İdeal bir gazın basıncı hangi koşullarda artar?
A) Hacmi artarken sıcaklığı azalırsa
B) Hacmi azalırken sıcaklığı sabit kalırsa
C) Mol sayısı azalırken sıcaklığı artarsa
D) Hacmi ve sıcaklığı aynı oranda artarsa
E) Mol sayısı sabitken hacmi artarsa
İdeal bir gazın basıncının hangi koşullarda artacağını anlamak için, ideal gaz yasasını hatırlamamız gerekir. İdeal gaz yasası, bir gazın basıncı ($P$), hacmi ($V$), mol sayısı ($n$) ve mutlak sıcaklığı ($T$) arasındaki ilişkiyi gösteren temel bir denklemdir:
$PV = nRT$
Burada $R$ ideal gaz sabitidir. Bu denklemi basınç ($P$) için yeniden düzenlersek:
$P = \frac{nRT}{V}$
Şimdi her bir seçeneği bu formül üzerinden inceleyelim:
- A) Hacmi artarken sıcaklığı azalırsa
- Hacim ($V$) artarsa, paydadaki değer büyür ve basınç ($P$) azalma eğilimindedir.
- Sıcaklık ($T$) azalırsa, paydaki değer küçülür ve basınç ($P$) azalma eğilimindedir.
- Her iki etki de basıncın azalmasına neden olur. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
- B) Hacmi azalırken sıcaklığı sabit kalırsa
- Hacim ($V$) azalırsa, paydadaki değer küçülür.
- Sıcaklık ($T$) sabit kalırsa, paydaki $nRT$ değeri değişmez (mol sayısı $n$ de sabit kabul edilir).
- Payda küçülürken pay sabit kaldığı için, basınç ($P$) artar. Bu durum, ideal gaz yasasına göre basıncın kesinlikle artacağı bir koşuldur.
- C) Mol sayısı azalırken sıcaklığı artarsa
- Mol sayısı ($n$) azalırsa, paydaki değer küçülür ve basınç ($P$) azalma eğilimindedir.
- Sıcaklık ($T$) artarsa, paydaki değer büyür ve basınç ($P$) artma eğilimindedir.
- Bu iki etki birbirine zıttır. Basıncın artıp artmayacağı, mol sayısındaki azalma ile sıcaklıktaki artışın büyüklüğüne bağlıdır. Kesin bir artış garanti edilmez. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
- D) Hacmi ve sıcaklığı aynı oranda artarsa
- Eğer hacim ($V$) ve sıcaklık ($T$) aynı oranda artarsa (örneğin, $V$ iki katına çıkarken $T$ de iki katına çıkarsa), $P = \frac{nRT}{V}$ formülünde hem pay hem de payda aynı oranda artar.
- Bu durumda, oran değişmeyeceği için basınç ($P$) sabit kalır. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
- E) Mol sayısı sabitken hacmi artarsa
- Mol sayısı ($n$) sabitken, hacim ($V$) artarsa, paydadaki değer büyür.
- Payda büyürken paydaki $nRT$ değeri sabit kalırsa, basınç ($P$) azalır. Dolayısıyla bu seçenek yanlıştır.
Yukarıdaki analizlere göre, ideal bir gazın basıncının kesinlikle artacağı koşul, hacmi azalırken sıcaklığının sabit kalmasıdır.
Cevap B seçeneğidir.
