GENEL GAZ HUKUKU: FORMÜLLER, UYGULAMALAR VE ALIŞTIRMALAR - KIMYA - 2025

Genel gaz kanunu Boyle-Mariotte yasası, Charles yasası ve Gay-Lussac kanunu birleştirerek sonucudur; aslında, bu üç yasa, genel gaz yasasının belirli durumları olarak kabul edilebilir. Buna karşılık, genel gaz yasası, ideal gaz yasasının bir özelliği olarak düşünülebilir.

Genel gaz kanunu, bir gazın hacmi, basıncı ve sıcaklığı arasında bir ilişki kurar. Bu şekilde, bir gaz verildiğinde, basıncının ürününün kapladığı hacme bölünerek bulunduğu sıcaklığa bölünmesinin her zaman sabit kaldığını onaylar.

Gazlar, doğada farklı süreçlerde ve hem endüstriyel hem de günlük yaşamda çok sayıda uygulamada mevcuttur. Bu nedenle, genel gaz yasasının çok sayıda ve çeşitli uygulamalara sahip olması şaşırtıcı değildir.

Örneğin bu yasa, klimalar ve buzdolapları gibi farklı mekanik cihazların çalışmasını, sıcak hava balonlarının çalışmasını açıklamayı mümkün kılar ve hatta bulut oluşum süreçlerini açıklamak için bile kullanılabilir.

Formüller

Yasanın matematiksel formülasyonu aşağıdaki gibidir:

P ∙ V / T = K

Bu ifadede P basınçtır, T sıcaklığı (Kelvin derece olarak), V gazın hacmidir ve K sabit bir değeri temsil eder.

Önceki ifade aşağıdakilerle değiştirilebilir:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

Bu son denklem, bir veya iki termodinamik değişken (basınç, sıcaklık ve hacim) değiştirildiğinde gazların geçirdiği değişiklikleri incelemek için oldukça kullanışlıdır.

Boyle-Mariotte Yasası, Charles Yasası ve Gay-Lussac Yasası

Yukarıda belirtilen yasaların her biri, üçüncü değişkenin sabit kalması durumunda, termodinamik değişkenlerin ikisini ilişkilendirir.

Charles yasası, basınç değişmediği sürece hacim ve sıcaklığın doğru orantılı olduğunu belirtir. Bu yasanın matematiksel ifadesi şu şekildedir:

V = K ₂ ∙ T

Boyle yasası, sıcaklık sabit kaldığında basınç ve hacmin birbiriyle ters bir ilişkiye sahip olduğunu belirler. Boyle yasası matematiksel olarak şu şekilde özetlenmiştir:

P ∙ V = K ₁

Son olarak, Gay-Lussac yasası, sıcaklık ve basıncın, gaz hacminin değişmediği durumlar için doğru orantılı olduğunu belirtir. Matematiksel olarak yasa şu şekilde ifade edilir:

P = K ₃ ∙ T

Bu ifadede K ₁ , K ₂ ve K ₃ farklı sabitleri temsil eder.

İdeal gaz kanunu

Genel gaz yasası ideal gaz yasasından elde edilebilir. İdeal gaz yasası, ideal bir gazın durum denklemidir.

İdeal gaz, nokta karakterli parçacıklardan oluşan varsayımsal bir gazdır. Bu gazların molekülleri birbirleriyle herhangi bir çekim kuvveti uygulamazlar ve çarpışmaları tamamen elastik olmaları ile karakterize edilir. Bu şekilde kinetik enerjisinin değeri, sıcaklığı ile doğru orantılıdır.

Davranışı ideal gazlara en çok benzeyen gerçek gazlar, düşük basınçlarda ve yüksek sıcaklıklarda tek atomlu gazlardır.

İdeal gaz yasasının matematiksel ifadesi aşağıdaki gibidir:

P ∙ V = n ∙ R ∙ T

Bu denklem n, mol sayısıdır ve R, değeri 0.082 atm ∙ L / (mol ∙ K) olan ideal gazların evrensel sabitidir.

Uygulamalar

Hem genel gaz yasası hem de Boyle-Mariotte, Charles ve Gay-Lussac yasaları çok sayıda fiziksel fenomende bulunabilir. Aynı şekilde, günlük yaşamın birçok ve çeşitli mekanik cihazlarının işleyişini açıklamaya hizmet ederler.

Örneğin, bir düdüklü tencerede Gay Lussac Yasasını gözlemleyebilirsiniz. Tencerede hacim sabit kalır, bu nedenle içinde biriken gazların sıcaklığı artarsa ​​tencerenin iç basıncı da artar.

Bir başka ilginç örnek de sıcak hava balonu. İşleyişi Charles Yasasına dayanmaktadır. Atmosferik basıncın pratik olarak sabit kabul edilebileceği düşünüldüğünde, balonu dolduran gaz ısıtıldığında olan şey kapladığı hacmin artmasıdır; böylece yoğunluğu azalır ve balon yükselebilir.

Çözülmüş egzersizler

İlk egzersiz

Gazın başlangıç ​​sıcaklığının 208 olduğunu bilerek, hacmini 2 litreden 1 litreye düşürürken, ilk basıncı 6 atmosfer olana kadar iki katına çıkan gazın son sıcaklığını belirlemek, 25 ºK.

Çözüm

Aşağıdaki ifadede ikame:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

yapmalısın:

Çözdüğümüzde , T ₂ = 208.25 ºK olduğunu elde ederiz.

İkinci egzersiz

600 mm Hg basınca maruz kalan, 670 ml hacim kaplayan ve 100 ° C sıcaklıktaki bir gaz verildiğinde, 473 ° K sıcaklıkta 1500 ml hacim kaplarsa basıncının ne olacağını belirleyin.

Çözüm

Her şeyden önce, tüm verilerin uluslararası sistemin birimlerine dönüştürülmesi tavsiye edilir (ve genel olarak gereklidir). Bu nedenle, yapmanız gerekenler:

P ₁ = 600/760 = 0.789473684 atm yaklaşık 0.79 atm

V ₁ = 0,67 l

T ₁ = 373 ºK

P ₂ =?

V ₂ = 1,5 l

T ₂ = 473 ºK

Aşağıdaki ifadede ikame:

P ₁ ∙ V ₁ / T ₁ = P ₂ ∙ V ₂ / T ₂

yapmalısın:

0.79 ∙ 0.67 / 373 = P ₂ ∙ 1.5 / 473

P _2'yi çözdüğümüzde:

P ₂ = 0.484210526 yaklaşık 0.48 atm

Referanslar

1. Schiavello, Mario; Vicente Ribes, Leonardo Palmisano (2003). Kimyanın Temelleri. Barselona: Editör Ariel, SA
2. Laider, Keith, J. (1993). Oxford University Press, ed. Fiziksel Kimya Dünyası.
3. Genel gaz kanunu. (Nd). Wikipedia'da. 8 Mayıs 2018'de es.wikipedia.org adresinden alındı.
4. Gaz kanunları. (Nd). Wikipedia'da. 8 Mayıs 2018'de en.wikipedia.org adresinden alındı.
5. Zumdahl Steven S (1998). Kimyasal Prensipler. Houghton Mifflin Şirketi.