Kütlesi ve hacmi sabit olan gazların basınçları, sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir. Bu ilke Gay Lussac kanunu olarak bilinir. Kapalı bir çelik kaptaki gazın sıcaklığı arttırılsa gaz moleküllerinin kinetik enerjileri artar. Kinetik enerjinin artması, gaz moleküllerinin hızlarının artmasından ileri gelir. Birim zamanda birim yüzeye çarpan molekül sayısı artar ve gaz basıncı artmış olur. Sıcaklığı azaltılan gazların basınçları azalır. Kütlesi ya da mol sayısı sabit olan bir gazın hacmi sabit tutularak, basınç değişimi y ekseninde, sıcaklık değişimi °C olarak x ekseninde gösterilmek üzere bir grafik çizilse, bu grafik Şekildeki gibi olur.
Şekil – Kütlesi ve hacmi sabit tutulan bir gazın basınç ve sıcaklık ilişkisi
P= KT
P1 / P2 = T1 / T2
Bir kap içinde bulunan gazın basıncı gaz ısıtılırsa artar. Basınç ve sıcaklık arasındaki matematiksel bağıntı, hacim ve sıcaklık arasındaki bağıntıya benzer. Hacim sabit tutulduğunda, bir gazın basıncı doğrudan mutlak sıcaklık ile değişir.
Bu durumda k’nın değeri incelenen gazın miktarına ve hacmine bağlıdır. Bu genelleme bazen Amontos yasası olarak ta isimlendirilir
Şekil – Sıcaklık değişiminin basınç değişimine etkisi.
Şekilde görüldüğü gibi SO2, CH3CI ve R-12 gazlarının basınç sıcaklık ilişkisi görülmektedir.
SO2 gazı +20°C sıcaklıkta basıncı 2,37 atü iken, -10°C sıcaklığında 0 atülük basınç değerinde, +30°C ‘de ise basıncı 5,7 atü’dür.
CH3CI ‘de ise +20°C sıcaklıkta basınç 4,0 atü iken –24 °C sıcaklığında 0 atülük basınç değerinde, +30°C ‘de ise basıncı 5,7 atü’dür.
R-12 gazı +20°C sıcaklıkta basıncı 4,78 atü iken, -30 °C’ de sıcaklıkta 0 atü değerinde, +30 °C ‘de ise basıncı 6,57 atü ‘dür. Sabit hacim ve kütlede gazların basıncı arttıkça sıcaklığı da artmakta, basınç azaldıkça sıcaklığında azalmakta görülmektedir.
Gazların Genel Denklemi
Gazaların genelde en çok karşılaşılan durumu basınç, sıcaklık ve hacim değişkenlerin her üçünün de değişimidir. Bu durum aşağıdaki eşitlikle ifade edilir.
P1*V1 / T1 = P2*V2 / T2
Birinci durumdaki toplam değer, ikinci durumdaki toplam değerle aynıdır. Sadece değişen basınç, hacim ve sıcaklık değerleridir. Genel gaz denklemi Gay Lussac, Boyle ve basınç kanunlarının en son şeklidir.
Daltonun Kısmi Basınç Kanunu
Dalton’un kısmi basınç kanunu sabit sıcaklıkta belirli hacimdeki gaz karışımlarının kaba uyguladıkları basınç toplamı, her bir gazın kaba tek tek yapmış oldukları basınca eşittir. Şekilde görüleceği gibi bir kap içine azot ve hidrojen gazı birlikte konuluyor. Her iki gazın kaba yaptıkları basınç, her birinin tek tek yaptıkları basınca eşittir.
PT = PN+PH
Dalton’un Kısmi Basınçlar kanunu
Örnek Problem
Bir kap içinde azot ve hidrojen gazları bulunmaktadır. Her iki gazın kaba yapmış oldukları basınç değeri 10 Mpa’dır. Kap içinde tek azot bulunduğunda kaba yaptığı basınç 3 Mpa olduğuna göre hidrojenin kaba yaptığı basıncı hesaplayınız?
PT = PN+PH
PH = PT – PN
PH = 10 – 3 = 7 Mpa
Kaynak: Orhan KISA, Makina Yüksek Mühendisi