Gazlar - Gazların Genel Özellikleri - Gazlarda Basınç, Hacim, Mol Sayısı ve Sıcaklık İlişkisi - Açık Hava Basıncının Ölçülmesi - Gaz Basıncının Ölçülmesi

Maddenin en düzensiz halidir.
Birbirleriyle her oranda karışarak homojen karışımlar oluştururlar.
Bulundukları kabın şeklini ve hacmini alırlar. Gaz tanecikleri arasında büyük boşluklar vardır. Bu boşluklardan dolayı gazlar bir kuvvetin etkisiyle sıvılaşana kadar sıkıştırılabilir.
Tanecikleri arasında çekim kuvvetleri katı ve sıvılarınkine oranla çok azdır.
Bulundukları kabı tümüyle doldururlar, çünkü sınırsız yayılma özellikleri vardır.
Maddenin en yüksek enerjili halidir.
Titreşim, yer değiştirme ve öteleme hareketi yaparlar.
Tanecikler arası uzaklığın en fazla olduğu haldir.
Akışkandırlar ve sıkıştırılabilirler.
Yoğunlukları katı ve sıvılara göre daha düşüktür.
Gaz tanecikleri birbirlerinden bağımsız devamlı hareket halindedir.à Esnek olan doğrusal çarpışmalar yaparlar. Çarpışma sonunda birbirlerine yapışmazlar, hareket doğrultuları değişir, enerji kayıpları olmaz.
Isıtıldıklarında bütün gazlar sıcaklık değişimi karşısında aynı orandaà genleşirler. Bu nedenle genleşme katsayısı gazlar için ayırt edici değildir.
Gerçekte ideal gaz yoktur. Gazlar ancak bu ideal hale yaklaşabilirler. Gazlar düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta en idealdirler. Mol kütlesinin küçük olması idealliği artırır.

İdeal gazlarda;

Gaz molekülleri arasındaki boşluklar ve moleküllerin hacimleri ihmal edilebilir.
Gaz molekülleri arasında bir çekim kuvveti olmadığı kabul edilir.
Aynı sıcaklıktaki gazların ortalama kinetik enerjileri eşittir. Taneciklerin anlık kinetik enerjileri farklı olabilir.

Gazlarda Basınç, Hacim, Mol Sayısı ve Sıcaklık İlişkisi

Gaz ve gaz karışımlarından oluşan sistemlerin daha iyi anlaşılabilmesi için gazların kimyasal özelliklerinden çok fiziksel özelliklerinin bilinmesi gerekir. Bunlar;

Basınç (P): Birim yüzeye uygulanan kuvvettir. Gaz basıncı birim zamanda birim yüzeye çarpan taneciklerin uyguladıkları kuvvetlerin toplamıdır. Gazın birim zamanda birim yüzeye yaptığı çarpma sayısı n . √T / √M .A.V bağıntısı ile ifade edilir.

Mol sayısı (n): Gazlarda madde miktarı genellikle mol sayısı ile belirtilir. Aynı sıcaklıkta mol sayısı büyük ise, gaz ya çok hacim kaplar ya da yüksek basınç yapar.

Hacim (V): Gazlar içinde bulundukları kabı doldurduklarından dolayı, gazların hacimleri içinde bulundukları kabın hacmine eşittir. Gaz hacmi m³, dm³ ve cm³ birimleri ile verilir.

Sıcaklık (T): Bir maddenin taneciklerinin sahip olduğu ortalama kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür. Termometre ile ölçülür. Birimi Fahrenheit (°F), Reaumur (R), Celcius (°C) ve Kelvin (K) şeklindedir. Gazlarda mutlak sıcaklık ifadesi kullanılırsa Kelvin sıcaklığı demektir. Kelvin sıcaklığı -273°C yani K = 273 + °C demektir.

Gazlarla ilgili yapılan tüm hesaplamalarda oC sıcaklığı K sıcaklığına çevrilmelidir. Gaz sözcüğü Yunanca'da karışıklık anlamına gelen kaos sözcüğünden türemiştir.

Açık Hava Basıncının Ölçülmesi

Dünyamız, kalınlığı yaklaşık 10 000 km kadar olan atmosfer dediğimiz bir hava katmanı ile çevrelenmiştir. Bu katman yeryüzüne doğru bir basınç uygular ki bu basınca açık hava basıncı denir. Açık hava basıncını ölçen aletlere de barometre denir. Açık hava basıncı ilk kez 1643 yılında İtalyan Fizikçi Evangelista Torricelli tarafından ölçülmüştür. Basit birbarometre, bir ucu kapalı ve cıva ile doldurulmuş uzun bir cam tüpten ibarettir. Eğer bu tüp, içine hava girmeyecek şekilde bir cıva kabına ters olarak daldırılırsa, tüpteki bir miktar cıva, tüpün yukarısında bir boşluk bırakarak kaba akar. Tüpte kalan cıvanın ağırlığı, kaptaki cıvanın yüzeyine etki eden atmosfer basıncı tarafından dengelenir. Standart atmosfer basıncı (1 atm), deniz seviyesinde ve 0°C de, 760 mm (veya 76 cm) yükseklikte bir cıva sütununun basıncına eşittir. Basıncın SI (uluslararası birim sistemi) ya göre birimi newton / metrekare (N . m–2 ) veya Paskal (Pa) olarak tanımlanır. Diğer basınç birimleri ise bar, atm, mm Hg, Torr'dur. 1 paskal = 1 N.m–2 1 bar = 105 paskal 1 atm = 760 mm Hg 1 atm = 101325 Pa

Barometredeki h yüksekliği;

Kullanılan cam borunun hacmine ve şekline bağlı değildir.
Mutlak sıcaklık ile doğru orantılıdır.
Barometrenin bulunduğu yerin deniz seviyesinden yüksekliğine yani açık hava basıncına bağlıdır
Sıvının yoğunluğu ile ters orantılıdır.
Bir sıvı sütununun yaptığı basınç; P = h . d . g ile hesaplanır. h : Yükseklik (h : Yükseklik d : Sıvı öz kütlesi g : Yer çekimi ivmesi)

Farklı sıvılar kullanıldığında h₁ . d₁ = h₂ . d₂ eşitliği vardır.

Barometre borusunun kesitine bağlı değildir.
Sıvı eklenmesi ile değişmez.
Gaz miktarına bağlıdır.
Barometre borusunun kesitine bağlı değildir.
Sıvı eklenmesi ile değişmez.
Gaz miktarına bağlıdır.

Açık hava basıncı, deniz seviyesinden itibaren yükseldikçe her 10,5 metre için yaklaşık 1 mm (0,1 cm) düşer. Bu düşme yükseklere çıktıkça yavaşlar. Örneğin, Dünya'nın en yüksek tepesi olan Everest'te (8882 m) atmosfer basıncı sıfır olmayıp 250 mm Hg dolayındadır. Bu basınç altında saf su yaklaşık 70°C'de kaynar.

İkinci şekildeki tüpün içinde bulunan gaz, cıvayı aşağıya iterek cıva sütunun yüksekliğinin azalmasına neden olur. Dolayısıyla h₂ yüksekliği h₁'e göre daha küçüktür.

GAZ BASINCININ ÖLÇÜLMESİ

Kapalı kaplardaki gazların basıncını ölçmede kullanılan aletlere manometre denir. Manometreler U şeklindeki cam borulardır. Manometreler açık uçlu ve kapalı uçlu olmak üzere ikiye ayrılırlar.

Tüp İçine Cıva ile Hapsedilmiş Gazın Basıncı