Warning: jsMath requires JavaScript to process the mathematics on this page.
If your browser supports JavaScript, be sure it is enabled.

Taner TANRISEVER Ana Sayfasi

Gazların Kinetik Teorisi Yardımı İle Genel Gaz Yasalarının Doğrulanması

Boyle Yasasının Doğrulanması

Kinetik teorinin temel postülatlarına göre, kinetik enerji sıcaklık doğru orantılı olarak değişir.

\rm {1 \over 2 } mn'u^2 = k_1T

Kinetik teori sonucu elde edilen

\rm PV = {1 \over 3 } mn'u^2

eşitliğinin sağ tarafı 2/2 ile çarpılırsa

\rm PV = {2 \over 3} \Big( {1 \over 2 } mn'u^2 \Big) = {2 \over 3} E_k = {2 \over 3} k_1T

elde edilebilir. Sabit sıcaklıkta eşitliğin sağ tarafı sabit olacağından PV çarpımıda sabit olacaktır. Bu sonuç Boyle Yasasını doğrular.

Charles - Gay-Lussac Yasasının Doğrulanması

Kinetik teori sonucu elde ettiğimiz eşitliği sabit basınç için incelemek için;

\rm PV = {1 \over 3 } mn'u^2

2/2 ile çarpar. eşitliği hacmin fonksiyonu olarak düzenlersek;

\rm V = { {2 \over 3} \Big({1 \over 2 } mn'u^2 \Big) \over P }

ve

\rm V = { {2 \over 3} E_k \over P } = { {2 \over 3} k_1T \over P }

sabit basınçta

k2 gibi bir sabite eşit olacağından;

\rm V = k_2T

şeklinde yazılabilir. Bu bize kinetik teorinin Charles yasası ile uyumlu olduğunu gösterir.

Avagadro İlkesinin Doğrulanması

1811 yılında Avogadro tarafından öne sürülen
tüm gazların eşit hacimleri sabit sıcaklık ve basınçta eşit sayıda molekül içerir.
ifadesi iki farklı gaz için P1V1=P2V2 eşitliğinden hareketle doğrulanabilir. Kinetik teorinin sonucuna göre bu eşitlik yeniden düzenlenirse;

\rm {1 \over 3 } m_1n_1'u_1^2 = {1 \over 3 } m_2n_2'u_2^2

yazılabilir. Sabit sıcaklıkta farklı gaz molekülleri için ortalama kinetik enerji aynı değerde olacağından

\rm {1 \over 2 } m_1u_1^2 = {1 \over 2 } m_2u_2^2

\rm n_1^' = n_2^' olacağı kolayca görülebilir.

Graham Yasasının Doğrulanması

Kinetik teorinin sonucu 2 farklı gaz için yazılır ve eşitlik uygun şekilde düzenlenirse

\rm {1 \over 3 } m_1n_1'u_1^2 = {1 \over 3 } m_2n_2'u_2^2

moleküllerin hızlar denklemin bir tarafına toplanırsa;

\rm {u_1^2 \over u_2^2 } = {m_2n_2' \over m_1n_1' } \quad \Rightarrow \quad {u_1 \over u_2 } = \sqrt{m_2n_2' \over m_1n_1' }

sonucu elde edilebilir. tanecik sayıları birbirine eşit ve Avogadro sayısı N kadar alınırsa son eşitlik

\rm {u_1 \over u_2 } = \sqrt{m_2N \over m_1N } = \sqrt{M_2 \over M_1 }

şekline dönüşür. sabit basınçta ve sabit sıcaklıkta farklı gazların molar hacimleri birbirlerine eşit olduğundan mol kütlelerinin aynı mol hacmine bölümüyle son eşitlik yoğunluklar açısından;

\rm {u_1 \over u_2 } = \sqrt{M_2/V \over M_1/V } = \sqrt{d_2 \over d_1 }

şeklinde yazılabilir.

Genel gaz denklemi için;

\rm PV = {1 \over 3 } mn'u^2 = nRT

olduğunu düşürsek, ayrıca n' ile n arasında n' = nN eşitliğinin olacağını hesaba katarsak

\rm PV = {1 \over 3 }n(Nm)u^2 = nRT

yazabiliriz. Bu eşitlikten hız kareleri ortalamalı karekökü hızı için

\rm \sqrt{u^2} = \sqrt{3RT \over M }

yazılabilir.


 

Kaynaklar