkça buhar basıncı azalır. h yüksekliği artar.


2. Kapalı Kaplarda Gaz Basıncı
Kapalı kaplarda gaz basıncını ölçen aletlere MANOMETRE denir. Açık uçlu ve kapalı uçlu olmak üzere iki çeşit manometre vardır. Şimdi bu manometrelerde gaz basıncının nasıl ölçüldüğüne bakalım.

a) Açık uçlu manometreler:





b) Kapalı uçlu manometre:





ÖRNEK 10:


Şekildeki manometrede Px, Py ve P0 basınçları arasında nasıl bir ilişki vardır?


ÇÖZÜM:
Her bir gaz basıncını ayrı ayrı bulursak

Px = P0 + h Py = P0 + h

eşitliklerin sağ tarafları eşitse, diğer tarafları da eşittir.
Px = Py > P0
3. Manometrelerde Kimyasal Tepkime olursa
Manometrelerde bir kimyasal tepkime gerçekleşirse ideal gaz denkleminden (PV = n R T) faydalanılır.



ÖRNEK 11:




Başlangıç durumu şekilde gösterilen sistemde M musluğu açıldığında

HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Tepkimesi oluyor. Tepkime sonunda, sistem başlangıçtaki sıcaklığına döndürüldüğünde I. ve II. manometrelerde hangi mmHg değerleri okunur? (ÖYS–89)


I. Manometre II. Manometre
A) 0 30
B) 15 30
C) 15 15
D) 22,5 22,5
E) 30 30


ÇÖZÜM:
Basınç mol sayısıyla doğru orantılıdır. Mol sayısındaki azalma oranı, basınçtaki azalma oranına eşittir.

Olan : 15 mmHg 45 mmHg
HCl(g) + NH3(g)  NH4Cl(k)
Ölçek: : 1 mmHg 1 mmHg –
Kullanılan: 15 mmHg 15 mmHg
Artan : 0 30 mmHg –

Artan NH3 basıncı V hacminde 30 mmHg dir. Kaplar arasındaki musluk açıldığında hacim 2V olacağından basınç 15 mmHg olur. Gazlar her yöne aynı basıncı yapacağından her iki manometreden de 15 mmHg okunur.
Cevap (C)



ÖRNEK 12:

Şekildeki manometrede üçer mol N2 ve H2 gazları varken civa II. kolda 20 cm’dir.
Sabit sıcaklıkta
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)

Tepkimesi gerçekleşirse civa hangi kolda kaç cm yükselir?


ÇÖZÜM:
Başlangıçta toplam 6 mol gaz varken toplam basınç
PT = 70 + 20
= 90 cm Hg

3 mol 3 mol
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g)
–1 mol –3 mol
2 mol 0 mol 2 mol

Sonuçta toplam 4 mol Gaz
6 mol 90 cm Hg ise
4 mol x
x = = 60 cm Hg

ise PT + h = P0
P0 = PT + h
70 = 60 + h
10 cm Hg = h Gaz basıncı küçük olduğundan civa I. Kolda yükselir.

4. Sürtünmesiz Pistonda Gaz basıncı
Sürtünmesiz pistonda gaz basıncı hesaplanırken;


a) Piston serbest halde hareket ediyorsa (Piston üzerine dışarıdan bir etki yoksa) piston nerede olursa olsun sistem içindeki iç basınç pistonun dışındaki dış basınca her zaman eşittir.


b) Eğer piston bir yerde sabit tutuluyorsa sabit tutulduğu yerde piston sabit hacimli kaba dönüşür.





ÖRNEK 13:
Şekildeki gibi sürtünmesiz piston içerisinde bulunan gaz sürekli ısıtılıyor. Gaz basıncının (P) özkütlesiyle (d) ilişkisini veren grafik hangisinde doğru çizilmiştir?


A) B) C)

D) E)


ÇÖZÜM:
Isıtılan gaz genleşeceğinden hacmi artacak. Fakat piston engele çarpana kadar basınç sabit kalacak ancak kütle sabit olduğundan hacim artışı özkütleyi azaltacak piston engele çarpınca hacim sabitlenecek. Bu durumda basınç artmaya başlayacak. (Ama özkütle sabit kalacak)
Cevap (E)


ÖRNEK 14:


Şekildeki sürtünmesiz pistonda piston h yüksekliğinde serbest bulunurken toplam basınç 220 mm-Hg’dır. Piston h/2 yüksekliğine getirilince sistemin toplam basıncı kaç mm-Hg olur.
(25C’de Psu = 20 mm-Hg)

ÇÖZÜM:
Sıvıların buhar basıncı yalnızca sıcaklıkla değiştiğinden piston nerede olursa olsun Psu değişmeyecek
h yüksekliğinde
PT = Pg + Psu
220 = Pg + 20
200 mm-Hg = Pg

h/2 yüksekliğinde Pg = 400 mm-Hgi olur.
PT = Pg + Psu
= 400 + 20
= 420 mm-Hg olur.

1	2	3	4