GAZLARIN ÖZELLİKLERİ
Gazların Fiziksel Özellikleri
Gazların genel fiziksel özelliklerini hatırlayalım:
- Gazların belirli bir hacmi yoktur. Miktarı ne olursa olsun bir gaz içine konulduğu kabın hacmini ve şeklini alır.
- Gazlar sıkıştırılabilirler. Hareketli pistonlu bir kaba konulan gaz sıkıştırılarak hacmi azaltılabilir. Katılar ve sıvılar sıkıştırılamazlar.
- Farklı gazlar karıştırıldığında her zaman homojen bir karışım elde edilir.
- Gaz molekülleri arasında büyük boşluklar bulunur. Bu nedenle, gazlar kütlelerine oranla çok büyük hacme sahiptirler. Dolayısıyla, yoğunlukları katı ve sıvılardan daha düşüktür.
Gaz Basıncının Ölçülmesi
Basınç birim alana uygulanan kuvvettir. Gaz basıncı, gaz moleküllerinin bulundukları kabın iç yüzeyine yaptıkları çarpma sayısı ve şiddetine bağlıdır. Gazlar bulundukları kabın her birim yüzeyine aynı kuvveti uygularlar. Diğer bir deyişle, kabın her yüzeyine eşit basınç uygularlar.
Atmosfer Basıncı
Atmosfer olarak adlandırılan dünyanın etrafını saran gaz tabakası dünyanın çekim etkisi altındadır. Toplam kalınlığı 10.000 km’ye uzanan atmosferin ilk 12 km’lik kısmı, ağırlığının %75’ ini oluşturan en yoğun tabakasıdır.
Troposfer olarak adlandırılan bu katmanda bulunan havanın bileşenleri hacimce %78 N2, %20,95 O2, %0,94 Ar, %0,04 CO2, diğer gazlar ve hava şartlarına göre değişen oranda su buharıdır. Atmosfer basıncı, atmosferdeki gazların uyguladığı basınçtır.
Yeryüzünden yükseldikçe gaz yoğunluğu azaldığından atmosfer basıncı düşer. Yükselti dışında sıcaklık ve havadaki nem oranı da atmosfer basıncını etkiler.
Atmosfer basıncını ilk defa İtalyan Torricelli (Toriçelli) cıva sıvısını kullanarak ölçmüştür. (Şekil 3.1)
Deniz seviyesindeki atmosfer basıncının, 76 cm yüksekliğindeki cıva sıvısının tabanına yaptığı basınca eşit olduğunu belirlemiştir Bir ucu açık ve içi cıva dolu cam boruyu yine cıva dolu bir kaba ağız kısmı aşağı gelecek şekilde daldırmıştır. Borunun üst kısmı ve kaptaki cıva seviyeleri farkını 76 cm olarak ölçmüştür.
Barometre ve Manometre
Barometre, Torricelli’nin bulduğu prensiple çalışan ve atmosfer basıncını ölçmeye yarayan alettir. Günümüzde cıvasız ve dijital olanları da mevcuttur.
Manometre ise kapalı kaplardaki gaz basıncını ölçmek için kullanılır. Açık uçlu ve kapalı uçlu olmak üzere iki türü vardır.
Gaz Hacminin Ölçülmesi
Sıcaklık değişimiyle katı ve sıvıların hacimlerinde değişme olur. Gazlarda bu değişim çok daha büyük orandadır. Basınç değişimi ise katı ve sıvıların hacimlerini etkilemezken, gazların hacimlerini yine büyük oranda değiştirir. Bu nedenle, sıcaklık ve basınç etkisini dikkate almadan gaz hacminden bahsedemeyiz. Ayrıca, gazların hacimleri bulundukları kabın türüne ve büyüklüğüne göre değişir. (Şekil 3.3)
Yukarıdaki (a) kabına konulan gazın miktarı ne olursa olsun hacmi VL kabul edilir. Çünkü, gazlar bulundukları kapalı kabın hacmini alırlar. (a) kabında sıcaklığı artırsak da gaz hacmi değişmez. Dolayısıyla bu tür kapalı kaplara sabit hacimli kap denir.
(b) kabında ise hareketli pistondan dolayı gaz miktarına göre kabın hacmi değişir. Daha fazla gaz konulduğunda kap içindeki basınç artarak pistonu yukarı doğru iter ve içerdeki basıncın dış basınca (Pl-lava) eşit olduğu bir noktada piston durur. Yani, hacim artarken basınç yine sabit kalır. Sıcaklık artırıldığında ise içerideki gaz genleşir ve hareketli piston yardımıyla iç basıncı dış basınca eşitleyecek bir hacme genişler. Kısacası, gaz miktarı veya sıcaklık değişimiyl hacim değişirken basınç sabit kalır Bu nedenle, ideal pistonlu kaplara sabit basınçlı kaplar denir.