Gazların davranışını açıklayan teoriye kinetik teori denir. Kinetik teoriye göre,

  • Gaz molekülleri gelişigüzel ve sürekli hareket eder, birbirleriyle ve kap yüzeyiyle çarpışır. Bu çarpışmalar hızlı ve esnektir (Brown hareketi).
  • Gaz molekülleri arasındaki uzaklık gazın öz hacmine göre çok büyük olduğu için gazların öz hacmi ihmal edilir.
  • Gaz molekülleri arasındaki uzaklık oldukça fazladır. Bu nedenle gaz moleküllerinin birbirleriyle çarpışma anı dışında aralarında hiçbir zayıf etkileşim olmadığı varsayılır.
  • Gaz moleküllerinin kinetik enerjileri mutlak sıcaklıkla doğru orantılıdır. Bu nedenle aynı sıcaklıktaki gaz moleküllerinin ortalama kinetik enerjileri birbirine eşittir.
  • Kinetik enerjileri eşit olan gaz moleküllerinden molekül kütlesi küçük olanın hızı daha fazladır.
  • Bir gaz, kinetik teori varsayımlarına ne kadar yakın davranıyorsa ideal gaz olmaya da o kadar yakındır.

Mutlak Sıcaklığın Molekül Hızlarının Dağılımına Etkisi

Gazların her bir taneciğinin kinetik enerjisi mutlak sıcaklıkla (K) doğru orantılıdır. Bu yüzden; sıcaklık artarsa gazların ortalama kinetik enerjisi ve ortalama difüzyon hızları artar.

Bir gazın bir molünün toplam kinetik enerjisi ise;  şeklinde ifade edilir. Bir mol gazın toplam kinetik enerjisi:

R: 8.314 J/K.mol

GRAHAM DİFÜZYON (YAYILMA) KANUNU

Gaz tanecikleri bulundukları ortama yayılırlar.

Aynı veya farklı koşullarda tüm gazlar birbirleri içerisinde yayılarak homojen karışımlar oluşturur.

NOT:

  • Aynı sıcaklıkta bulunan gazların kinetik enerjileri eşittir.
  • Bir gazın sıcaklığı artırıldığında kinetik enerjisi artar, dolayısıyla da yayılma hızı artar.
  • Molekül kütlesi küçük olan gazlar daha hızlı hareket eder.
  • Aynı koşullarda molekül kütlesi büyük olan bir gazın özkütlesi de büyük olacağından hızı özkütlesiyle ters orantılıdır.
  • Ayrıca hız ile zaman arasında ters orantı, yol arasında doğru orantı vardır.

Eşit sıcaklıkta farklı A ve B gazlarının taneciklerinin ortalama kinetik enerjilerinin eşitliği ve yayılma hızlarının karşılaştırılması: (Graham Difüzyon Kanunu)

Yayılma süreleri ve öz kütleleri de kapsayan tüm eşitlikler:

Şekildeki gibi cam borunun A ucundan H2, B ucundan O2 gazları aynı anda bırakılıyor. Bu gazlar A ucundan itibaren kaçıncı metrede karşılaşır? (H: 1, O: 16)

A ucundan itibaren 16. metrede karşılaşırlar.

He ve SO2 gazlarının sabit basınç ve sıcaklıktaki difüzyon hızlarının oranı nedir?

(He: 4, S: 32, O: 16)

H2 moleküllerinin difüzyon hızları ortalaması 400 m/s’dir.

Aynı koşullarda O2 moleküllerinin difüzyon hızları ortalaması kaçtır?

(H: 1, O: 16)

Çarpma sayısı

Bir kapta bulunan gaz tanecikleri kabın çeperleri ile ve birbirleri ile sürekli olarak esnek çarpışma yaparlar.

Basınç olarak da ifade edebildiğimiz bu çarpmaların sayısı, bir gazın bulunduğu kabın hacmi ve molekül ağırlığı ile ters; mol sayısı ve mutlak sıcaklığı ile doğru orantılıdır. Yani;

şeklinde özetlenebilir.

Sabit dış basınçta pistonlu bir kapta bulunan bir miktar gaz ısıtıldığında;

I. Yüzeye yapılan çarpma sayısı,

II. Basınç–Hacim çarpımı,

III. Moleküllerin ortalama kinetik enerjileri

nicelikleri nasıl değişir?

I. Sıcaklık (T) 2 katına çıksa, hacim (V) 2 katına çıkarken, gazın ortalama hızı √2 katına çıkar.

Çarpma sayısı (hızla doğru, hacimle ters oranlı olduğundan ve √2<2 olduğundan) azalır.

II. artar.

III. artar.

EFÜZYON:

Efüzyon sabit bir basınçta kapalı bir kaptaki gazın küçük bir delikten, kabın iç basıncı dış basınca eşit olana kadar dışarıya doğru yayılmasıdır.

0°C ve 0,8 atm’de N2(g)’nın yoğunluğu 1 g/L‘dir. Bir aygıttan N2 gazının efüzyon hızı 8,0 mL/s‘dir. Aynı aygıttan aynı şartlarda 6,0 mL/s hızla efüze olan bir gazın yoğunluğu kaç g/L‘dir?

(N: 14)