ideal gaz kanunu sınav soruları

İdeal gaz yasası, düşük basınç ve yüksek sıcaklık gibi belirli deneysel koşullar altında çoğu gerçek gazın davranışını tanımlar. Bu koşullar altında, gazı oluşturan parçacıkların hem boyutları hem de aralarındaki çekim ve itme etkileşimleri ihmal edilebilir düzeydedir, bu nedenle gazlar birbirlerinden bağımsız hareket eden ve davranan nokta parçacıklar gibi davranırlar.

İdeal gaz yasasını temsil eden denklem:

burada P , genellikle atmosferlerdeki mutlak basınçtır, V genellikle litre cinsinden hacimdir, n mol sayısıdır, R ideal gaz sabitidir (evrensel gaz sabiti olarak da adlandırılır) ve T Kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır .

İdeal bir gazın durumunu tam olarak tanımlamak için gerekli olan tüm değişkenleri birbiriyle ilişkilendirdiğinden, bir durum denklemidir. Bu kadar basit bir durum denklemi olmasına rağmen bu kadar geniş uygulama alanına sahip olan ideal gaz kanunu , temel kimya öğrencilerinin birlikte çalışmayı öğrenmesi gereken en önemli kanunlardan biridir.

Bu makalede, ideal gaz yasasının temel yönleri üzerine 15 sınav tipi soru sorulmaktadır. Ama önce, bu ve diğer ideal gaz problemlerini çözmeye yardımcı olacak bazı önemli verilere bakalım.

İdeal gaz kanunu hakkında genel bilgiler

İdeal gaz sabitinin değeri

İdeal gaz sabiti R evrensel bir sabittir; ancak sayısal değeri, ifade edildiği birimlere göre değişir. Bu nedenle ideal gaz yasasını bu yasanın ilgili olduğu dört değişkenden herhangi birini hesaplamak için kullanırken gaz sabitinin hangi değerinin kullanılacağını bilmek çok önemlidir.

Sabitin birimleri şunlardır:

Aşağıdaki tablo, kullanılan birimlere bağlı olarak bu sabitin bazı değerlerini göstermektedir:

Standart ve normal koşullar

İdeal gaz yasasıyla ilgili problemlerde ve sorularda standartlaştırılmış veya geleneksel sıcaklık ve basınç koşullarına referanslar bulmak çok yaygındır. Bu durumlarda, sorular doğrudan bir gazın bulunduğu sıcaklık ve basıncı göstermez, bunun yerine normal sıcaklık ve basınç koşulları veya standart basınç ve sıcaklık gibi koşullara atıfta bulunur.

Yukarıda belirtilenler gibi durumlarda, soruda belirtilen koşullara tam olarak hangi basınç ve sıcaklık değerlerinin karşılık geldiğini bilmek önemlidir. Öte yandan ideal bir gazın bu koşulların her birinde molar hacmini bilmek de yararlıdır, çünkü bu değerler gazların durumu hakkında çok hızlı hesaplamalar yapmak için kullanılabilir.

Yukarıdakilerle ilgili sorun, bir gazın standart durumu veya normal durumu ile neyin kastedildiğine dair tek bir anlaşma olmamasıdır. Öte yandan, bu devletlerin adlarının çoğu zaman birbirine benzemesi, birbirinden ayırt edilmesini daha da zorlaştırmaktadır. Bu nedenle, aşağıda kimyada kullanılan en yaygın standart durumlardan bazılarını tanımlıyoruz.

Standart durumda veya standart ortam sıcaklığında ve basıncında (SATP) ideal gaz

Bu, Uluslararası Saf ve Uygulamalı Kimya Birliği’nin (IUPAC) önermediği bir tanım olmasına rağmen, kimyada en yaygın kullanılan standart durumlardan biridir. Genel olarak, standart halindeki herhangi bir maddeden bahsettiğimizde, 25.00 °C sıcaklıktan ve 1 atm’lik (101.325 Pa veya 1.01325 bar) basınçtan söz ederiz . Bu koşullar altında 1 mol ideal gaz 24,47 L hacim kaplar.

NIST Standart Sıcaklık ve Basınç (STP-NIST)

Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’ne (İngilizce kısaltması NIST) göre standart sıcaklık ve basınç koşulları, 0 °C (273,15 K) ve 1 atm’ye (101,325 Pa veya 1,01325 bar) karşılık gelir . Bu koşullar altında 1 mol ideal gaz 22.41 L yer kaplar.

IUPAC Standart Sıcaklık ve Basınç (STP-IUPAC)

IUPAC, standart sıcaklık ve basınç olarak NIST tarafından önerilen aynı koşulları kullanırdı. ^{Bununla birlikte, bugün 1 atm’lik basıncı, tam olarak 10 5} Pa’ya eşdeğer olan 1 bar ile değiştirdiler ve tüm referans basınçların barın katlarına dönüştürülmesini tavsiye ettiler (paskalın tam bir katını temsil eder). Bu koşullar altında 1 mol ideal gaz 22.71 L yer kaplar.

