Gazlar, belirli bir şekli veya hacmi olmayan, bulundukları kabı tamamen dolduran maddelerdir. Molekülleri arasındaki çekim kuvveti katı ve sıvılara göre çok daha azdır, bu da onların serbestçe hareket etmelerini sağlar. Gazlar, günlük hayatımızda ve endüstride pek çok alanda kullanılır.
Gazların davranışlarını açıklayan bazı temel yasalar vardır:
Sabit sıcaklıkta, belirli bir miktar gazın basıncı ile hacmi ters orantılıdır.
Formül: P₁V₁ = P₂V₂
Örnek Soru: 2 litrelik bir kapta bulunan gazın basıncı 4 atmosferdir. Sıcaklık sabit tutularak hacim 4 litreye çıkarılırsa, son basınç kaç atmosfer olur?
Çözüm: P₁ = 4 atm, V₁ = 2 L, V₂ = 4 L P₁V₁ = P₂V₂ 4 * 2 = P₂ * 4 P₂ = 2 atm
Sabit basınçta, belirli bir miktar gazın hacmi ile mutlak sıcaklığı doğru orantılıdır.
Formül: V₁/T₁ = V₂/T₂ (T mutlak sıcaklık, Kelvin cinsinden)
Örnek Soru: 300 K sıcaklıkta 5 litrelik bir hacme sahip olan gazın sıcaklığı sabit basınçta 600 K'e çıkarılırsa, son hacmi kaç litre olur?
Çözüm: V₁ = 5 L, T₁ = 300 K, T₂ = 600 K V₁/T₁ = V₂/T₂ 5 / 300 = V₂ / 600 V₂ = 10 L
Sabit sıcaklık ve basınçta, eşit hacimdeki gazlar eşit sayıda molekül içerir.
Formül: V₁/n₁ = V₂/n₂ (n mol sayısı)
İdeal gaz yasası, yukarıdaki yasaları birleştirerek gazların davranışını daha kapsamlı bir şekilde açıklar.
Formül: PV = nRT
Burada:
Örnek Soru: 2 mol gaz, 27 °C sıcaklıkta 10 litrelik bir kapta bulunmaktadır. Bu gazın basıncı kaç atmosferdir? (R = 0.0821 L.atm/mol.K)
Çözüm: n = 2 mol, V = 10 L, T = 27 °C = 300 K, R = 0.0821 L.atm/mol.K PV = nRT P * 10 = 2 * 0.0821 * 300 P = (2 * 0.0821 * 300) / 10 P = 4.926 atm
İdeal gaz yasası, düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta gazların davranışını iyi bir şekilde açıklar. Ancak, yüksek basınç ve düşük sıcaklıkta, gaz molekülleri arasındaki etkileşimler arttığı için ideal gaz yasasından sapmalar gözlenir. Bu tür gazlara gerçek gazlar denir.
