Gazlar

Gazlar, belli bir şekli ve belli bir hacmi olmayan, bulundukları kabın şeklini alan, kolayca sıkıştırılabilen veya genleştirilebilen ve tanecikleri gelişigüzel hareket eden akışkanlardır.

Atmosfer basıncı, atmosfer tabakasının yeryüzüne uyguladığı basınçtır.

Atmosfer basıncı, ilk kez 1643 yılında Torricelli tarafından kullanılmış olan ve baro- metre olarak adlandıran düzenekle ölçülebilir.

Deniz seviyesinde atmosfer basıncı, 760 mm yükseklikteki bir civa sütununun oluşturduğu basınca eşittir ve bu basınç, standart atmosfer basıncı olarak tanımlanmıştır. 760 mm yüksekliğinde civa sütununun oluşturduğu basınç 1 atm olarak kabul edilmiş- tir. 1 mm civa sütununun oluşturduğu basınç ise 1 torr olarak tanımlanmıştır.

Gazların basıncını ölçmek amacıyla manometre adı verilen aygıtlar kullanılır. Manometrenin çalışma prensibi barometreninkine benzer olup açık ve kapalı uçlu olmak üzere iki tip manometre vardır. Atmosfer basıncından daha düşük basınca sahip gazların basıncını ölçmek amacıyla genellikle kapalı uçlu manometreler kullanılırken, atmosfer basıncından daha büyük basınca sahip gazların basıncını ölçmek için açık uçlu manometreler tercih edilir.

Bir sıvı sütununun tabanına uyguladığı basınç, hidrostatik basınç (Ph) olarak bilinir. Hidrostatik basınç, sıvı sütununun yüksekliği (h), sıvının yoğunluğu (d) ve yer çekimi ivmesi (g) kullanılarak aşağıdaki bağıntı yardımıyla   hesaplanır. Ph  = hdg

Avogadro yasası: Sabit sıcaklık ve basınçta bir gazın hacmi, madde miktarı ile doğru orantılı olarak değişir.

Standart sıcaklık ve basınç (STP): Sıcaklığın 0 °C ve basıncın 1 atm olduğu koşuldur.

İdeal gaz, ideal gaz denklemine uyan davranış gösteren hipotetik bir gazdır.

İdeal gaz denklemine uyan davranış gösteren gazlara ideal gaz (mükemmel gaz) denir. Genel olarak ideal gazlar;

• molekülleri veya atomları arasında itme ve çekme kuvvetlerinin olmadığı
• moleküllerinin veya atomlarının öz hacimlerinin olmadığı varsayılan gazlardır.

Kısmi basınç, bir gaz karışımında bulunan bir gazın bulunduğu kaba, o kapta tek başına bulunuyormuş gibi olduğu bir durumda uyguladığı basınca eşit basınçtır.

Dalton’un Kısmi Basınçlar Yasasına göre ideal bir gaz karışımının toplam basıncı, karışımı oluşturan her bir gazın kısmi basınçlarının toplamına eşittir.

Bir karışımdaki bir bileşenin mol kesri, o bileşenin mol sayısının karışımı oluşturan tüm bileşenlerin mol sayılarının toplamına oranıdır.

Gazların Kinetik Kuramı, ünitenin bu noktasına kadar incelemiş olduğumuz gaz davranışlarının nedenlerinin moleküler seviyede irdelenmesi ve açıklanması için kullanılmaktadır. Bu kuram, aşağıda verilen 5 temel kabul üzerine kurulmuştur:

• Gaz, rastgele hareket eden küçük taneciklerden oluşur. Bu tanecikler, atomlar ve/veya moleküllerdir.
• Bu taneciklerin kendi hacimleri, gazın toplam hacminin yanında ihmal edile- bilecek derecede küçüktür ve gazın toplam hacminin büyük kısmı boşluktur.
• Gaz tanecikleri birbirlerinden bağımsız olarak hareket eder ve aralarında it- me/çekme kuvvetleri yoktur.
• Gaz taneciklerinin birbirleriyle veya içinde bulundukları kabın iç yüzeyiyle gerçekleştirdikleri çarpışmalar esnektir (elastiktir).
• Gaz taneciklerinin ortalama kinetik enerjileri gazın mutlak sıcaklığı ile oran- tılıdır ve gazın sıcaklığı değişmediği sürece bu taneciklerin toplam kinetik enerjisi değişmez.

Farklı tür gaz moleküllerinin veya atomlarının çarpışma yaparak birbiri ile karışmasına difüzyon denir.

Gaz moleküllerinin veya atomlarının küçük bir delikten çarpışma yapmaksızın kaçmasına ise efüzyon denir.

Graham Efüzyon Yasasına göre, aynı sıcaklık ve basınçta iki gazın efüzyon hızlarının oranı, mol kütlelerinin kare köküyle veya yoğunluklarının kare köküyle ters orantılıdır.

Gerçek gazların davranışları, ideal gaz denklemine tam olarak uymaz. Gerçek gazlar çok düşük basınçlarda ve yüksek sıcaklıklarda ideal gaz davranışına çok yakın davranış gösterirler. Yüksek basınç ve düşük sıcaklıklarda ideallikten saparlar.

Boyle Yasası (Va1/P): Basınç, gaz taneciklerinin kabın iç yüzeyiyle yapmış   oldukları çarpışmaların sayısının ve kuvvetinin bir ölçüsüdür. Sabit sıcaklık ve gaz miktarında gazın hacmi küçüldükçe gaz taneciklerinin kabın iç yüzeyinin de küçülmesi nedeniyle birim alanına birim zamanda yaptıkları çarpışma sayısı (çarpışma sıklığı) artar. Yani, sabit sıcaklıkta gazın hacmi küçüldükçe basıncı artar. Boyle Yasasının geçerliliği moleküler seviyede bu şekilde    açıklanabilir.

Charles Yasası (VaT): Sıcaklık, gaz taneciklerinin ortalama kinetik enerjilerinin bir ölçüsüdür. Sabit basınç ve gaz miktarında gazların sıcaklığı arttıkça tanecikleri (kinetik enerjilerinin artması nedeniyle) daha hızlı hareket eder. Böyle bir durumda gaz taneciklerinin kabın iç yüzeyinin birim alanına uyguladıkları kuvvetin değişmemesi, yani gaz basıncının sabit kalabilmesi için bu taneciklere daha geniş bir hareket alanı (hacim) sağlanması gerekir. Bu da ancak gaz hacminin orantılı bir biçimde artmasıyla mümkün olur. Yani, bir gazın basıncının sabit kalabilmesi için sıcaklığı arttığında hacminin de doğru orantılı olarak artması gerekir. Charles Yasasının geçerliliği moleküler seviyede bu şekilde   açıklanabilir.