İdeal Gaz Yasasının Uygulamaları: Molar kütle, Yoğunluk ve Hacim

Tüm ideal gazlar davranış olarak, ideal gaz yasasının belirlediği şekilde basınç, hacim, mol ve sıcaklık arasındaki belirli bir ilişkiye uyarlar. Bu denklemde, R ideal gaz sabitidir. Denklemin yeniden düzenlenmesi, diğer üçü bilindiği sürece değişkenlerden herhangi birinin hesaplanmasına izin verir.Örneğin, standart sıcaklık ve basınç koşulları altında ideal bir gazın bir molünün hacmi nedir? STP olarak kısaltılan bu koşullar sıfır santigrat derece veya 273 kelvin ve bir atmosfer basınçtır. Denklemi yeniden düzenleyip n, 1 mol, sıcaklık, 273 kelvin, basınç bir atmosfer ve ideal gaz sabiti, mol başına 0, 08206 litre-atmosfer-kelvin değerleri verildiğinde, ideal bir gazın bir molü 22, 4 litrelik bir hacim kaplar.Bu, STP’deki molar hacimdir ve birçok yaygın gaz için de geçerli bir ortalamadır. Daha yüksek sıcaklıklarda ve daha düşük basınçlarda, gaz genişler ve molar hacmi, standart koşullarda olduğundan daha büyüktür. Daha düşük sıcaklıklarda ve daha yüksek basınçlarda, molar hacim daha küçüktür.Bir başka faydalı gaz ölçümü de gazın yoğunluğudur. Mol sayısının, n, gazın kütlesinin molar kütlesine bölümüne eşit olduğunu hatırlayalım. Bu ilişkiyi ideal gaz denklemine koymak ve sonra yeniden düzenlemek, hacim veya yoğunluk üzerinden kütlenin hesaplanmasına olanak sağlar.Bu denklemden, bir gazın yoğunluğu molar kütlesiyle doğru orantılıdır. Bu nedenle helyum balonları dışarıda bırakıldığında havada süzülür. Helyumun molar kütlesi ve dolayısıyla yoğunluğu, esas olarak nitrojen ve oksijen olan havanınkinden çok daha azdır.Ayrıca, yoğunluk ve sıcaklığın ters orantılı olduğuna dikkat edin. Bu, bir sıcak hava balonu uçurulurken gözlemlenir. Ateşin yakılması balonun içindeki hava moleküllerini ısıtır ve daha hızlı hareket ederler.Balonun içindeki basınç artar, ancak balon havanın bir kısmı kaçacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, balondaki havayı çevreleyen havadan daha az yoğun hale getirir. Yoğunluktaki bu fark nedeniyle balon yükselir.Tersine, ateşi kapatmak ve havalandırmayı açmak, ılık havanın çıkmasına izin verir. Dışarıdaki hava balonun içeri girer ve balonun yoğunluğu çevredeki yoğunluğa yükselir. Ardından sepetteki ağırlık nedeniyle balon alçalır.Denklem, yeniden düzenlendiğinde, bilinmeyen bir gazın molar kütlesini hesaplamamıza da izin verir. Kütlesi 12, 5 gram olan bilinmeyen bir gazın 6, 08 litre hacim kapladığını ve 40 santigrat derecede 1, 2 atmosfer basınç uyguladığını varsayalım. Gazın yoğunluğu, verilen kütle ve hacimden hesaplanabilir.Daha sonra, Santigrat derece cinsinden sıcaklık, Kelvin birimlerine dönüştürülür ve basınç değerleri ve gaz sabiti ile birlikte denkleme yerleştirilir. Çözüm M için mol başına 44 gramlık bir molar kütle verir. Bu nedenle bilinmeyen gaz karbondioksittir.