YAZILARINIZI GÖNDERİNİZ

Haber, makale, firma ya da ürün incelemelerinizi bekliyoruz.

YAZARIMIZ OLUN

Düşüncelerinizi Özgürce Duyurun, Paylaşın.

İdeal Gaz Yasaları ve İdeal Gaz Durum Denklemi

| 5 Ağustos 2016

İdeal gaz yasaları avogadro, boyle-mariotte, charles-gay lussac, dalton ve amagat yasası olmak üzere 5’e ayrılmaktadır.

1)Avogadro Yasası:

1811 yılında A.Avogadro, “Aynı basınç ve sıcaklıkta, bütün ideal gazların eşit hacimlerinde eşit sayıda molekül bulunur” hipotezini ortaya atmış ve bu ifade daha sonra Avogadro yasası olarak anılmıştır. Avogadro yasasına göre, standart koşullardaki (0 C ve 101,325 kPa) bütün ideal gazların 6,022.1026 tane molekülün kapladığı hacim 22,4 litredir. 6,022.1026 sayısına Avogadro sayısı, 22,4 litreye de mol hacmi denir.

Maddenin bir molünün gram olarak kütlesine mol kütlesi denir ve gr/mol ya da kg/kmol birimleriyle ifade edilir. Örneğin CO2 gazının mol kütlesi M=44 gr/mol dür. Mol kütlesi ile özgül hacmin çarpımı M.v=22,4 m³ /kmol dur. Aynı koşullarda iki farklı gazın mol sayıları ile hacimleri arasında n2/n1 = V2/V1 bağıntısı vardır. Mol hacmi aynı zamanda yoğunluğa Vm=M/p şeklinde bağlıdır.

2)Boyle-Mariotte Yasası:

1662 yılında R.Boyle ve 1676 yılında E.Mariotte, Boyle’den bağımsız olarak “sabit sıcaklıkta ısıtılan bir gazın basınç ve hacimlerinin çarpımı sabittir” özelliğini belirlemişlerdir. Bu özelliğe Boyle-Mariotte Yasası denmektedir. P.V=sabit (T=sabit iken)

3)Charles-Gay Lussac Yasası:

1802 yılında J.Charles ve J.L.Gay Lussac, “sabit basınçta ısıtılan bir gazın hacmi sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir “ özelliğini belirlemişlerdir. Bu özelliğe Charles-Gay Lussac Yasası denmektedir. Matematiksel olarak V=V0(1+αt) şeklindedir. Burada V: t sıcaklığında gazın hacmi, Vo: 0 C’de gazın hacmi, α:gazın hacimsel genleşme katsayısı (α=1/273=0,00366 ) dır.

Sabit basınç için, V1 ve V2, sırası ile T1 ve T2 sıcaklıklarındaki gaz hacimleri ise, V2/V1=T2/T1 eşitliği yazılabilir.

Örnek:

Sıcaklığı 1200 K, hacmi 2 m3 olan bir gaz, sabit basınçta 1800 K sıcaklığa kadar ısıtılmaktadır. Gazın son hacmi kaç m3 olur? Çözüm: V2/V1=T2/T1  eşitliğinden V2= V1 . T2/T1 = 2 . 1800/1200 =3 m³ bulunur.

4)Dalton Yasası:

“Bir gaz karışımının basıncı, karışımı oluşturan gazların karışım sıcaklığında olmaları ve ayrı ayrı toplam hacmi kaplamaları durumunda sahip olacakları basınçların toplamına Dalton Yasası”denir. Pkarıarı = ∑ Pi (t,V=sabit)

5) Amagat Yasası:

“Bir gaz karışımının hacmi, karışımı oluşturan gazların karışım sıcaklığı ve basıncında olmaları durumunda, ayrı ayrı kaplayacakları hacimlerin toplamıdır” ifadesi, Amagat Yasası olarak bilinir. Vkarıarı = ∑ Vi (T,P=sabit)

İdeal Gaz Yasası ve İdeal Gaz Denklemi

İdeal Gaz Durum Denklemi

Bir maddenin basıncı, sıcaklığı ve özgül hacmi arasındaki ilişkiyi veren her hangi bir bağıntıya durum denklemi adı verilir.

İdeal bir gaz için durum denklemi Boyle-Mariotte yasası ve Charles-Gay Lussac kanunları kullanılarak bulunur. P1.V1/T1 = P2.V2/T2  = sabit , bu sabit değer gaz sabiti olarak adlandırılır ve R ile gösterilir. P.v=R.T eşitliği Clapeyron eşitliği veya ideal gaz durum denklemi olarak bilinir. v=V/m olduğundan ideal gaz denklemi P.V=m.R.T olarak da yazılabilir.

Buradaki R değeri R=Ru/M=(8,3143)/M şeklindedir. Burada M, gazın moleküler kütlesi (kg/kmol). Ru=8,3143 kJ/kmolK değerine ise üniversal gaz sabiti denir ve bütün gazlar için aynıdır. Her hangi bir gazın kütlesi mol kütlesi ile mol sayısının çarpımına eşittir, m=n.M. Bu durumda mol sayısına bağlı olarak ideal gaz denklemi; P.V=n.Ru.T şeklinde yazılabilmektedir.

Örnek:

Çapı 30 cm olan bir borudan CO2 gazı geçmektedir. Boru içerisindeki gazın basıncı 275 kPa, sıcaklığı 500 K, hızı 60 m/s olduğuna göre, kütlesel debisini;

a)kg/s olarak, b)kmol/s olarak hesaplayınız. (π=3,14, M=44 kg/kmol)

Çözüm:

a) P.V = m.R.T

V =A.C  =π.(0,15)² .60=4,241 m/s,

R=Ru/M=(8,3143)/44=0,189 kJ/kgK

m = P.V / R.T =275 . (4,241) / (0,189).500 = 12,344 kg/s

b) n=m/M = 7,75/36,14= 0,28056 kmol/s olarak bulunurlar.

Kaynak: Mehmet TAŞKAN, İdeal Gaz Yasaları

Yorum Yazınız

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir