İdeal Gaz Yasası nedir?

İdeal Gaz yasası, gazların sıcaklığı, hacmi ve basıncı ile ilgili problemleri çözmek için kullanabileceğiniz matematiksel bir denklemdir. Denklem bir yaklaşıklık olsa da, çok iyi bir denklemdir ve çok çeşitli koşullar için yararlıdır. Bir gazın miktarını farklı şekillerde açıklayan birbiriyle yakından ilişkili iki form kullanır.

TL; DR (Çok Uzun; Okumadım)

İdeal Gaz yasası PV = nRT'dir, burada P = basınç, V = hacim, n = gazın mol sayısı, T sıcaklık ve R bir orantı sabitidir, genellikle 8.314. Denklem, gazlarla ilgili pratik problemleri çözmenizi sağlar.

Soluduğunuz hava, bir parti balonundaki helyum veya metan, yemek pişirmek için kullandığınız "doğal gaz" gibi gazlarla günlük yaşamda uğraşıyorsunuz. Bu maddelerin, basınca ve ısıya tepki verme biçimleri de dahil olmak üzere çok benzer ortak özellikleri vardır. Bununla birlikte, çok düşük sıcaklıklarda, çoğu gerçek gaz sıvıya dönüşür. Karşılaştırıldığında, ideal bir gaz, gerçek bir maddeden çok daha yararlı bir soyut fikirdir; örneğin ideal bir gaz asla sıvıya dönüşmez ve sıkıştırılabilirliğinin bir sınırı yoktur. Bununla birlikte, çoğu gerçek gaz ideal gaza yeterince yakındır ve birçok pratik sorunu çözmek için İdeal Gaz yasasını kullanabilirsiniz.

İdeal Gaz yasası denklemlerinin eşittir işaretinin bir tarafında basınç ve hacim, diğer tarafında miktar ve sıcaklık vardır. Bu, basınç ve hacmin çarpımı, miktar ve sıcaklığın çarpımı ile orantılı kaldığı anlamına gelir. Örneğin, sabit bir hacimdeki sabit miktarda gazın sıcaklığını artırırsanız, basıncın da artması gerekir. Veya basıncı sabit tutarsanız, gazın daha büyük bir hacme genişlemesi gerekir.

İdeal Gaz yasasını doğru kullanmak için mutlak sıcaklık birimlerini kullanmalısınız. Celsius ve Fahrenheit dereceleri çalışmaz çünkü negatif sayılara gidebilirler. İdeal Gaz yasasındaki negatif sıcaklıklar size var olamayacak negatif basınç veya hacim verir. Bunun yerine, mutlak sıfırdan başlayan Kelvin ölçeğini kullanın. İngilizce birimlerle çalışıyorsanız ve Fahrenheit ile ilgili bir ölçek istiyorsanız, yine mutlak sıfırdan başlayan Rankine ölçeğini kullanın.

İdeal Gaz denkleminin ilk yaygın biçimi, PV = nRT'dir; burada P basınç, V hacimdir, n gazın mol sayısıdır, R bir orantı sabitidir, tipik olarak 8.314 ve T sıcaklıktır. Metrik sistem için basınç için paskal, hacim için metreküp ve sıcaklık için Kelvin kullanın. Bir örnek vermek gerekirse, 300 Kelvin'de (oda sıcaklığı) 1 mol helyum gazı, 101 kilopaskal basıncın (deniz seviyesi basıncı) altındadır. Ne kadar hacim kaplar? PV = nRT alın ve her iki tarafı da P'ye bölün, V'yi sol tarafta kendi başına bırakın. Denklem V = nRT ÷ P olur. Bir mol (n) çarpı 8.314 (R) çarpı 300 Kelvin (T) bölü 101.000 paskal (P) 0.0247 metreküp hacim veya 24,7 litre verir.

Fen derslerinde göreceğiniz diğer bir yaygın İdeal Gaz denklemi formu PV = NkT'dir. Büyük "N", parçacıkların (moleküller veya atomlar) sayısıdır ve k, bir Boltzmann sabitidir, mol yerine parçacık sayısını kullanmanıza izin veren bir sayıdır. Helyum ve diğer soy gazlar için atomları kullandığınızı unutmayın; diğer tüm gazlar için molekülleri kullanın. Bu denklemi öncekiyle aynı şekilde kullanın. Örneğin, 1 litrelik bir tank 10²³ azot molekülleri. Sıcaklığı 200 Kelvin'e düşürürseniz, tanktaki gazın basıncı nedir? PV = NkT alın ve her iki tarafı da V'ye bölün, P'yi kendi başına bırakın. Denklem P = NkT ÷ V olur. 10 ile çarpın²³ moleküller (N) Boltzmann sabiti (1.38 x 10)^-23), 200 Kelvin (T) ile çarpın ve ardından 0,001 metreküpe (1 litre) bölerek basıncı elde edin: 276 kilopaskal.