Bir deneyde özdeş iki balona eşit kütlede \( He \) ve \( N_2 \) gazları dolduruluyor. Aynı ortamda balonların hacimlerinin zamanla değişimi gözlemleniyor.
Bu gözlemle ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?
A) Her iki balon da aynı hızda küçülür
B) \( He \) gazının olduğu balon daha hızlı küçülür
C) \( N_2 \) gazının olduğu balon daha hızlı küçülür
D) Balonların küçülme hızı gaz kütlesine bağlı değildir
Merhaba öğrenciler, bu soruyu adım adım çözerek konuyu daha iyi anlamanızı sağlayacağım. Unutmayın, fen bilimleri sorularını çözerken temel kavramları hatırlamak ve doğru yorumlar yapmak çok önemlidir.
Adım 1: Temel Kavramları Hatırlayalım
- Gazların Difüzyonu: Gazlar, bulundukları ortamda rastgele hareket ederek yayılırlar. Bu olaya difüzyon denir.
- Gazların Efüzyonu: Gazların küçük bir delikten geçerek yayılmasına efüzyon denir. Balonun küçülmesi de aslında bir efüzyon olayıdır. Balonun yüzeyindeki küçük gözeneklerden gaz molekülleri dışarı çıkar.
- Graham Difüzyon Yasası: Bu yasa, gazların yayılma hızlarının molekül ağırlıklarının karekökü ile ters orantılı olduğunu söyler. Yani, daha hafif gazlar daha hızlı yayılırlar. Matematiksel olarak ifade edersek:
$\frac{Yayılma \ Hızı_1}{Yayılma \ Hızı_2} = \sqrt{\frac{M_2}{M_1}}$
- Burada $M_1$ ve $M_2$ gazların molekül ağırlıklarını temsil eder.
Adım 2: Gazların Molekül Ağırlıklarını Bulalım
- Helyum (He) atomik bir gazdır ve atom ağırlığı yaklaşık 4 g/mol'dür. Yani, $M_{He} = 4 \ g/mol$.
- Azot gazı ($N_2$) diatomik bir gazdır. Azotun atom ağırlığı yaklaşık 14 g/mol olduğundan, $N_2$'nin molekül ağırlığı $2 \times 14 = 28 \ g/mol$'dür. Yani, $M_{N_2} = 28 \ g/mol$.
Adım 3: Graham Yasasını Uygulayalım
- Graham Yasası'na göre, daha hafif olan He gazı daha hızlı yayılacaktır. Bu durumda, He gazının bulunduğu balon daha hızlı küçülecektir.
Adım 4: Seçenekleri Değerlendirelim
- A) Her iki balon da aynı hızda küçülür: Yanlış. Gazların molekül ağırlıkları farklı olduğu için yayılma hızları da farklıdır.
- B) $He$ gazının olduğu balon daha hızlı küçülür: Doğru. Çünkü He daha hafiftir ve daha hızlı yayılır.
- C) $N_2$ gazının olduğu balon daha hızlı küçülür: Yanlış. $N_2$ daha ağırdır ve daha yavaş yayılır.
- D) Balonların küçülme hızı gaz kütlesine bağlı değildir: Yanlış. Kütle (molekül ağırlığı) yayılma hızını doğrudan etkiler.
Cevap B seçeneğidir.
