🧪 2026 TYT Kimya: Gerçek Gaz Davranışının İdeal Gazdan Sapması
Gerçek gazlar, ideal gaz denklemine her zaman uymazlar. Özellikle yüksek basınç ve düşük sıcaklıkta sapmalar gözlenir. Bu sapmanın nedenlerini ve nasıl hesaplandığını inceleyelim.
🌡️ İdeal Gaz Yasası Nedir?
İdeal gaz yasası, gazların basıncı (P), hacmi (V), mol sayısı (n), ideal gaz sabiti (R) ve sıcaklığı (T) arasındaki ilişkiyi tanımlar. Denklem şu şekildedir:
$PV = nRT$
- 🎈 P: Basınç (genellikle atmosfer veya Pascal cinsinden)
- 📦 V: Hacim (genellikle litre cinsinden)
- 🔢 n: Mol sayısı
- ⚙️ R: İdeal gaz sabiti (0.0821 L.atm/mol.K veya 8.314 J/mol.K)
- 🔥 T: Sıcaklık (Kelvin cinsinden)
🧲 Gerçek Gazların İdeal Davranıştan Sapma Nedenleri
İdeal gaz varsayımları, gerçek gazlar için her zaman geçerli değildir. İşte sapma nedenleri:
- ⚛️ Moleküller Arası Çekim Kuvvetleri: İdeal gazlar arasında çekim kuvveti olmadığı varsayılır. Ancak gerçek gazlarda, özellikle düşük sıcaklıkta moleküller arası çekim kuvvetleri önemlidir.
- 🧱 Moleküllerin Hacmi: İdeal gazlar için moleküllerin hacmi ihmal edilir. Yüksek basınçta, gaz moleküllerinin hacmi toplam hacim içinde önemli bir yer tutar.
📐 Sıkıştırılabilirlik Faktörü (Z) ile Sapma Hesabı
Gerçek gazların ideal gaz davranışından sapmasını ölçmek için sıkıştırılabilirlik faktörü (Z) kullanılır. Z, gerçek gazın molar hacminin ideal gazın molar hacmine oranıdır.
$Z = \frac{V_m(gerçek)}{V_m(ideal)}$
Burada:
- 🧪 $V_m(gerçek)$: Gerçek gazın molar hacmi
- 🧪 $V_m(ideal)$: İdeal gazın molar hacmi ($V_m(ideal) = \frac{RT}{P}$)
Eğer:
- ✅ Z = 1 ise: Gaz ideal davranış gösterir.
- ⬇️ Z < 1 ise: Çekim kuvvetleri baskındır (düşük basınçta).
- ⬆️ Z > 1 ise: Molekül hacmi önemlidir (yüksek basınçta).
📝 Van der Waals Denklemi
Gerçek gazların davranışını daha doğru tanımlamak için Van der Waals denklemi kullanılır. Bu denklem, moleküller arası çekim kuvvetlerini ve molekül hacmini hesaba katar.
$(P + a\frac{n^2}{V^2})(V - nb) = nRT$
Burada:
- 📌 a: Moleküller arası çekim kuvvetini temsil eden Van der Waals sabiti
- 📌 b: Molekül hacmini temsil eden Van der Waals sabiti
Van der Waals sabitleri, her gaz için farklıdır ve deneysel olarak belirlenir.
❓ Örnek Soru
1 mol metan gazı ($CH_4$) 273 K sıcaklıkta 10 atm basınç altında 2 litrelik bir hacim kaplamaktadır. Metan gazının sıkıştırılabilirlik faktörünü (Z) hesaplayınız.
Çözüm:
Önce ideal gaz yasasına göre hacmi hesaplayalım:
$V_{ideal} = \frac{nRT}{P} = \frac{1 \cdot 0.0821 \cdot 273}{10} \approx 2.24 L$
Sonra sıkıştırılabilirlik faktörünü hesaplayalım:
$Z = \frac{V_{gerçek}}{V_{ideal}} = \frac{2}{2.24} \approx 0.89$
Z < 1 olduğu için metan gazında çekim kuvvetleri baskındır.
