Gazların Genel Özellikleri
Gazlarla ilgili daha önce 9. sınıfta bir bilgilendirme yapmıştık. Kısaca hatırlamak gerekirse;
Gazların belirli bir hacmi yoktur, bulundukları kabın hacmini alırlar. Bu yüzden yoğunluk (özkütle) ölçümleri maddelerin sıvı veya katı hallerindeki hacim-kütle ilişkisine göre hesaplanır.
Özkütlesi havadan küçük olan gazlar (örneğin helyum veya hidrojen); uçan balonlarda, zeplinlerde veya seyahat balonlarında kullanılır.
Gaz molekülleri arasında çok fazla boşluk bulunduğu için sıkıştırılabilir.
Gazlar ısıtıldığında katı veya sıvı haldekine göre daha çok genleşir.
Gazların basıncı barometre olarak adlandırılan Torricelli (1608-1647) tarafından geliştirilen aletlerle ölçülür.
Gazların Genel Özellikleri
Hava, gazlardan oluşan bir karışımdır; yaklaşık olarak hacimce %79’u azot gazı, %21’i oksijen, %0.93’ü argon ve kalan miktar diğer soygaz ve gazlardan oluşmaktadır. Gazların sıkıştırılabilmesi veya genleştirilebilmesi gaz davranışı olarak adlandırılır.
Gaz Davranışları
Gaz davranışları, sıcaklık, basınç, gaz miktarı ve gazın hacmi gibi faktörlerden etkilenir. İleride bu etkileri matematiksel olarak inceleyeceğiz. İncelerken dikkat etmeniz gereken bazı noktalar:
- Mol değişiminin gazın hacmini veya basıncını doğru orantılı olarak etkilediği: Yani mol sayısı 2 kat artarsa, gazın basıncı veya hacmi de 2 kat artar.
- Bilimsel çalışmalarda sıcaklığın her zaman kelvin cinsinden ifade edildiği: Örneğin, sıcaklığı 30 °C (303 °K) dereceden 60 °C dereceye (333 °K) çıkarmak, sıcaklığı 2 kat artırmak anlamına gelmez.
- Gazların hacimlerinin bulundukları kabın hacmini aldığı: Bu nedenle gazların hacmi laboratuvar ortamında belirli bir sabit sıcaklık ve basınç altında gaz büretleri kullanılarak ölçülür.
1 mL = 1 cm³
1 dm³ = 1.10⁻³ m³ = 1 L
1 L = 1000 cm³ = 1000 mL
-
Gazların basınçları, hacme bağlı olarak değiştiğinden, gaz basınçları sabit hacimli kaplarda ölçülür. Basınç birimi olarak atmosfer basınç birimi (atm) kullanılır. Basınç ölçümleri, laboratuvar koşulları dışında açık havada civa kullanılarak barometrelerle yapılır. Civa kullanılan ölçümler genellikle mmHg veya cmHg cinsinden ifade edilir.
1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg
1 atm = 760 torrGaz Basıncının Ölçülmesi
Gazlar, moleküllerin sürekli hareketi nedeniyle bir basınç oluştururlar. Günlük hayatta bu basıncı hissetmesek de, araba lastiklerindeki basıncı gözlemleyebiliriz.
Gaz basıncı ölçülürken, sıvıların basınç formülünden yararlanılır (sıvılar için basınç formülü: Psıvı = h * d * g; burada h, sıvının yüksekliği; d, sıvının yoğunluğu; g ise yerçekimi ivmesidir). Gaz basıncı ölçümünde kullanılan sıvının yoğunluğu ne kadar yüksekse, o kadar kolay bir ölçüm yapılır. Bu nedenle hesaplama yapılırken genellikle civa tercih edilir.
Bir gazın basıncı manometre veya barometre gibi aletler kullanılarak ölçülebilir. Ölçüm düzeni ve gaz dengelerini bildiğinizde, yapmanız gereken şey, iki maddenin birbirlerine temas ettiği noktalardaki basınç denklemlerini yazmaktır.
Barometre ile Ölçüm
Barometre, atmosfer basıncını ölçmek için kullanılan bir cihazdır. İtalyan fizikçi Evangelista Torricelli tarafından geliştirilmiştir. Barometre, basitçe tanımlanacak olursa, silindirik bir tüpün içi boş bırakılarak (hava almayacak şekilde) civa dolu bir kap içine ters çevrilmesiyle oluşturulur.
Barometrenin temel prensibi, atmosferik basıncın civa sütununu tüpün içine itmeye çalışmasıdır. Civanın hareketi durduğunda, tüpün suyla temas ettiği noktadan basınçları sabitlerseniz, 1 atmosfer basıncının 76 cm yüksekliğindeki civa sütununa eşit olduğunu gözlemlemiş olursunuz.
Bu sayılar, 0 °C sıcaklıkta ve deniz seviyesinde yapılan bir ölçüm için geçerlidir. Deniz seviyesinden yüksek bölgelere çıktıkça basınç azalırken, sıcaklık arttıkça basınç artar. Açık hava basıncı, 1 atm = 76 cmHg = 760 mmHg = 760 torr olarak adlandırılabilir.
Manometre ise kapalı kaplardaki gaz basıncını ölçmek için kullanılır. Manometrelerin çalışma prensibi, barometrelerle benzerdir. Kapalı ve açık manometre olmak üzere iki türü vardır.
Manometre ile yapılan ölçümleri denkleme dökerken, gazların (veya sıvı ile gazın) birbirleriyle temas ettiği noktaları kullanmaya özen göstermelisiniz. Örneğin; bu metni anlamını değiştirmeden yeniden yazabilirsiniz.
Açık Manometre
-
Açık manometreler, genellikle açık hava basıncından daha yüksek basınçları ölçmek için kullanılır.
Kapalı Manometre
-
Kapalı manometreler, genellikle açık hava basıncından daha düşük basınçları ölçmek için kullanılır.
-