Normal sıcaklık ve basınç koşulları (CNTP)

Normal sıcaklık ve basınç koşulları, mühendisler tarafından belirli fan tiplerini test etme koşulları olarak sıklıkla kullanılır. Bu koşullar , 20 °C (293,15 K) sıcaklığa ve 1 atm basınca karşılık gelir ve 24,05 L’ lik ideal bir gazın bir mol hacmini verir.

Aşağıdaki tablo, kimya öğrencilerinin ideal gaz yasasıyla ilgili bir sınavı çözerken kolaylıkla ele alması gereken bu önemli verileri özetlemektedir.

ideal gaz kanunu sınav soruları

Soru 1

Normal sıcaklık ve basınç koşullarında bulunan 2.50 mol ideal gazın hacmini belirleyiniz.

Soru 2

150°C ve 3 atm basınçta 500 L’lik bir su buharı örneği veya 50°C ve 1 atm basınçta 250 L karbondioksit daha yoğun olan gaz hangisidir?

Soru 3

Karbondioksit ve su buharı arasında, aynı sıcaklık ve basınç koşullarında iki gazdan hangisinin daha ideal bir gaz gibi davranmasını beklersiniz ve neden?

Soru #4

0°C’de 50 cm3 hacim ve 10 atm basınç ile başlayıp 1 atm ve 25°C’de biten bir hava kabarcığının son hacmini, balonun içindeki havanın kütlesinin aynı kaldığını varsayarak ^hesaplayın .

Soru 5

Bir gazın hacmi ve mutlak sıcaklığı aynı anda iki katına çıkarsa basıncı ne olur?

Soru #6

Standart ortam sıcaklığı ve basınç koşullarında hacimce %78 nitrojen gazı ve %22 oksijen gazı içeren bir kuru hava örneğinin yoğunluğunu g/L olarak belirleyin.

Soru #7

15,0 atmosferde ve 25,0 °C’de bir gaz helyum örneğiniz var. Yoğunluğunu g/L cinsinden hesaplayın.

Soru #8

180°C’de ve 380 mmHg basınçta 42.0 g nitrojen gazı örneğinin hacmini hesaplayın.

Soru #9

25 K sıcaklıkta ve 10-3 ^Torr basınçta 500 mL’lik bir kapta bulunan bu gazın bir örneğinde kaç ksenon atomu olacaktır?

Soru #10

0°C’de 22,41 L’lik bir kapta bulunan 28,0 g nitrojen gazının uygulayacağı basıncı paskal olarak hesaplayın.

Soru #11

Normal sıcaklık ve basınç koşullarında yoğunluğu 1,83 g/L olan bir gazın molar kütlesi ne olur ?

Soru #12

0,500 atm basınçta ve 200 K sıcaklıkta 0,3241 g bilinmeyen bir gaz 380 mL hacim kaplar. Gazın mol kütlesini belirleyin.

Soru #13

2.00 L’lik bir kapta 26.6 mmHg basınç uygulayan 0.125 g karbon monoksit hangi sıcaklıktadır?

Soru #14

0,500 L’lik bir şişe, kapalı bir musluk ile donatılmış bir cam tüp vasıtasıyla 2,00 L’lik bir şişeye bağlanmıştır. Birinci balon 3.00 atm basınçta ve 250 K sıcaklıkta nitrojen içerir, ikincisi ise aynı sıcaklıkta aynı gazdan 2 mol içerir. Musluk açıldıktan ve dengeye ulaşıldıktan sonra sistemin son basıncını hesaplayın.

Soru #15

Başlangıçta 500 K ve 2.00 atm basınçtaki bir gaz 1.000 K’ye ısıtılır ve ilk hacmi yarı yarıya azalır. Kapta bulunan gazın kütlesinin değişmediğini bilerek son basıncını hesaplayınız.

Sorunların sonuçları

Referanslar

Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS ve Herranz, ZR (2020). Kimya (10. ^baskı ). McGraw-Hill Eğitimi.

Mühendislik Araç Kutusu. (son). STP – Standart Sıcaklık ve Basınç ve NTP – Normal Sıcaklık ve Basınç . Mühendislik Araç Kutusu Web Sitesi. https://www.engineeringtoolbox.com/stp-standard-ntp-normal-air-d_772.html

fizik (son). İdeal Gaz Kanunu . fizik.ch. https://www.fisic.ch/contenidos/termodin%C3%A1mica/ley-de-los-gases-ideales/

İnteraktif Öğrenme Paradigmaları Dahil Edildi. (2020, 24 Ekim). MSDS Hiper Sözlüğü: ​​Standart Sıcaklık ve Basınç (STP) . ILPI Web Sitesi. http://www.ilpi.com/msds/ref/stp.html

IUPAC. (2019). IUPAC – gazlar için standart koşullar (S05910) . IUPAC Altın Kitap. https://goldbook.iupac.org/terms/view/S05910

Jara M., M. (sonrası). İdeal Gaz Kanunları . Santo Tomás de Aquino Eğitim Ağı. http://www.secst.cl/colegio-online/docs/05112020_402am_5fa3dbd8b44cf.pdf

Şili Papalık Katolik Üniversitesi. (son). atmosfer _ uc.cl. http://www7.uc.cl/sw_educ/contam/atm/atm06.htm