10. sınıf kimya 2. dönem 1. yazılı 3. Senaryo Test 2

Belirli bir sıcaklıkta, kapalı bir kapta bulunan ideal bir gazın basıncı ile hacmi arasındaki ilişkiyi inceleyen bir öğrenci aşağıdaki gözlemleri yapmıştır:

• Gazın hacmi $V$ iken basıncı $P$ olarak ölçülmüştür.
• Gazın hacmi $V/2$ yapıldığında basıncı $2P$ olarak ölçülmüştür.
• Gazın hacmi $2V$ yapıldığında basıncı $P/2$ olarak ölçülmüştür.

Bu gözlemlerden yola çıkarak, belirli sıcaklık ve mol sayısında bir gazın basıncı ile hacmi arasındaki ilişkiyi en iyi açıklayan yasa aşağıdakilerden hangisidir?

A) Boyle Yasası

B) Charles Yasası

C) Gay-Lussac Yasası

D) Avogadro Yasası

E) Dalton Kısmi Basınçlar Yasası

Sevgili öğrenciler, gaz yasaları, gazların davranışlarını anlamamız için temel taşlardır. Bu soruda, belirli bir gazın basıncı ve hacmi arasındaki ilişkiyi gözlemleyerek hangi yasanın bu davranışı en iyi açıkladığını bulacağız. Haydi adım adım ilerleyelim!

• Adım 1: Soruyu Anlayalım ve Verileri İnceleyelim.

  Soruda, belirli bir sıcaklıkta ve kapalı bir kapta bulunan ideal bir gazdan bahsediliyor. "Belirli bir sıcaklık" ifadesi, sıcaklığın ($T$) sabit olduğunu; "kapalı bir kap" ifadesi ise gazın mol sayısının ($n$) sabit olduğunu gösterir. Bu koşullar, gaz yasalarını uygularken çok önemlidir.

  Öğrencinin yaptığı gözlemler şunlardır:

  • Gazın hacmi $V$ iken basıncı $P$ olarak ölçülmüştür.
  • Gazın hacmi $V/2$ yapıldığında basıncı $2P$ olarak ölçülmüştür.
  • Gazın hacmi $2V$ yapıldığında basıncı $P/2$ olarak ölçülmüştür.
• Adım 2: Basınç ve Hacim İlişkisini Analiz Edelim.

  Şimdi, her bir gözlemde basınç ($P$) ile hacmin ($V$) çarpımına ($P \times V$) bakalım:

  • İlk durumda: $P \times V$
  • İkinci durumda: $2P \times (V/2) = P \times V$
  • Üçüncü durumda: $(P/2) \times (2V) = P \times V$

  Gördüğümüz gibi, gazın hacmi değişse bile, basınç ile hacmin çarpımı her zaman aynı kalıyor ($P \times V = \text{sabit}$). Bu durum, hacim azaldığında basıncın arttığını ve hacim arttığında basıncın azaldığını, yani basınç ile hacmin ters orantılı olduğunu gösterir.

• Adım 3: Gaz Yasalarını Hatırlayalım ve Karşılaştıralım.

  Şimdi seçeneklerde verilen gaz yasalarını kısaca hatırlayalım:

  • A) Boyle Yasası: Sabit sıcaklık ($T$) ve sabit mol sayısında ($n$), bir gazın basıncı ($P$) ile hacmi ($V$) ters orantılıdır. Yani, $P_1V_1 = P_2V_2$ veya $PV = \text{sabit}$.
  • B) Charles Yasası: Sabit basınç ($P$) ve sabit mol sayısında ($n$), bir gazın hacmi ($V$) ile mutlak sıcaklığı ($T$) doğru orantılıdır. Yani, $V_1/T_1 = V_2/T_2$ veya $V/T = \text{sabit}$.
  • C) Gay-Lussac Yasası: Sabit hacim ($V$) ve sabit mol sayısında ($n$), bir gazın basıncı ($P$) ile mutlak sıcaklığı ($T$) doğru orantılıdır. Yani, $P_1/T_1 = P_2/T_2$ veya $P/T = \text{sabit}$.
  • D) Avogadro Yasası: Sabit sıcaklık ($T$) ve sabit basınçta ($P$), bir gazın hacmi ($V$) ile mol sayısı ($n$) doğru orantılıdır. Yani, $V_1/n_1 = V_2/n_2$ veya $V/n = \text{sabit}$.
  • E) Dalton Kısmi Basınçlar Yasası: Bir gaz karışımının toplam basıncı, karışımdaki her bir gazın kısmi basınçlarının toplamına eşittir. Bu yasa, tek bir gazın basınç-hacim ilişkisini değil, gaz karışımlarını inceler.
• Adım 4: Doğru Yasayı Belirleyelim.

  Yaptığımız analizde, gözlemlerin $P \times V = \text{sabit}$ ilişkisini gösterdiğini bulduk. Ayrıca, deneyin sabit sıcaklık ve sabit mol sayısında yapıldığı belirtilmişti. Bu koşullar ve elde ettiğimiz $P \times V = \text{sabit}$ ilişkisi, doğrudan Boyle Yasası'nın tanımıyla örtüşmektedir.

  Diğer yasalar, ya farklı değişkenler arasındaki ilişkiyi inceler (Charles, Gay-Lussac, Avogadro) ya da farklı koşullar altında geçerlidir (örneğin, Charles ve Gay-Lussac yasaları sıcaklık değişimini ele alırken, bizim sorunumuzda sıcaklık sabittir). Dalton Yasası ise gaz karışımlarıyla ilgilidir.

Bu nedenle, verilen gözlemleri en iyi açıklayan yasa Boyle Yasası'dır.

Cevap A seçeneğidir.